uabooks.top

Emlékezzetek! Melyek a polinukleotidlánc szintézisének folyamatai, mi a transzkripció, transzláció, a komplementaritás szabálya, a promóter, milyen az eukarióta gének mozaikos szerkezete? Milyen a riboszómák szerkezete és mi a szerepük? Melyek a genetikai kód sajátosságai?

1958-ban Francis Crick, a Nobel-díjas angol molekuláris biológus fogalmazta meg a molekuláris biológia centrális dogmáját, mely vázlatosan szemlélteti az örökletes információ tárolásának, átadásának és kifejeződésének folyamatát, ami minden élő szervezetre jellemző (28.1. ábra).

Transzkripció az eukariótáknál, vagyis az RNS-szintézis, az örökletes információ kifejeződésének első szakasza. A folyamat során RNS-molekula jön létre, ami az egyik DNS-szál másolata.

Eukariótáknál a transzkripciót három RNS-polimeráz végzi, melyek felismerik promóterüket és különböző géneket írnak át.

A transzkripciót három szakaszra oszthatjuk: iniciáció (kezdés), elongáció (átírás) és termináció (befejezés). Ahhoz, hogy a transzkripció elkezdődhessen, az

RNS-polimerázoknak bizonyos fehérjékre van szükségük. Ezek felismerik a meghatározott promóterek nukleotidsorrendjét, a DNS-hez kapcsolódnak és segítik az RNS-polimerázok kapcsolódását is.

Az elongáció során az RNS-polimeráz tovahalad a DNS-molekulán, és a komplementaritás elve alapján biztosítja az RNS-molekula szintézisét. A transzkripció terminációja, akárcsak az iniciáció, meghatározott DNS-szakaszon történik (ter-minátorok), melyek bizonyos távolságra helyezkednek el a gén kódoló szakaszaitól. A fehérjekódoló gének transzkripciója során, a terminátor szakasz elhagyása után az RNS-polimeráz folytatja a transzkripciót. Ezzel egyidőben speciális fehérjék feldarabolják az RNS-t, a képződött RNS-molekula (pre-RNS) leválik az RNS-po-limerázról, és további folyamatokban játszik szerepet (28.2. ábra).

28.2. ábra A transzkripció terminációját ábrázoló séma. A terminátor elhagyása után (1) specifikus enzimek feldarabolják az RNS-t (2). Az RNS-polimeráz egy ideig folytatja az RNS-szintézist (3), majd leválik a templát (minta, vagy mátrix) szálról (4).

Az RNS érési folyamata. A pre-RNS molekula, amely a transzkripció során szintetizálódott, még nem működőképes. Működőképessé válásához, egy érési folyamaton -processing-en kell átesnie. Az RNS érési folyamatát az mRNS példáján szemléltetjük. Ahhoz, hogy a pre-mRNS később mRNS-sé váljon, néhány módosulás szükséges.

Az mRNS érési (processing) folyamatának három szakaszát különböztetjük meg: a pre-mRNS molekula 5'-végének modifikációja (capping), az intronok eltávolítása és az exonok egyesítése (splicing), a З'-vég modifikációja poli-A (adenin) farok hozzákapcsolása révén. (Keressétek meg ezeket a szakaszokat a 28.3. ábrán!) Az 5'- és a 3'- végek meghatározzák a nukleinsav molekulák térbeli orientációját. Ezt a pentózmolekulát alkotó szénatomok elhelyezkedése határozza meg - a ribóz - vagy dezoxiribózban (emlékezhettek, öt szénatomról van szó, melyek sorrendben számozva vannak).

A capping során az újonnan készült pre-mRNS 5'-végére módosult nukleotid kapcsolódik. A létrejött szerkezetet mp-nek nevezzük (angolul cap-sapkát jelent). Ez megvédi az mRNS-t azoktól az enzimektől, melyek a foszfodiészter kötéseket bontják, az 5'-végtől kezdve egyenként eltávolítva a nukleotidokat, szerepet játszik a mRNS citoplazmába való

szállításában, és fontos feladata van a fehérjeszintézis kezdeti szakaszában. A capping, a transzkripció kezdetét követően, speciális enzimek révén valósul meg.

A splicing folyamatában speciális fehérje-komplexumok és kisméretű sejtmag RNS-ek (ksRNS) vesznek részt, melyek a pre-mRNS-sel úgynevezett spliceoszómát képeznek (28.4. ábra). A spliceoszómák katalitikus aktivitása nem a fehérjéktől, hanem az RNS-mo-lekuláktól függ, melyek enzimként hatnak (ribozimek).

A legtöbb eukarióta mRNS 3'-vé-gén poli-A farok található, ami közel 250 adenil-nukleotidot tartalmaz. Ezt a modifikációt poliadenilációnak nevezik. Az adenil-nukleotid poli-A farok, védi az mRNS-t a lebontástól (az enzimektől, melyek a З'-végtől egyesével leválasztják a nukleotidokat), és fontos szerepe van a transzláció kezdeti szakaszában.

A pre-mRNS érésének valamennyi szakasza a sejtmagban megy végbe. Ezen érési szakaszok után vehet részt az mRNS a későbbiekben a fehérjeszintézis folyamatában (28.5. ábra).

28.5. ábra. Az érett mRNS-molekula sematikus ábrázolása. A nyitott leolvasási keret - ez a nukelotid-tripletek sorrendje a mRNS-ben (a start-kodontól (AUG) a stop kodonig), melyek fehérjét kódolnak. NT (olyan szakaszok, melyek nem vesznek részt a transzláció folyamatában) - mRNS szakaszok, a nyitott olvasási keret mindkét oldalán; fehérjét nem

kódolnak.

Nemcsak az mRNS-molekulák esnek át egy érési folyamaton, hanem a tRNS és rRNS molekulák is. A sejtekben először hosszú elő-molekula tRNS (pre-tRNS) és rRNS (pre-rRNS) molekulák szintetizálódnak, melyek később enzimek által feldarabolódnak működő molekula-egységekre.

Mint tudjátok, a génexpresszió befejező szakasza - a transzláció - a fehérjemolekula szintézise. Ez három szakaszra osztható: iniciáció (a riboszóma a kezdő tRNS-sel és mRNS-sel kapcsolódik), elongáció (az aminosavak kapcsolódása a folyamatosan növekvő polipeptidlánchoz) és termináció (a transzkripció befejezése és a polipeptidlánc leválása). Minden szakaszban „segítő” fehérjekészlet biztosítja a folyamatokat - ezek a transzlációs faktorok.

Az iniciációs szakaszban a riboszóma és a kezdő tRNS felismerik az mRNS start-kodonját (AUG). Érthető, hogy bármely eukarióta mRNS nagy mennyiség

ben tartalmaz AUG tripletet, de ezekből csupán egy a kezdő. A start-kodon felismerését sajátos mRNS „szkennelés” előzi meg: a riboszóma kis alegysége végighalad az mRNS-en a З’-vég irányában, amíg meg nem találja a stop-kodont.

1. Mi az RNS-polimeráz szerepe? 2.Hogyan megy végbe a transzkripció terminációja eukari-ótáknál? 3. Az mRNS érésének milyen szakaszit ismeritek? 4. Hogyan történik a start-kodon felismerése eukariótáknál a transzláció során?

Milyen szerepük lehet azoknak a viszonylag nagy szakaszoknak, melyek nem vesznek részt a transzkripció folyamatában az érett mRNS 3’- és 5’-végéin (nézd a 28.5. ábrát)?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij