РНХ-ийн нийлэгжилт

РНХ-ийн нийлэгжилт
Эсийн мөчлөгийн G1 үе – эс томорч эрхтэнцэрүүдийн үйл ажиллагаа идэвхжиж, эс дотор уургийн нийлэгжилт эрчимтэй явагдана. Бүх л уургийн мэдээлэл ДНХ молекулд хадгалагдаж байдаг учир уг мэдээлэл хуулбарлагдан эсийн цитоплазмд хүргэгдэх ёстой. Энэхүү ДНХ-аас РНХ-д хуулбарлагдах үйл явцыг транскрипци гэж нэрлэдэг.
Молекул биологийн төв үзэл баримтлал
ДНХ→РНХ→уураг нийлэгждэг гэсэн узэл баримтлалыг урвуу транскриптаза ферментийн нээлт өөрчилж ДНХ↔РНХ→уураг гэсэн чиглэл РНХ-аас-ДНХ-руу хөрвөх боломжтой болсон. РНХ-ийн нийлэгжил комплементар зарчим дээр суурилхын зэрэгцээ нийлэгжилтыг РНХ-полимераза фермент хариуцан явуулдаг.
РНХ полимераза фермент
E.coli-ийн РНХ полимераза фермент үндсэн min -РНХ полимераза фермент ба σ хэсгээс бүрэлдэн тогтсон том ферментэн комплекс юм. РНХ полимераза ферментын гүйцэтгэх үүрэгт:
1.Транскрипци эхлэхийн өмнө коферменттэй холбогдох
2. Промотор хэсгийг таних
3. ДНХ-ийн гинжид ферментэн комплексыг холбож өгөх.
4. Нээлттэй комплекс үүсгэх
5. Гурвалсан комплекс үүсгэх
6. РНХ-ийн нийлэгжилт эхэлж 3-9 нуклеотид нийлэгжсэн тохиолдолд σ хэсэг нь салах
7. ДНХ гинжийн дагуу урагш ахих бүрд гурван үйлдэл нэгэн зэрэг хийх, үүнд:
- ДНХ-ийн хос гинжийг салгах,
- РНХ гинжийг ДНХ-ийн суурь (матриц) гинжин дээр нийлэгжүүлэх,
- ДНХ-ийн салангад хоёр гинжийг эргүүлж холбох зэрэг үүргүүд багтана.
РНХ полимераза ферментын min -РНХ п.ф. нь “core” гэсэн нэртэй. “Сore” нь 2 ширхэг α , β ба β’ дэд хэсгүүдийг (субъединиц) агуулсан байдаг. β ба β’ дэд хэсгүүд 24 нм урттай (70 хос суурьтай тэнцүү ) 40 нм өргөнтэй. β ба β’ дэд хэсгүүд ДНХ- гинжтэй холбогдоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. E.coli-ийн РНХ полимераза фермент рибосомын РНХ, зөөврийн РНХ, мРНХ-ийн нийлэгжилтийг хариуцна.
Эукариот эсэд 3 төрлийн РНХ полимераза фермент байдаг:
РНХ полимераза I-
РНХ полимераза II-
РНХ полимераза III-
-мэдээллийн РНХ-ийн нийлэгжилтыг РНХ полимераза II, -18 S, 23S рибосомын РНХ-ийн нийлэгжилтыг РНХ полимераза I, -5Sр РНХ, зөөврийн РНХ болон бусад жижиг РНХ –ийн нийлэгжилтыг РНХ полимераза III тус тус хариуцна.
РНХ полимераза I, II, III тус бүр 10 дээш полипептидийн нэгжээс тогтсон байдаг. Хлоропласт болон митохондрид явагддаг РНХ-ийн нийлэгжилтыг өвөрмөц РНХ полимераза хариуцдаг. Сүүн тэжээлтэн амьтны эсэд байгаа РНХ полимеразагийн тоо их байна. Жишээ нь, РНХ полимераза I, II - 40000, РНХ полимераза III нь 20000 ширхэг тус тус байдаг.
РНХ полимераза I, II, III тус бүр 10 дээш полипептидийн нэгжээс тогтсон байдаг. Хлоропласт болон митохондрид явагддаг РНХ-ийн нийлэгжилтыг өвөрмөц РНХ полимераза хариуцдаг.
Сүүн тэжээлтэн амьтны эсэд байгаа РНХ полимеразагийн тоо их байна. Жишээ нь, РНХ полимераза I, II - 40000, РНХ полимераза III нь 20000 ширхэг тус тус байдаг.
Транскрипци эхэлдэг хэсгийг промотор, төгсгөлийг терминацийн хэсэг гэнэ. Эхлэл төгсгөл хоёрын дунд байрласан хэсгийг транскриптон гэж нэрлэнэ. Прокариотын транскриптонд хэд хэдэн бүтцийн ген агуулагддаг учраас түүнийг оперон гэнэ. Эукариотын транскриптон нэг генээс бүрдсэн байна. Эукариот ген дотроо экзон интроны бүтэцтэй. Генийн 5’ ба 3’ төгсгөлд трансляцид ордоггүй дарааллуд (untranslated region) агуулагдана.
РНХ-ийн нийлэгжилт 5’ → 3’ руу явагддаг болохоор ДНХ-ийн хос гинжийн 3’→5’ гинж нь суурь – матриц болж өгнө.
Транскрипцийн 3 үндсэн үе шатад хувааж үздэг. Үүнд:
I. РНХ гинжийн инициаци
II. РНХ гинжийн элонгаци
III. РНХ гинжийн терминаци
Прокариот эсэд явагддаг РНХ-ийн нийлэгжилт Инициациийн үе.
РНХ полимераза фермент ДНХ молекулын промотор хэсгийг таньж ДНХ молекулд цав үүсгэн хос гинжийн 3’→5’ гинж дээр эхний хэдэн рибонуклеотидын нийлэгжилтыг гүйцэтгэдэг. Прокариотын промоторын -10, -35 хэсэгт ТАТААТ, ТТГАЦА гэсэн консенсус дарааллууд байрласан байдаг.
Элонгацийн үе
РНХ полимераза фермент ДНХ молекулын 30 хос нуклеотидыг бүрхэж матриц гинжин дээр суурилсан нийлэгжилтыг тасралтгүй явуулна. ДНХ хос молекулын цуурсан хэсгийн урт 18 нуклеотид, нийлэгжиж буй ДНХ-РНХ эрлийз молекулын урт 8-9 нуклеотид байна. РНХ полимераза фермент урагш алхах тутам өмнө байгаа ДНХ-ийн хос гинжийг цуулж ард үлдэж байгаа хэсэгт ДНХ-ийн хос гинжийг нийлүүлж байна.
РНХ полимераза фермент мөн 3’→5’ экзонуклеазын идэвхтэй, нийлэгжилтийн явцад гарсан алдааг засах чадвартай.
Терминацийн үе
Терминацийн хэсэг ГЦ гэсэн палиндром дарааллаар баялаг байдаг. Палиндром дараалал бол тэгш хэмтэй толин тусгалтай дараалал. Палиндромууд хоорондоо холбогдож гогцоо - шпилька үүсгэнэ. Гогцоог ґ- ро фактор таньж РНХ полимераза ферментыг ДНХ гинжээс салгаж өгдөг.
Эукариот эсийн РНХ-ийн нийлэгжилт
I. ДНХ-ийн гинж дээр сууж холбогдох.
Нийлэгжилт эхлэхийн өмнө хэд хэдэн уургийн факторууд нөхцлийг бүрдүүлж промотор хэсэгт холбогдоно. Ямар уургийн факторууд байдаг вэ? гэвэл TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIH, TFIIF, TFIIE зэрэг нөхцөл бүрдүүлэгч уургууд оролцоно. Эдгээр уургуудаас TFIID фактор гол үүрэг гүйцэтгэж промотор хэсгийн ТАТАА
бокстой холбогдоно. ТАТАА бокс нь эхлэл болох +1 цэгээс 25 нуклеотидын өмнө байрласан байдаг.
ДНХ-ийн +1 цэгээс хуулбарлал явагдаж буй гинжин хэлхээг +(нэмэх), +1 цэгээс эсрэг зүгт байрласан дарааллыг –(хасах) тэмдгээр дугаарладаг. Промотор хэсэгт уургийн фактор сууж холбогдох дараалал: - TFIID фактор промотор хэсгийн ТАТАА бокстой холбогдоно - TFIIA, TFIIB уургууд TFIID-тэй холбогдон -TFIIF уураг РНХ полимеразыг идэвхжүүлж хамтдаа ДНХ молекул дээр сууна
төгсгөлд нь TFIIE, TFIIH уургууд нэмж холбогдоно. TFIIH-уураг хеликазын үүрэг гүйцэтгэдэг учраас ДНХ-ийн хос гинж салж РНХ полимераза II фермент гинжийг дагуу нийлэгжилтын алхам хийнэ.
II. РНХ гинжийн инициаци. РНХ гинжний эхний хэдэн рибонуклеотидтрифосфат холбогдоно. 3-аас 5 юм уу 6 нуклеотид холбогдсон байвал тогтворгүй холбоос гэж үздэг. Энэ үед эргэн салах нь амархан байна.
Харин 3-аас дээш 9 нуклеотид холбогдсон тохиолдолд холбоос бат бэх болж нийлэгжил бүрэн эхэлж төгсгөл хүртэл ямар ч саадгүй үргэлжилдэг байна. III. РНХ гинжийн элонгаци. ДНХ хос гинжийн 18 хамжаа нуклеотид зүсэгдэн бие биенээсээ холдсон байхад 12 нуклеотидын урттай ДНХ- РНХ-ийн эрлийз молекул үүсч РНХ-ийн нийлэгжил явагдана IY. РНХ гинжийн терминаци РНХ-молекулын эцэст ААUAA гэсэн дараалал нийлэгжсэн байдаг. Уг дарааллаас хойш 10-35 нуклеотид алхсаад хэрчилт явагдаж төгсгөл буюу терминаци болоход РНХ- полимераза фермент ДНХ молекулаас салж явдаг.
IY. РНХ гинжийн терминаци РНХ-молекулын эцэст ААUAA гэсэн дараалал нийлэгжсэн байдаг. Уг дарааллаас хойш 10-35 нуклеотид алхсаад хэрчилт явагдаж төгсгөл буюу терминаци болоход РНХ- полимераза фермент ДНХ молекулаас салж явдаг.
Транскрипцийн нэгж
Нийлэгжсэн анхдагч транскриптын урт ойролцоогоор 8000 нуклеотидын дараалалтай байдаг. Зарим тохиолдолд уртын хэмжээ 10000-20000 ч хүрдэг. Анхдагч транскриптыг гяРНХ (gn RNA – getherogeneus nuclear-бөөмийн анхны хувилбарт) гэж нэрлэх бөгөөд түүнээс боловсорсон мэдээллийн РНХ үүсэх үйл ажиллагааг процессинг гэнэ. мРНХ нь бөөмөөс бөөмийн мембраны сувгаар цитоплазм руу шилжин орохын өмнө хэд хэдэн өөрчлөлтөнд ордог .
Транскрипцийн нэгж
Нийлэгжсэн анхдагч транскриптын урт ойролцоогоор 8000 нуклеотидын дараалалтай байдаг. Зарим тохиолдолд уртын хэмжээ 10000-20000 ч хүрдэг. Анхдагч транскриптыг гяРНХ (gn RNA – getherogeneus nuclear-бөөмийн анхны хувилбарт) гэж нэрлэх бөгөөд түүнээс боловсорсон мэдээллийн РНХ үүсэх үйл ажиллагааг процессинг гэнэ. мРНХ нь бөөмөөс бөөмийн мембраны сувгаар цитоплазм руу шилжин орохын өмнө хэд хэдэн өөрчлөлтөнд ордог .
Нэгд, 5’ төгсгөлд эхний 30 нуклеотид нийлэгжсэний дараа малгай хэмээх метилжсэн гуанин холбогдоно. Энэ нь мРНХ-транскриптыг задралаас хамгаалахын зэрэгцээ цитоплазмд орсоны дараа жижиг рибосомтой холбогдоход таних тэмдэг болж өгдөг байна. Хоёрд, транскриптын 3’ төгсгөлд хэрчилт явагдсаны дараа поли АААА дараалал 100-200 хүртэл нэмж нийлэгждэг. Поли АААА төгсгөлийн үүрэг тодорхой бус.
Зарим нэг таамаглалаар поли ААА нь нэгд, боловсорсон мРНХ бөөмийн сүвээр гадагшлахад дөхөм болдог, хоёрд, цитоплазмд орсон мРНХ –г мөн л задралаас
хамгаалдаг гэж үздэг байна. Гуравд, эукариот эсийн анхдагч транскриптаас боловсорсон мРНХ үүсэхэд бөөмөнд сплайсингийн үйл ажиллагаа явагддаг. Splice гэж холбож өгөх гэсэн англи үг.
Зарим нэг таамаглалаар поли ААА нь нэгд, боловсорсон мРНХ бөөмийн сүвээр гадагшлахад дөхөм болдог, хоёрд, цитоплазмд орсон мРНХ –г мөн л задралаас хамгаалдаг гэж үздэг байна. Гуравд, эукариот эсийн анхдагч транскриптаас боловсорсон мРНХ үүсэхэд бөөмөнд сплайсингийн үйл ажиллагаа явагддаг. Splice гэж холбож өгөх гэсэн англи үг.
Сплайсингийн үр дүнд 8000 - 20000 нуклеотидын урттай анхдагч транскрипт богиносч 500-3000 нуклеотидын урттай боловсорсон мРНХ үүснэ.
Сплайсингийн үр дүнд 8000 - 20000 нуклеотидын урттай анхдагч транскрипт богиносч 500-3000 нуклеотидын урттай боловсорсон мРНХ үүснэ.
Сплайсинг Анхдагч транскрипт нь экзон интроны хэсгүүдийг агуулж байдаг. Экзон нь утга агуулсан, интрон нь утга агуулаагүй дараалалтай хэсгүүд. Үүнээс мРНХ боловсрох явцад утга агуулаагүй хэсгүүд нь тайрагдан, утга агуулсан экзон хэсгүүд хоорондоо холбогдоно. Үүнийг сплайсинг гэнэ.
Сплайсингийг РНХ-уургийн комплекс сплайсосом хариуцна. Сплайсосом нь хэд хэдэн жижиг бөөмийн рибонуклеопротеид (snRNР- жижиг РНХП) болон уургаас тогтсон байдаг. Жижиг РНХП –ийн бүрэлдэхүүн хэсэгт хоёр гурван жижиг РНХ молекул (snRNА) ордог. Сплайсингийн үе шат 1. U1 хэмээх жижиг РНХП интроны 5’ төгсгөлийн GU дарааллыг таньж холбогдоно
2. U2 жижиг РНХП 3’ төгсгөлийн ойролцоох аденины суурьтай холбогдоно. 3. U4/ U6, U5 жижиг РНХП нь U1, U2 хоёрыг ойртуулан холбож хамтдаа сплайсосомын комлекс үүсгэнэ. Энэ үйл ажиллагаанд нэмж 50 гаруй уураг оролцоход сплайсосомын хэмжээ нь рибосом шиг том болдог
4. 5’ төгсгөлийг хэсэг тайрагдахад интроны 5’ төгсгөл аденинтай ковалент холбоогоор холбогдож гогцоо үүсгэнэ 5. Интроны 3’ төгсгөл AG дарааллаар тайрагдаж хоёр экзон хоорондоо холбогдож интроны гогцоо задралд орно
4. 5’ төгсгөлийг хэсэг тайрагдахад интроны 5’ төгсгөл аденинтай ковалент холбоогоор холбогдож гогцоо үүсгэнэ 5. Интроны 3’ төгсгөл AG дарааллаар тайрагдаж хоёр экзон хоорондоо холбогдож интроны гогцоо задралд орно