Лекция 4. (Нуклеиновые кислоты. РНК.ИЛ)

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
– матричная или информационная РНК
– транспортная РНК
– рибосомальная РНК
– малая ядерная РНК
– малая цитоплазматическая РНК
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
• РНК, в отличие от ДНК, - одноцепочечный полимер
• РНК формирует вторичную структуру – набор коротких
спиральных участков - в основном за счет антипараллельного
комплементарного спаривания смежных отрезков цепи
• РНК способна образовывать третичную структуру за счет
дальних комплементарных взаимодействий внутри цепи и
межспиральных взаимодействий
• высокополимерная РНК способна сворачиваться в компактные
частицы
1.Одноцепочечная
молекулы
2. Сахар – рибоза
3. Нуклеотиды – А, Г, Ц, У
4. Молекулы линейные
В урациле отсутствует
метильная группа,
которая есть в тимине
Замена атома водорода
на гидроксильную группу
Известно более 60 минорных оснований. Особенно они
разнообразны в молекуле tРНК
порядок чередования рибонуклеозидмонофосфатов (НМФ)
в полинуклеотидной цепи
структура, образуемая спаренными основаниями
на однонитевой молекуле РНК
Для образования вторичной структуры необходимо наличие
палиндромных последовательностей, специальных обращенных
повторов
-АГАЦТГАГТЦТ-ТЦТГАЦТЦАГА-
Спираль, петля
Петля: шпилька, псевдоузел
1. структурная
(rРНК, tРНК)
2. регуляторная
(sРНК, рибозимы)
3. поддержание
стабильность РНК
Однонитевый (петля) и двухнитевый
(стебель) элементы вторичной
структуры РНК.
Типы петель:
А. Боковая, Б. Шпилечная, В. Внутренняя, Г. Многозвенная
А
Б
В
Г
: содержит два однонитевых участка, один из которых вырожден
– имеет нулевую длину (не содержит ни одного несвязанного нуклеотида).
Длина же второго участка называется длиной боковой петли.
: соединяет первую и вторую нить в одном стебле,
содержит не менее трех нуклеотидов.
: содержит два однонитевых участка. Длины этих участков
являются параметрами, определяющими петлю.
: содержит несколько однонитевых участков. Число этих
участков и их длины являются параметрами, определяющими петлю.
третичная структуры tРНК
стебель;
а - компактная палочка
б - компактный клубок
в - развернутая цепь
шпилечная петля
боковая петля; внутренняя петля
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
Тип
Размер в
Доля в общей
нуклеотидах структуре РНК
Функция
mРНК
100-100 000
5%
Перенос информации о
структуре пептида
tPHK
70-95
15%
Транспорт аминокислот
к месту трансляции
rРНК
100-500 000
80%
Формирование рибосом,
участие в синтезе белка
2%
Регуляция процессинга,
экспрессии генов,
транспорта mРНК и др.
sРНК
20-300
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
Немембранные клеточные органеллы
Линейные размеры прокариотической рибосомы 210 х 290 Å.
У эукариот - 220 х 320 Å.
1. Прокариотические (70S)
2. Эукариотические (80S)
3. Митохондрий (55S у животных, 75S у грибов)
4. Хлоропластов (70S у высших растений)
:
1. Формирует каркас рибосом к которому прикрепляются белки
2. Участвуют в процессе трансляции
входит в каталитический пептидилтрансферазный центр
необходима для установки на
инициирующего кодона mРНК
субъединице
необходима для правильной ориентации аминоацил-tРНК
на рибосоме
Элементы, обозначенные
голубым цветом,
присутствуют во всех
царствах живого;
оранжевым цветом
обозначены структурные
элементы, обнаруженные в
царстве архей; красным —
обнаруженные только у
эукариот.
Пространственная
укладка третичной
структуры 40Sсубъединицы
Молекула rРНК имеет
в виде спиральных
участков, соединенных изогнутой одиночной цепью.
rРНК имеет форму палочки или клубка и
составляет скелет рибосомы: снаружи на нее нанизываются
рибосомные белки
18S-rРНК состоит из
1. 5’-домен – красный
2. центральный домен – зеленый
3. 3’-мажорный домен – желтый
4. 3’-минорный домен – синий
5. эукариотические сегменты – фиолетовый
6. Белковые молекулы – серые
H – голова; Be – клюв; N – шея;
P – платформа; Sh – плечо; Bo – тело;
RF – правая ступня; LF – левая ступня.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
: на 3'-конце молекулы всегда находятся четыре неспаренных
нуклеотида, три из них – это ССА – участок, который связывается с
аминокислотой.
: имеет длину от 70 до 95 п.н.
: около 5 нм.
Вторичная структура
Третичная структура
–
наличие минорных
нуклеотидов:
тимина ( ),
псевдоуридина ( ),
дигидроуридина (
)
необходимы для
узнавания
ферментами и для
защиты от действия
рибонуклеаз
поэтому tРНК
долгоживущие, в отличие
от mРНК
– последовательность
на 3'-конце одинакова
для всех tРНК. К концевому аденозину ( ) присоединяется
аминокислота.
– несет триплет нуклеотидов комплементарный
кодону в mРНК
– обеспечивает связь с аминоацил-tРНКсинтетазой
– содержит последовательность 5 '-TΨЦГ-3',
этой петлей взаимодействует с рибосомой
доставлять активированные остатки
аминокислот в рибосому и
обеспечивать их включение в
синтезирующуюся белковую цепь в
соответствии с программой, записанной
генетическим кодом в mРНК
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
103-105 копий на клетку
содержат большое количество уридина (U1,U2, …U12)
размер от 20-300 нуклеотидов
кодируются в ядре
работают в ядре –
в цитоплазме –
в ядре, связаны с белками, формируют
малые ядерные рибонуклеопротеиновые частицы –
:
1. Участвуют в процессинге пре-mРНК.
2. Расщепление полицистронных mРНК.
3. Поддержание целостности теломер.
4. Регуляция транскрипции.
Сплайсинг
Полиаденилирование
Размер от 20-200 нуклеотидов
Работают в цитоплазме
Типы:
(малые интерферирующие РНК) – осуществляют деградацию
mРНК (запуская РНК-интерференцию)
Dicer
dsRNA
siRNA
RISC
mRNA
cap
AAAA
mRNA
cap
AAAA
Размер от 20-200 нуклеотидов,
Работают в цитоплазме
Типы:
(микроРНК) – вызывают трансляционную репрессию или
деградацию mРНК.
(пахитенные РНК) экспрессируются в генеративных клетках
млекопитающих, образуют комплексы с белками piwi (piRC), участвуют
в сайленсинге транскрипции генов в клетках зародышевого пути при
сперматогенезе. piRNA принимают участие в сайленсинге РНК путем
образования RISC (RNA-induced silencing complex, или siRNP).
Локализованы в ядрышке.
Принимают участие в
процессинге rРНК.
(small nucleolar RNAs) – малые ядрышковые РНК;
(small Cajal-body specific RNAs) – малые РНК из
телец Кахаля;
(small nuclear RNAs) – малые ядерные РНК;
(microRNAs) – микро-РНК;
(small interfering RNAs) – малые интерферирующие
РНК;
transacting siRNAs) – трансдействующие siРНК;
(Piwi-interacting RNAs) – РНК, ассоциированные с
белками семейства Piwi;
(repeat-associated siRNAs) – малые
интерферирующие РНК, ассоциированные с повторами
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
(шапочка) – модифицированный гуанозиновый нуклеотид, который добавляется
на 5'- конец mРНК. Необходим для узнавания mРНК при инициации трансляции, а
также для защиты от 5'-нуклеаз
,
– нетранслируемые области расположенные до старт-кодона и после
стоп-кодона, которые не кодируют белок. Регулируют стабильность mРНК,
локализацию mРНК и эффективность трансляции.
– кодирующие участки, начинаются со старт-кодона и заканчиваются одним из
трёх стоп-кодонов
– длинная (до 300 нуклеотидов) последовательность адениновых оснований,
на 3'-«хвосте» mРНК, защищает молекулу от деградации.
OFR (open reading frame) – открытые рамки считывания генов
формируются за счет внутримолекулярных
взаимодействиях.
Линейная молекула «складывается», водородные связи возникают
между разными участками одной молекулы.
: замедление деградации mРНК, регуляция трансляции.
(Например, вставка в белки необычных аминокислот, селенометионина и
пирролизина, зависит от стебля-петли, расположенной в 3'нетранслируемой области).
Псевдоузлы служат для программированного изменения рамки
считывания генов.
Представляет собой нить, намотанную на информоферы,
белковые глобулы, состоящие из информатинов.
перенос информации из ядра клетки в
цитоплазму для синтеза белков