RNS ir būtiska šūnas molekulāro ģenētisko mehānismu sastāvdaļa. Ribonukleīnskābju saturs ir daži procenti no tās sausā svara, un aptuveni 3-5% no šī daudzuma nonāk uz RNS (mRNS), kas ir tieši iesaistīta proteīnu sintēzē, veicinot genoma ieviešanu.
MRNS molekula kodē proteīna aminoskābju secību, kas nolasīta no gēna. Tāpēc matricas ribonukleīnskābi citādi sauc par informatīvo (mRNS).
Vispārīgās īpašības
Tāpat kā visas ribonukleīnskābes, vēstnesis RNS ir ribonukleotīdu (adenīna, guanīna, citozīna un uracila) ķēde, kas savienota viena ar otru ar fosfodiestera saitēm. Visbiežāk mRNS ir tikai primārā struktūra, bet dažos gadījumos tai ir sekundārā struktūra.
Šūnā ir desmitiem tūkstošu mRNS sugu, katru no kurām attēlo 10–15 molekulas, kas atbilst noteiktai vietai DNS. mRNS satur informāciju par vienas vai vairāku struktūru struktūrubaktērijas) olb altumvielas. Aminoskābju secība ir parādīta kā mRNS molekulas kodējošā reģiona tripleti.
Bioloģiskā loma
Ziņneša RNS galvenā funkcija ir ieviest ģenētisko informāciju, pārnesot to no DNS uz proteīnu sintēzes vietu. Šajā gadījumā mRNS veic divus uzdevumus:
- pārraksta informāciju par proteīna primāro struktūru no genoma, kas tiek veikta transkripcijas procesā;
- mijiedarbojas ar proteīnu sintēzes aparātu (ribosomām) kā semantisko matricu, kas nosaka aminoskābju secību.
Patiesībā transkripcija ir RNS sintēze, kurā DNS darbojas kā veidne. Tomēr tikai ziņojuma RNS gadījumā šim procesam ir nozīme, lai pārrakstītu informāciju par proteīnu no gēna.
Tas ir mRNS, kas ir galvenais starpnieks, caur kuru tiek veikts ceļš no genotipa līdz fenotipam (DNS-RNS-proteīns).
MRNS dzīves ilgums šūnā
Messenger RNS dzīvo šūnā ļoti īsu laiku. Vienas molekulas pastāvēšanas periodu raksturo divi parametri:
- Funkcionālo pussabrukšanas periodu nosaka mRNS spēja kalpot par veidni, un to mēra pēc vienā molekulā sintezētā proteīna daudzuma samazināšanās. Prokariotiem šis skaitlis ir aptuveni 2 minūtes. Šajā periodā sintezētā proteīna daudzums tiek samazināts uz pusi.
- Ķīmisko pussabrukšanas periodu nosaka to RNS vēstnešu molekulu samazināšanās, kas spēj hibridizēties(komplementārs savienojums) ar DNS, kas raksturo primārās struktūras integritāti.
Ķīmiskais pussabrukšanas periods parasti ir garāks par funkcionālo pussabrukšanas periodu, jo neliela molekulas sākotnējā noārdīšanās (piemēram, viens ribonukleotīdu ķēdes pārtraukums) vēl nenovērš hibridizāciju ar DNS, bet jau novērš proteīnu. sintēze.
Pusperiods ir statistikas jēdziens, tāpēc konkrētas RNS molekulas esamība var būt ievērojami augstāka vai zemāka par šo vērtību. Rezultātā dažām mRNS ir laiks tikt pārtulkotām vairākas reizes, savukārt citas tiek degradētas, pirms ir pabeigta vienas proteīna molekulas sintēze.
Sadalīšanās ziņā eikariotu mRNS ir daudz stabilākas nekā prokariotu mRNS (pussabrukšanas periods ir aptuveni 6 stundas). Šī iemesla dēļ tās ir daudz vieglāk izolēt no šūnas neskartas.
mRNS struktūra
Ziņnesis RNS nukleotīdu secībā ir iekļauti translētie apgabali, kuros ir kodēta proteīna primārā struktūra, un neinformatīvie apgabali, kuru sastāvs atšķiras prokariotos un eikariotos.
Kodēšanas reģions sākas ar iniciācijas kodonu (AUG) un beidzas ar vienu no beigu kodoniem (UAG, UGA, UAA). Atkarībā no šūnas veida (kodola vai prokariotu) ziņojuma RNS var saturēt vienu vai vairākus translācijas reģionus. Pirmajā gadījumā to sauc par monocistronisko, bet otrajā - par policistronisko. Pēdējais ir raksturīgs tikai baktērijām un arhejām.
MRNS struktūras un darbības iezīmes prokariotos
Transkripcijas procesi prokariotosun tulkojumi notiek vienlaicīgi, tāpēc ziņneses RNS ir tikai primārā struktūra. Tāpat kā eikariotos, to attēlo lineāra ribonukleotīdu secība, kas satur informatīvus un nekodējošus reģionus.
Lielākā daļa baktēriju un arheju mRNS ir policistronas (satur vairākus kodējošus reģionus), kas ir saistīts ar prokariotu genoma organizācijas īpatnībām, kurām ir operona struktūra. Tas nozīmē, ka informācija par vairākiem proteīniem tiek kodēta vienā DNS transkriptā, kas pēc tam tiek pārnesta uz RNS. Neliela ziņojuma RNS daļa ir monocistroniska.
Netulkotos baktēriju mRNS reģionus attēlo:
- līderu secība (atrodas 5`-galā);
- piekabes (vai beigu) secība (atrodas 3. galā);
- netulkotie starpcistroniskie reģioni (starplikas) - atrodas starp policistroniskās RNS kodējošajiem apgabaliem.
Starpcistronu sekvenču garums var būt no 1-2 līdz 30 nukleotīdiem.
Eukariotu mRNS
Eukariotu mRNS vienmēr ir monocistroniska un satur sarežģītāku nekodējošu reģionu kopu, kas ietver:
- cepure;
- 5`-netulkots apgabals (5`NTR);
- 3`-netulkots apgabals (3`NTR);
- poliadenila aste.
Vispārināto kurjer-RNS struktūru eikariotos var attēlot kāshēmas ar šādu elementu secību: cap, 5`-UTR, AUG, translated region, stop kodons, 3`UTR, poly-A-tail.
Eukariotos transkripcijas un tulkošanas procesi ir nodalīti gan laikā, gan telpā. Kurjera RNS nobriešanas laikā iegūst vāciņu un poliadenila asti, ko sauc par apstrādi, un pēc tam tiek transportēta no kodola uz citoplazmu, kur koncentrējas ribosomas. Apstrāde arī izgriež intronus, kas tiek pārnesti uz RNS no eikariotu genoma.
Kur tiek sintezētas ribonukleīnskābes
Visu veidu RNS sintezē īpaši fermenti (RNS polimerāzes), kuru pamatā ir DNS. Attiecīgi šī procesa lokalizācija prokariotu un eikariotu šūnās ir atšķirīga.
Eukariotos transkripcija tiek veikta kodola iekšpusē, kurā DNS koncentrējas hromatīna veidā. Tajā pašā laikā vispirms tiek sintezēta pre-mRNS, kas tiek pakļauta virknei modifikāciju un tikai pēc tam tiek transportēta uz citoplazmu.
Prokariotiem vieta, kur tiek sintezētas ribonukleīnskābes, ir citoplazmas reģions, kas robežojas ar nukleoīdu. RNS sintezējošie enzīmi mijiedarbojas ar despiralizētām baktēriju hromatīna cilpām.
Transkripcijas mehānisms
Ziņneša RNS sintēze balstās uz nukleīnskābju komplementaritātes principu, un to veic RNS polimerāzes, kas katalizē fosfodiestera saites slēgšanu starp ribonukleozīdu trifosfātiem.
Prokariotos mRNS sintezē tas pats enzīms kā citas sugasribonukleotīdi un eikariotos ar RNS polimerāzi II.
Transkripcija ietver 3 posmus: iniciāciju, pagarināšanu un izbeigšanu. Pirmajā posmā polimerāze pievienojas promotoram, specializētai vietai, kas atrodas pirms kodēšanas secības. Pagarinājuma stadijā enzīms veido RNS ķēdi, pievienojot ķēdei nukleotīdus, kas komplementāri mijiedarbojas ar šablona DNS ķēdi.
