Aminoacil-tRNA sintetaza (ARSase) je enzim sintetaze koji katalizira stvaranje aminoacil-tRNA u reakciji esterifikacije određene aminokiseline s njezinom odgovarajućom molekulom tRNA. Svaka aminokiselina ima svoju aminoacil-tRNA sintetazu. ARSaze osiguravaju da nukleotidni trojci genetskog koda (tRNA antikodon) odgovaraju aminokiselinama umetnutim u protein i tako osiguravaju ispravno čitanje genetskih informacija iz mRNA tijekom sinteze proteina na ribosomima. Većina APC-aza se sastoji od 1, 2 ili 4 identična polipeptidna lanca. Molekularna težina polipeptidnih lanaca je 30-140 tisuća. Mnoge APC-aze sadrže dva aktivna centra. Postoje 3 parcele. 1. mjesto nema specifičnost, isto je za sve enzime, ovo je mjesto vezanja ATP-a. N-to mjesto ima strogu specifičnost, ovdje je vezan određeni AK, prema kojem se ARSaza naziva, na primjer, ako veže metionin, onda se zove metionil-t-RNA sintetaza. sh-th mjesto je također strogo specifično mjesto, može se povezati samo s određenom t-RNA. Dakle, enzim je potreban za prepoznavanje aminokiselina i tRNA.
Specifičnost reakcija koje kataliziraju APCaze je vrlo visoka, što određuje točnost sinteze proteina u živoj stanici. Ako A. izvrši pogrešnu aminoacilaciju tRNA sa aminokiselinom slične strukture, doći će do korekcije kataliziranom istom APC-azom hidrolizom pogrešne AK-tRNA u AA i tRNA. Citoplazma sadrži kompletan skup APCaza, dok kloroplasti i mitohondriji imaju svoje APCaze.
transportna RNA. Struktura, funkcije. Struktura ribosoma.
Sve tRNA imaju zajednička obilježja kako u svojoj primarnoj strukturi tako iu načinu na koji se polinukleotidni lanac presavija u sekundarnu strukturu zbog interakcija između baza nukleotidnih ostataka.
Primarna struktura tRNA
tRNA su relativno male molekule, njihova duljina lanca varira od 74 do 95 nukleotidnih ostataka. Sve tRNA imaju isti 3'-kraj, izgrađen od dva citozinska ostatka i jednog adenozina (CCA-terminus).To je 3'-terminalni adenozin koji se veže na aminokiselinski ostatak tijekom stvaranja aminoacil-tRNA. CCA kraj je vezan za mnoge tRNA pomoću posebnog enzima. Nukleotidni triplet komplementaran kodonu aminokiseline (antikodon) nalazi se približno u sredini lanca tRNA. Isti (konzervativni) nukleotidni ostaci nalaze se na određenim pozicijama sekvence u gotovo svim vrstama tRNA. Neki položaji mogu sadržavati ili samo purinske ili samo pirimidinske baze (one se nazivaju polukonzervativni ostaci).
Sve molekule tRNA karakterizira prisutnost velikog broja (do 25% svih ostataka) različitih modificiranih nukleozida, koji se često nazivaju manjim. Nastaju na različitim mjestima u molekulama, u mnogim slučajevima dobro definiranim, kao rezultat modifikacije običnih nukleozidnih ostataka uz pomoć posebnih enzima.
Sekundarna struktura tRNA
do savijanja lanca u sekundarnu strukturu dolazi zbog međusobne komplementarnosti dijelova lanca. Tri fragmenta lanca komplementarna su kada su presavijena na sebe, tvoreći strukture ukosnica. Osim toga, kraj od 5" komplementaran je mjestu blizu kraja 3" lanca, s njihovim antiparalelnim rasporedom; tvore takozvanu akceptorsku stabljiku. Rezultat je struktura koju karakterizira prisutnost četiri stabljike i tri petlje, koja se naziva "djetelina". Stabljika s petljom tvori granu. Na dnu je antikodonska grana koja sadrži antikodonski triplet kao dio svoje petlje. S njegove lijeve i desne strane su D i T grane, nazvane po prisutnosti neobično konzerviranih dihidrouridin (D) i timidin (T) nukleozida u njihovim petljama. Nukleotidne sekvence svih proučavanih tRNA mogu se presavijati u slične strukture. Uz tri petlje lista djeteline, u strukturi tRNA izolirana je i dodatna, ili varijabilna, petlja (V-petlja). Njegova se veličina oštro razlikuje u različitim tRNA, varirajući od 4 do 21 nukleotida, a prema novijim podacima i do 24 nukleotida.
Prostorna (tercijarna) struktura tRNA
Zbog međudjelovanja elemenata sekundarne strukture nastaje tercijarna struktura koja se zbog sličnosti s latinskim slovom L naziva L-oblika (sl. 2 i 3). Slaganjem baze, stabljika akceptora i T stabljika lista djeteline tvore jednu kontinuiranu dvostruku spiralu, a druge dvije stabljike tvore antikodon, a D stabljike drugu kontinuiranu dvostruku spiralu. U ovom slučaju, D- i T-petlje su bliske i pričvršćene su zajedno tvoreći dodatne, često neobične parove baza. U nastanku ovih parova u pravilu sudjeluju konzervativni ili polukonzervativni ostaci. Slične tercijarne interakcije također drže zajedno neke druge dijelove L-strukture
Glavna svrha prijenosne RNA (tRNA) je isporuka aktiviranih aminokiselinskih ostataka ribosomu i osiguravanje njihovog uključivanja u sintetizirani proteinski lanac u skladu s programom zapisanim genetskim kodom u matrici, odnosno informacijskom RNA (mRNA).
Struktura ribosoma.
Ribosomi su ribonukleoproteinske formacije – svojevrsna „tvornica“ u kojoj se aminokiseline sklapaju u proteine. Eukariotski ribosomi imaju konstantu sedimentacije od 80S i sastoje se od 40S (male) i 60S (velike) podjedinice. Svaka podjedinica uključuje rRNA i proteine.
Proteini su dio podjedinica ribosoma u količini od jedne kopije i obavljaju strukturnu funkciju, osiguravajući interakciju između mRNA i tRNA povezane s aminokiselinom ili peptidom.
U prisutnosti mRNA, 40S i 60S podjedinice se spajaju i tvore kompletan ribosom čija je masa oko 650 puta veća od mase molekule hemoglobina.
Očito, rRNA određuje glavna strukturna i funkcionalna svojstva ribosoma, posebice osigurava integritet ribosomskih podjedinica, određuje njihov oblik i niz strukturnih značajki.
Spajanje velike i male podjedinice događa se u prisutnosti glasničke (glasničke) RNA (mRNA). Jedna molekula mRNA obično kombinira nekoliko ribosoma poput niza kuglica. Takva struktura naziva se polisom. Polisomi su slobodno smješteni u osnovnoj tvari citoplazme ili su pričvršćeni za membrane grubog citoplazmatskog retikuluma. U oba slučaja služe kao mjesto za aktivnu sintezu proteina.
Kao i endoplazmatski retikulum, ribosomi su otkriveni samo pomoću elektronskog mikroskopa. Ribosomi su najmanji od staničnih organela.
Ribosom ima 2 centra za vezanje tRNA molekula: aminoacil (A) i peptidil (P) centar, u čijem nastanku sudjeluju obje podjedinice. Zajedno, A i P centri sastoje se od 2-kodonske mRNA regije. Tijekom translacije, centar A veže aa-tRNA, čiju strukturu određuje kodon koji se nalazi u području ovog centra. Struktura ovog kodona kodira prirodu aminokiseline koja će biti uključena u rastući polipeptidni lanac. P centar zauzima peptidil-tRNA; tRNA povezana na peptidni lanac koji je već sintetiziran.
Kod eukariota postoje 2 vrste ribosoma: "slobodni", koji se nalaze u citoplazmi stanica i povezani s endoplazmatskim retikulumom (ER). Ribosomi povezani s ER odgovorni su za sintezu proteina "za izvoz" koji ulaze u krvnu plazmu i koji su uključeni u obnovu ER proteina, membrane Golgijevog aparata, mitohondrija ili lizosoma.
Sinteza polipeptidne molekule. inicijacije i produljenja.
Sinteza proteina je ciklički, višestupanjski, energetski ovisan proces u kojem se slobodne aminokiseline polimeriziraju u genetski određen slijed kako bi se formirali polipeptidi.
Druga faza sinteze proteina matriksa, stvarna translacija koja se događa u ribosomu, konvencionalno je podijeljena u tri stupnja: inicijacija, produljenje i završetak.
Inicijacija.
Slijed DNA koji se transkribira u jednu mRNA, počevši skeniranjem na 5' kraju i završavajući terminatorom na 3' kraju, je transkripcijska jedinica i odgovara konceptu "gena". Kontrola ekspresije gena može se provesti u fazi translacije – inicijacije. U ovoj fazi, RNA polimeraza prepoznaje promotor, fragment od 41-44 bp. Transkripcija se događa u smjeru 5`-3` ili s lijeva na desno. Slijedovi koji leže desno od početnog nukleotida, od kojih počinje sinteza tRNA, označeni su brojevima sa predznakom + (+1,+2..), a oni lijevo sa predznakom - (-1,-2) . Dakle, regija DNK na koju se veže DNA polimeraza zauzima područje s koordinatama otprilike od -20 do +20. Svi promotori sadrže iste nukleotidne sekvence, koje se nazivaju konzervativne. Takve sekvence služe kao signali koje prepoznaju RNA polimeraze. Polazna točka je obično predstavljena purinom. Odmah lijevo od njega je 6-9 bp, poznat kao Pribnov slijed (ili okvir): TATAAT. Može se donekle razlikovati, ali prve dvije baze se javljaju u većini promotora. Pretpostavlja se da se DNK na ovom mjestu lakše dijeli u zasebne lančiće, budući da je formirana na mjestu bogatom AT parovima, povezanim dvjema vodikovim vezama. Time se stvaraju uvjeti za funkcioniranje RNA polimeraze. Uz to, kutija Pribnova neophodna je za orijentaciju na način da sinteza mRNA ide s lijeva na desno, odnosno od 5`-3`. Središte Pribnow kutije je na nukleotidu -10. Slijed sličnog sastava nalazi se u drugoj regiji sa središtem na poziciji 35. Ova regija od 9 bp se naziva sekvenca 35 ili regija prepoznavanja. To je mjesto na koje se faktor veže, čime se određuje učinkovitost s kojom RNA polimeraza ne može započeti transkripciju bez posebnih proteina. Jedan od njih je faktor CAP ili CRP.
U eukariota su promotori koji djeluju u interakciji s RNA polimerazom II detaljnije proučavani. Sadrže tri homologne regije u regijama s koordinatama u točkama -25, -27 i također na početnoj točki. Početne baze su adenini okruženi s obje strane pirimidinima. Na udaljenosti od 19-25 b.p. lijevo od mjesta su 7 b.p. TATAA, poznat kao TATA sekvenca ili Hogness box, često je okružen područjima bogatim GC parovima. Dalje lijevo, na poziciji -70 do -80, nalazi se GTZ ili CAATCT slijed, nazvan CAAT okvir. Pretpostavlja se da TATA sekvenca kontrolira izbor početnog nukleotida, dok CAAT kontrolira primarno vezanje RNA polimeraze na DNA šablon.
Produljenje. Korak produljenja mRNA sličan je produljenju DNK. Zahtijeva ribonukleotid trifosfate kao prekursore. Faza produljenja transkripcije, odnosno rasta lanca mRNA, nastaje pričvršćivanjem ribonukleotid monofosfata na 3'-kraj lanca uz oslobađanje pirofosfata. Kopiranje se kod eukariota obično događa na ograničenoj DNK regiji (genu), iako se kod prokariota u nekim slučajevima transkripcija može odvijati uzastopno kroz nekoliko povezanih gena koji tvore jedan operon i jedan zajednički promotor. U tom slučaju nastaje policistronska mRNA.
Regulacija aktivnosti gena na primjeru laktoznog operona.
Laktoza operon je bakterijski policistronski operon koji kodira gene za metabolizam laktoze.
Regulaciju ekspresije gena metabolizma laktoze u Escherichia coli prvi su opisali znanstvenici F. Jacob i J. Monod 1961. godine. Bakterijska stanica sintetizira enzime uključene u metabolizam laktoze samo kada je laktoza prisutna u okolišu, a stanici nedostaje glukoza.
Laktozni operon se sastoji od tri strukturna gena, promotora, operatora i terminatora. Pretpostavlja se da operon također uključuje regulatorni gen koji kodira protein represora.
Strukturni geni laktoznog operona - lacZ, lacY i lacA:
lacZ kodira enzim β-galaktozidazu, koji razgrađuje disaharid laktozu na glukozu i galaktozu,
lacY kodira β-galaktozidnu permeazu, membranski transportni protein koji prenosi laktozu u stanicu.
lacA kodira β-galaktozid transacetilazu, enzim koji prenosi acetilnu skupinu s acetil-CoA na beta-galaktozide.
Na početku svakog operona nalazi se poseban gen – operatorski gen. Na strukturnim genima jednog operona obično se formira jedna mRNA, a ti geni su ili aktivni ili neaktivni u isto vrijeme. U pravilu su strukturni geni u operonu u stanju potiskivanja.
Promotor je DNA regija koju prepoznaje enzim RNA polimeraza, koja osigurava sintezu mRNA u operonu; prethodi mu DNK regija na koju je vezan protein Sar, protein aktivator. Ova dva dijela DNK duga su 85 parova baza. Nakon promotora, operon je domaćin gena operatora koji se sastoji od 21 para nukleotida. Obično je povezan s proteinom represorom koji proizvodi regulator gen. Iza operatorskog gena nalazi se razmaknica (space-gap). Razmaknici su neinformativni dijelovi molekule DNA različitih duljina (ponekad i do 20 000 parova baza), koji su, očito, uključeni u regulaciju procesa transkripcije susjednog gena.
Operaon završava terminatorom – malim dijelom DNK koji služi kao stop signal za sintezu mRNA na ovom operonu.
Akceptorski geni služe kao mjesta za vezanje različitih proteina koji reguliraju funkcioniranje strukturnih gena. Ako laktoza, prodirući u stanicu (u ovom slučaju se zove induktor), blokira proteine koje kodira regulatorni gen, tada gube sposobnost vezanja na gen operatora. Operater gena prelazi u aktivno stanje i uključuje strukturne gene.
RNA polimeraza, koristeći Cap protein (protein aktivatora), veže se na promotor i, krećući se duž operona, sintetizira pro-mRNA. Tijekom transkripcije, mRNA čita genetske informacije iz svih strukturnih gena u jednom operonu. Tijekom translacije na ribosomu dolazi do sinteze nekoliko različitih polipeptidnih lanaca, u skladu s kodonima sadržanim u mRNA – nukleotidnim sekvencama koje osiguravaju inicijaciju i završetak translacije svakog lanca. Vrsta regulacije rada gena, razmatrana na primjeru laktoznog operona, naziva se negativna indukcija sinteze proteina.
Regulacija aktivnosti gena na primjeru triptofanskog operona.
Druga vrsta regulacije gena je negativna represija, proučavana u E.coU na primjeru operona koji kontrolira sintezu triptofonske aminokiseline. Ovaj operon se sastoji od 6700 parova baza i sadrži 5 strukturnih gena, gen operatora i dva promotora. Gen regulatora osigurava stalnu sintezu regulatornog proteina, koji ne utječe na funkcioniranje trp operona. Uz višak triptofana u stanici, potonji se spaja s regulatornim proteinom i mijenja ga na način da se veže na operon i potiskuje sintezu odgovarajuće mRNA.
Negativna i pozitivna kontrola genetske aktivnosti.
Poznata je i takozvana pozitivna indukcija, kada proteinski produkt regulatornog gena aktivira rad operona, t.j. nije represor, nego aktivator.Ta podjela je uvjetna, a struktura akceptorskog dijela operona, djelovanje regulatornog gena kod prokariota su vrlo raznolike.
Broj strukturnih gena u operonu u prokariota kreće se od jednog do dvanaest; Operaon može imati jedan ili dva promotora i terminator. Svi strukturni geni lokalizirani u jednom operonu, u pravilu, kontroliraju sustav enzima koji osiguravaju jedan lanac biokemijskih reakcija. Bez sumnje, u stanici postoje sustavi koji koordiniraju regulaciju rada nekoliko operona.
Proteini koji aktiviraju sintezu mRNA vezani su za prvi dio akceptora gena - operatora, a proteini - represori koji potiskuju sintezu mRNA vezani su za njegov kraj. Jedan gen je reguliran jednim od nekoliko proteina, od kojih se svaki veže na odgovarajuće akceptorsko mjesto. Različiti geni mogu imati zajedničke regulatore i identične operaterske regije. Regulatorni geni ne djeluju istovremeno. Prvo, jedan odmah uključuje jednu skupinu gena, zatim nakon nekog vremena drugu - drugu skupinu, t.j. regulacija aktivnosti gena odvija se u "kaskadama", a protein sintetiziran u jednoj fazi može biti regulator sinteze proteina u sljedećoj fazi.
Struktura kromosoma. kariotip. Idiogram. Modeli strukture kromosoma.
Eukariotski kromosomi su složeni. Osnova kromosoma je linearna (nije zatvorena u prsten) makromolekula deoksiribonukleinske kiseline (DNK) znatne duljine (na primjer, u molekulama DNA ljudskih kromosoma postoji od 50 do 245 milijuna parova dušičnih baza). U rastegnutom obliku, duljina ljudskog kromosoma može doseći 5 cm. Osim njega, kromosom uključuje pet specijaliziranih proteina - H1, H2A, H2B, H3 i H4 (tzv. histoni) i niz ne- histonskih proteina. Aminokiselinski slijed histona visoko je očuvan i praktički se ne razlikuje u različitim skupinama organizama. U interfazi, kromatin nije kondenziran, ali čak i u ovom trenutku njegove niti su kompleks DNK i proteina. Kromatin je deoksiribonukleoprotein koji se može vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom u obliku tankih filamenata i granula. Makromolekula DNA obavija oktomere (strukture koje se sastoje od osam proteinskih globula) histonskih proteina H2A, H2B, H3 i H4, tvoreći strukture koje se nazivaju nukleosomi.
Općenito, cijeli dizajn donekle podsjeća na perle. Slijed takvih nukleosoma povezanih proteinom H1 naziva se nukleofilament, ili nukleosomski filament, promjera oko 10 nm.
Zgusnuti kromosom izgleda kao X (često s nejednakim kracima) jer su dvije kromatide nastale replikacijom još uvijek povezane jedna s drugom na centromeri. Svaka stanica ljudskog tijela sadrži točno 46 kromosoma. Kromosomi su uvijek u paru. Stanica uvijek ima 2 kromosoma svake vrste, parovi se međusobno razlikuju po duljini, obliku i prisutnosti zadebljanja ili suženja.
Centromera - posebno organizirani dio kromosoma, zajednički za obje sestrinske kromatide. Centromera dijeli tijelo kromosoma u dva kraka. Ovisno o mjestu primarne konstrikcije razlikuju se sljedeće vrste kromosoma: ravnokraki (metacentrični), kada se centromera nalazi u sredini, a krakovi su približno jednake duljine; nejednaki krakovi (submetacentrični), kada je centromera pomaknuta iz sredine kromosoma, a krakovi su nejednake duljine; štapićasta (akrocentrična), kada je centromera pomaknuta na jedan kraj kromosoma, a jedan krak je vrlo kratak. U nekim kromosomima može postojati sekundarna suženja koja odvajaju regiju zvanu satelit od tijela kromosoma.
Proučavanje kemijske organizacije kromosoma eukariotskih stanica pokazalo je da se oni uglavnom sastoje od DNK i proteina. Kao što su dokazala brojna istraživanja, DNK je materijalni nositelj svojstava naslijeđa i varijabilnosti te sadrži biološku informaciju - program za razvoj stanice, organizma, napisan posebnim kodom. Proteini čine značajan dio tvari kromosoma (oko 65% mase ovih struktura). Kromosom, kao kompleks gena, evolucijski je uspostavljena struktura koja je karakteristična za sve jedinke određene vrste. Međusobni raspored gena u kromosomu igra važnu ulogu u prirodi njihova funkcioniranja.
Grafički prikaz kariotipa koji pokazuje njegove strukturne značajke naziva se idiogram.
Skup kromosoma specifičnih za određenu vrstu po broju i strukturi naziva se kariotip.
Histoni. Struktura nukleosoma.
Histoni su glavna klasa nukleoproteina, nuklearnih proteina potrebnih za sastavljanje i pakiranje lanaca DNA u kromosome. Postoji pet različitih tipova histona, pod nazivom H1/H5, H2A, H2B, H3, H4. Redoslijed aminokiselina u tim proteinima praktički se ne razlikuje u organizmima različitih razina organizacije. Histoni su mali, jako bazični proteini koji se vežu izravno na DNK. Histoni sudjeluju u strukturnoj organizaciji kromatina, neutralizirajući negativno nabijene fosfatne skupine DNK zbog pozitivnih naboja aminokiselinskih ostataka, što omogućuje gusto pakiranje DNA u jezgri.
Dvije molekule svakog od histona H2A, H2B, H3 i H4 čine oktamer isprepleten segmentom DNA od 146 bp, tvoreći 1,8 zavoja spirale iznad strukture proteina. Ova čestica promjera 7 nm naziva se nukleosom. Dio DNK (linker DNA) koji nije u izravnom kontaktu s histonskim oktamerom stupa u interakciju s histonom H1.
Skupina nehistonskih proteina je vrlo heterogena i uključuje strukturne nuklearne proteine, mnoge enzime i faktore transkripcije povezane s određenim DNA regijama i regulirajući ekspresiju gena i druge procese.
Histoni u oktameru imaju pokretni N-terminalni fragment ("rep") od 20 aminokiselina, koji strši iz nukleosoma i važan je za održavanje strukture kromatina i kontrolu ekspresije gena. Tako je, na primjer, stvaranje (kondenzacija) kromosoma povezano s fosforilacijom histona, a pojačanje transkripcije povezano je s acetilacijom lizinskih ostataka u njima. Pojedinosti o mehanizmu regulacije nisu u potpunosti razjašnjene.
Nukleosom je kromatinska podjedinica koja se sastoji od DNK i skupa od četiri para histonskih proteina H2A, H2B, H3 i H4 jedne molekule histona H1. Histon H1 se veže na DNA poveznice između dva nukleosoma.
Nukleosom je osnovna jedinica pakiranja kromatina. Sastoji se od dvostruke spirale DNK omotane oko specifičnog kompleksa od osam nukleosomskih histona (histonski oktamer). Nukleosom je čestica u obliku diska promjera oko 11 nm, koja sadrži dvije kopije svakog od nukleosomskih histona (H2A, H2B, H3, H4). Histonski oktamer tvori proteinsku jezgru oko koje se nalazi dvolančana DNA (146 DNA bp po histonskom oktameru).
Nukleosomi koji čine fibrile nalaze se više ili manje ravnomjerno duž molekule DNA na udaljenosti od 10-20 nm jedan od drugog.
Razine pakiranja eukariotskih kromosoma. kondenzacija kromatina.
Dakle, razine DNK pakiranja su sljedeće:
1) Nukleosomski (2,5 zavoja dvolančane DNK oko osam molekula histonskih proteina).
2) Supernukleosomski - kromatinska spirala (kromonema).
3) Kromatid - spiralizirani kromonema.
4) Kromosom – četvrti stupanj spermalizacije DNK.
U interfaznoj jezgri kromosomi su dekondenzirani i predstavljeni su kromatinom. Despiralizirana regija koja sadrži gene naziva se euchromatin (labavi, vlaknasti kromatin). Ovo je neophodan uvjet za transkripciju. Tijekom mirovanja između dioba, određeni dijelovi kromosoma i cijeli kromosomi ostaju kompaktni.
Ta spiralizirana, jako obojena područja nazivaju se heterokromatin. Neaktivni su za transkripciju. Postoje fakultativni i konstitutivni heterokromatin.
Fakultativni heterokromatin je informativan, jer sadrži gene i može prijeći u eukromatin. Od dva homologna kromosoma, jedan može biti heterokromatski. Konstitutivni heterokromatin je uvijek heterokromatski, neinformativan (ne sadrži gene), pa je stoga uvijek neaktivan u odnosu na transkripciju.
Kromosomska DNK sastoji se od više od 108 parova baza, od kojih se formiraju informativni blokovi - linearno raspoređeni geni. Oni čine do 25% DNK. Gen je funkcionalna jedinica DNK koja sadrži informacije za sintezu polipeptida, ili cjelokupne RNA. Između gena su razmaknici - neinformativni segmenti DNK različitih duljina. Višak gena predstavljen je velikim brojem - 104 identične kopije. Primjer su geni za t-RNA, r-RNA, histone. U DNK postoje sekvence istih nukleotida. One mogu biti umjereno ponavljajuće i vrlo ponavljajuće sekvence. Umjereno ponavljajuće sekvence dosežu 300 parova baza s ponavljanjima 102 - 104 i najčešće predstavljaju razmaknice, redundantne gene.
Jako repetitivne sekvence (105 - 106) tvore konstitutivni heterokromatin. Oko 75% cjelokupnog kromatina nije uključeno u transkripciju, on pada na vrlo ponavljajuće sekvence i netranskribirane razmaknice.
Priprema kromosomskih preparata. Korištenje kolhicina. Hipotonija, fiksacija i bojenje.
Ovisno o stupnju proliferativne aktivnosti stanica različitih tkiva in vivo i in vitro razlikuju se izravne i neizravne metode za dobivanje kromosomskih pripravaka.
1) Izravne metode se koriste u proučavanju tkiva s visokom mitotičkom aktivnošću (koštana srž, korion i posteljica, stanice limfnih čvorova, tkiva embrija u ranoj fazi razvoja). Kromosomski pripravci pripremaju se izravno od svježe dobivenog materijala nakon posebne obrade.
2) Neizravne metode uključuju dobivanje kromosomskih pripravaka iz bilo kojeg tkiva nakon njegove preliminarne kultivacije u različitom vremenskom razdoblju.
Postoje mnoge modifikacije izravnih i neizravnih metoda za pripremu kromosomskih preparata, međutim, glavni koraci za dobivanje metafaznih ploča ostaju nepromijenjeni:
1. Primjena kolhicina (kolcemida) - inhibitora stvaranja mitotičkog vretena, koji zaustavlja diobu stanica u fazi metafaze.
2. Hipotonični šok primjenom otopina kalijevih ili natrijevih soli, koje zbog razlike u osmotskom tlaku unutar i izvan stanica izazivaju njihovo bubrenje i prekid međukromosomskih veza. Ovaj postupak dovodi do odvajanja kromosoma jedan od drugog, pridonoseći njihovom većem širenju u metafaznim pločama.
3. Fiksacija stanica pomoću glacijalne octene kiseline i etanola (metanola) u omjeru 3:1 (Carnoyev fiksator), što doprinosi očuvanju strukture kromosoma.
4. Ispuštanje stanične suspenzije na stakalce.
5. Bojenje kromosomskih preparata.
Razvijene su brojne metode bojenja (bandiranja) koje omogućuju identifikaciju kompleksa poprečnih oznaka (traka, traka) na kromosomu. Svaki kromosom karakterizira specifičan skup traka. Homologni kromosomi obojeni su identično, s izuzetkom polimorfnih područja gdje su lokalizirane različite alelne varijante gena. Alelni polimorfizam karakterističan je za mnoge gene i nalazi se u većini populacija. Detekcija polimorfizama na citogenetskoj razini nema dijagnostičku vrijednost.
A. Q-bojenje. Prvu metodu diferencijalnog bojenja kromosoma razvio je švedski citolog Kaspersson, koji je u tu svrhu koristio fluorescentnu boju akrihin senf. Pod fluorescentnim mikroskopom na kromosomima su vidljiva područja s nejednakim intenzitetom fluorescencije - Q-segmenti. Metoda je najprikladnija za proučavanje Y kromosoma i stoga se koristi za brzo određivanje genetskog spola, identificiranje translokacija (razmjena mjesta) između X i Y kromosoma ili između Y kromosoma i autosoma, kao i za pregled velikog broja stanica kada je potrebno utvrditi ima li pacijent s mozaicizmom na spolnim kromosomima klon stanica koji nosi Y kromosom.
B. G-bojenje. Nakon opsežne prethodne obrade, često s tripsinom, kromosomi se boje Giemsa bojom. Pod svjetlosnim mikroskopom vidljive su svijetle i tamne pruge na kromosomima – G-segmenti. Iako raspored Q segmenata odgovara rasporedu G segmenata, G bojenje se pokazalo osjetljivijim i zauzelo je mjesto Q bojanja kao standardne metode citogenetske analize. G-bojanje daje najbolje rezultate u otkrivanju malih aberacija i markerskih kromosoma (segmentiranih drugačije od normalnih homolognih kromosoma).
B. R-bojanje daje sliku suprotnu G-bojanju. Obično se koristi Giemsa boja ili akridin narančasta fluorescentna boja. Ova metoda otkriva razlike u bojanju homolognih G- ili Q-negativnih regija sestrinskih kromatida ili homolognih kromosoma.
D. C-bojenje se koristi za analizu centromernih regija kromosoma (ove regije sadrže konstitutivni heterokromatin) i varijabilnog, svijetlo fluorescentnog distalnog dijela Y kromosoma.
E. T-bojenje se koristi za analizu telomernih regija kromosoma. Ova tehnika, kao i bojenje regija nukleolnih organizatora srebrnim nitratom (AgNOR-bojenje) koristi se za preciziranje rezultata dobivenih standardnim bojenjem kromosoma.
Interakcija i struktura IRNA, tRNA, RRNA - tri glavne nukleinske kiseline, smatra takva znanost kao što je citologija. Pomoći će otkriti koja je uloga transporta (tRNA) u stanicama. Ova vrlo mala, ali u isto vrijeme nedvojbeno važna molekula sudjeluje u procesu spajanja proteina koji čine tijelo.
Koja je struktura tRNA? Vrlo je zanimljivo razmotriti ovu tvar "iznutra", saznati njezinu biokemiju i biološku ulogu. I također, kako su struktura tRNA i njezina uloga u sintezi proteina međusobno povezani?
Što je TRNA, kako je uređena?
Transportna ribonukleinska kiselina je uključena u izgradnju novih proteina. Gotovo 10% svih ribonukleinskih kiselina je transportno. Kako bismo razjasnili od kojih kemijskih elemenata nastaje molekula, opisati ćemo strukturu sekundarne strukture tRNA. Sekundarna struktura razmatra sve glavne kemijske veze između elemenata.
Sastoji se od polinukleotidnog lanca. Dušične baze u njemu povezane su vodikovim vezama. Kao i DNK, RNA ima 4 dušične baze: adenin, citozin, gvanin i uracil. U tim spojevima adenin je uvijek povezan s uracilom, a gvanin, kao i obično, s citozinom.
Zašto nukleotid ima prefiks ribo-? Jednostavno, svi linearni polimeri koji imaju ribozu umjesto pentoze na bazi nukleotida nazivaju se ribonukleinskim. A prijenosna RNA je jedna od 3 vrste upravo takvog ribonukleinskog polimera.
Struktura tRNA: biokemija
Pogledajmo najdublje slojeve strukture molekule. Ovi nukleotidi imaju 3 komponente:
- Saharoza, riboza sudjeluju u svim vrstama RNA.
- Fosforna kiselina.
- dušikovi i pirimidini.
Dušične baze su međusobno povezane jakim vezama. Uobičajeno je da se baze dijele na purinske i pirimidinske.
Purini su adenin i guanin. Adenin odgovara adenil nukleotidu od 2 međusobno povezana prstena. A gvanin odgovara istom gvaninskom nukleotidu "jednog prstena".
Piramidini su citozin i uracil. Pirimidini imaju jednostruku prstenastu strukturu. U RNK nema timina, budući da je zamijenjen elementom kao što je uracil. Ovo je važno razumjeti prije nego što pogledamo druge strukturne značajke tRNA.
Vrste RNA
Kao što vidite, struktura tRNA ne može se ukratko opisati. Morate proniknuti u biokemiju da biste razumjeli svrhu molekule i njezinu pravu strukturu. Koji su još poznati ribosomski nukleotidi? Tu su i matrične ili informacijske i ribosomske nukleinske kiseline. Skraćeno kao RNA i RNA. Sve 3 molekule usko surađuju jedna s drugom u stanici tako da tijelo prima ispravno strukturirane proteinske globule.
Nemoguće je zamisliti rad jednog polimera bez pomoći 2 druga. Strukturne značajke tRNA postaju razumljivije kada se razmatraju zajedno s funkcijama koje su izravno povezane s radom ribosoma.
Struktura RNA, tRNA, rRNA je na mnogo načina slična. Svi imaju ribozu bazu. Međutim, njihova struktura i funkcije su različite.
Otkriće nukleinskih kiselina
Švicarac Johann Miescher je 1868. u staničnoj jezgri pronašao makromolekule, kasnije nazvane nukleini. Naziv "nukleini" dolazi od riječi (nukleus) - jezgra. Iako je nešto kasnije ustanovljeno da u jednostaničnih stvorenja koja nemaju jezgru te tvari također postoje. Sredinom 20. stoljeća dobila je Nobelovu nagradu za otkriće sinteze nukleinskih kiselina.
u sintezi proteina
Sam naziv - prijenosna RNA - ukazuje na glavnu funkciju molekule. Ova nukleinska kiselina "donosi" sa sobom esencijalnu aminokiselinu potrebnu ribosomskoj RNA za stvaranje određenog proteina.
Molekula tRNA ima nekoliko funkcija. Prva je prepoznavanje IRNA kodona, druga funkcija je isporuka građevnih blokova – aminokiselina za sintezu proteina. Još neki stručnjaci razlikuju akceptorsku funkciju. Odnosno, dodavanje aminokiselina prema kovalentnom principu. Pomaže u "vezivanju" ove aminokiseline na enzim kao što je aminocil-tRNA sintataza.
Kako je struktura tRNA povezana s njezinim funkcijama? Ova posebna ribonukleinska kiselina dizajnirana je na način da se s jedne strane nalaze dušične baze, koje su uvijek povezane u paru. To su nam poznati elementi - A, U, C, G. Točno 3 "slova" ili dušične baze čine antikodon - obrnuti skup elemenata koji s kodonom stupa u interakciju prema principu komplementarnosti.
Ova važna strukturna značajka tRNA osigurava da neće biti pogrešaka u dekodiranju šablonske nukleinske kiseline. Uostalom, o točnom slijedu aminokiselina ovisi hoće li se protein koji tijelo treba u ovom trenutku pravilno sintetizirati.
Strukturne značajke
Koje su strukturne značajke tRNA i njezina biološka uloga? Ovo je vrlo drevna struktura. Njegova veličina je negdje oko 73 - 93 nukleotida. Molekularna težina tvari je 25.000-30.000.
Struktura sekundarne strukture tRNA može se rastaviti ispitivanjem 5 glavnih elemenata molekule. Dakle, ova nukleinska kiselina se sastoji od sljedećih elemenata:
- petlja za kontakt s enzimom;
- petlja za kontakt s ribosomom;
- antikodonska petlja;
- stabljika akceptora;
- sam antikodon.
I također dodijelite malu varijabilnu petlju u sekundarnoj strukturi. Jedan krak u svim vrstama tRNA je isti - stabljika od dva citozinska i jednog adenozinskog ostatka. Na tom mjestu dolazi do povezivanja s 1 od 20 dostupnih aminokiselina. Za svaku aminokiselinu predviđen je zaseban enzim – vlastita aminoacil-tRNA.
Sve informacije koje šifriraju strukturu svega sadržane su u samoj DNK. Struktura tRNA u svim živim bićima na planeti gotovo je identična. Izgledat će kao list kada se gleda u 2-D.
Međutim, ako pogledate u volumenu, molekula nalikuje geometrijskoj strukturi u obliku slova L. Ovo se smatra tercijarnom strukturom tRNA. Ali za praktičnost proučavanja uobičajeno je vizualno "odvrtati". Tercijarna struktura nastaje kao rezultat interakcije elemenata sekundarne strukture, onih dijelova koji se međusobno nadopunjuju.
tRNA krakovi ili prstenovi igraju važnu ulogu. Jedna ruka, na primjer, potrebna je za kemijsko povezivanje s određenim enzimom.
Karakteristična karakteristika nukleotida je prisutnost ogromnog broja nukleozida. Postoji više od 60 vrsta ovih manjih nukleozida.
struktura tRNA i kodiranje aminokiselina
Znamo da je tRNA antikodon dugačak 3 molekule. Svaki antikodon odgovara specifičnoj, "osobnoj" aminokiselini. Ova aminokiselina je povezana s molekulom tRNA pomoću posebnog enzima. Čim se 2 aminokiseline spoje, veze s tRNA se prekidaju. Svi kemijski spojevi i enzimi su potrebni do potrebnog vremena. Tako su struktura i funkcije tRNA međusobno povezane.
Ukupno u stanici postoji 61 vrsta takvih molekula. Matematičke varijacije mogu biti 64. Međutim, 3 vrste tRNA su odsutne zbog činjenice da upravo ovaj broj stop kodona u IRNA nema antikodone.
Interakcija između RNA i tRNA
Razmotrimo interakciju tvari s RNA i RRNA, kao i strukturne značajke tRNA. Struktura i svrha makromolekule su međusobno povezani.
Struktura IRNA kopira informacije iz zasebnog dijela DNK. Sama DNK prevelika je veza molekula i nikada ne napušta jezgru. Stoga je potrebna posredna RNA – informacijska.
Na temelju slijeda molekula koje kopira RNA, ribosom izgrađuje protein. Ribosom je zasebna polinukleotidna struktura, čiju strukturu treba objasniti.
Ribosomska tRNA: interakcija
Ribosomalna RNA je ogromna organela. Njegova molekularna težina je 1 000 000 - 1 500 000. Gotovo 80% ukupne količine RNA su ribosomski nukleotidi.
Čini se da hvata lanac IRNA i čeka antikodone koji će sa sobom donijeti molekule tRNA. Ribosomska RNA se sastoji od 2 podjedinice: male i velike.
Ribosom se naziva "tvornica", jer se u ovoj organeli odvija sva sinteza tvari potrebnih za svakodnevni život. To je također vrlo drevna stanična struktura.
Kako se u ribosomu odvija sinteza proteina?
Struktura tRNA i njezina uloga u sintezi proteina međusobno su povezani. Antikodon koji se nalazi na jednoj od strana ribonukleinske kiseline prikladan je u svom obliku za glavnu funkciju - isporuku aminokiselina u ribosom, gdje se odvija fazno poravnanje proteina. U suštini, TRNA djeluje kao posrednik. Njegova je zadaća samo donijeti potrebnu aminokiselinu.
Kada se informacija čita iz jednog dijela RNA, ribosom se pomiče dalje duž lanca. Predložak je potreban samo za prenošenje kodiranih informacija o konfiguraciji i funkciji jednog proteina. Zatim, druga tRNA se približava ribosomu sa svojim dušičnim bazama. Također dekodira sljedeći dio MRNA.
Dekodiranje se odvija na sljedeći način. Dušične baze se kombiniraju prema principu komplementarnosti na isti način kao i u samoj DNK. Sukladno tome, TRNA vidi gdje se treba "privezati" i u koji "hangar" poslati aminokiselinu.
Zatim se u ribosomu tako odabrane aminokiseline kemijski vežu, korak po korak nastaje nova linearna makromolekula koja se nakon završetka sinteze uvija u globulu (loptu). Korištene tRNA i RNA, nakon što su ispunile svoju funkciju, uklanjaju se iz proteinske "tvornice".
Kada se prvi dio kodona spoji s antikodonom, određuje se okvir čitanja. Nakon toga, ako iz nekog razloga dođe do pomaka okvira, tada će neki znak proteina biti odbijen. Ribosom ne može intervenirati u ovaj proces i riješiti problem. Tek nakon što je proces završen, 2 rRNA podjedinice se ponovno kombiniraju. U prosjeku, na svakih 10 4 aminokiselina postoji 1 pogreška. Za svakih 25 već sastavljenih proteina sigurno će se dogoditi barem 1 pogreška u replikaciji.
tRNA kao reliktne molekule
Budući da je tRNA možda postojala u vrijeme rođenja života na Zemlji, naziva se reliktna molekula. Vjeruje se da je RNA prva struktura koja je postojala prije DNK, a zatim evoluirala. Hipoteza RNA svijeta - koju je 1986. godine formulirao laureat Walter Gilbert. Međutim, to je još uvijek teško dokazati. Teoriju brane očigledne činjenice - molekule tRNA su u stanju pohranjivati blokove informacija i na neki način implementirati te informacije, odnosno obavljati posao.
No, protivnici teorije tvrde da kratko razdoblje života tvari ne može jamčiti da je tRNA dobar nositelj bilo koje biološke informacije. Ovi nukleotidi se brzo razgrađuju. Životni vijek tRNA u ljudskim stanicama kreće se od nekoliko minuta do nekoliko sati. Neke vrste mogu trajati i do jednog dana. A ako govorimo o istim nukleotidima u bakterijama, onda su termini puno kraći - do nekoliko sati. Osim toga, struktura i funkcije tRNA previše su složene da bi molekula postala primarni element Zemljine biosfere.
Ovaj članak je drugi u nizu auto-objavljivanja, koji se mora pročitati nakon čitanja prvog članka.Svojstva genetskog koda - trag njegove pojave . Vrlo je poželjno da ljudi koji su novi u osnovama molekularne biologije pročitaju članak O.O. Favorova" ". Važno je razumjeti, da bismo razumjeli KAKO genetski kod, potrebno je razumjeti KAKO funkcionira u modernim organizmima. A za to je potrebno proniknuti u molekularne mehanizme sinteze kodiranih proteina. Da biste razumjeli ovaj članak, važno je razumjeti kako je molekula RNA uređena, kako se razlikuje od molekule DNK.
Razumijevanje teme nastanka života općenito, a posebno nastanka genetskog koda jednostavno je nemoguće bez razumijevanja osnovnih molekularnih mehanizama u živim organizmima, prvenstveno dva aspekta – reprodukcije nasljednih molekula (nukleinskih kiselina) i proteina. sinteza. Stoga je ovaj članak prvenstveno posvećen prikazu onog minimuma znanja s kojim se može razumjeti bogat i prilično zanimljiv materijal vezan uz podrijetlo genetskog koda (GK).
Upoznavanje s molekularnim mehanizmima sinteze proteina najbolje je započeti proučavanjem strukture jedne od ključnih komponenti i jedne od najstarijih struktura u živim organizmima - molekule prijenosne RNA (ili tRNA). Molekula tRNA ima neobično očuvanu strukturu, koja je slična u svim živim organizmima. Ova se struktura mijenja tijekom evolucije tako sporo da nam omogućuje da izvučemo puno informacija o tome kako bi najstariji sustavi za sintetizaciju proteina mogli izgledati tijekom njihovog početnog formiranja. Stoga se kaže da je molekula tRNAmolekularni relikt.
Molekularna relikvija, ili molekularni fosil je apstrakcija koja označava drevne mehanizme te molekularne i supramolekularne strukture koje se nalaze u modernim organizmima, što nam omogućuje da izvučemo informacije o strukturi najstarijih živih sustava. Molekularni ostaci uključuju molekule ribosomske i prijenosne RNA, aminoacil-tRNA sintetaze, DNA i RNA polimeraze, i genetski kod, kao način kodiranja, kao i niz drugih molekularnih struktura i mehanizama. Njihova analiza je ključni izvor informacija o tome kako je život mogao nastati, i genetski kod, posebno. Razmotrimo detaljnije strukturu tRNA i one njezine dijelove koji se mijenjaju tako sporo tijekom evolucije da još uvijek sadrže puno informacija o drevnim tRNA koje su postojale prije više od 3,5 milijardi godina.
Molekula tRNA je relativno mala, njezina duljina varira od 74 do 95 nukleotidnih ostataka, najčešće 76 nukleotida (vidi sliku 1).U slijedu tRNA tzvkonzervativan nukleotidni ostaci su nukleotidni ostaci smješteni u strogo definiranim sekvencama u gotovo svim molekulama tRNA. Osim toga, isticati sepolukonzervativan nukleotidni ostaci su ostaci predstavljeni samo purinskim ili pirimidinskim bazama u strogo definiranim sekvencama tRNA. Osim toga, različite regije tRNA mijenjaju se značajno različitim brzinama.
Do 25% svih nukleotidnih ostataka su modificirani nukleozidi, koji se često nazivaju maloljetni . Već je opisano više od 60 manjih ostataka. Nastaju kao rezultat modifikacije običnih nukleozidnih ostataka uz pomoć posebnih enzima.
Pseudouridin (5-ribofuranosiluracil, Ψ), 5,6-dihidrouridin (D), 4-tiuridil i inozin. U članku je opisana struktura nekih modificiranih baza i dijelom njihova uloga
Uz primarnu strukturu (to je samo slijed nukleotida), molekula tRNA ima sekundarnu i tercijarnu strukturu.
Sekundarna struktura nastaje zbog stvaranja vodikovih veza između nukleotida. Čak iu školi poučavaju o vodikovim vezama tijekom komplementarnog sparivanja između nukleotida (AU i GC ova vrsta uparivanja nukleotida naziva se kanonskim), ali znatan broj nekanonskih veza također nastaje u tRNA molekulama, posebno između G i U, koji će biti nešto slabiji i energetski manje povoljan).
Riža. 1. Generalizirana sekundarna struktura tRNA (lijevo) i općeprihvaćeno numeriranje nukleotida u tRNA (desno). Ovako to izgleda u gotovo svim živim organizmima. Na desnoj slici, konzervativni nukleotidi su istaknuti podebljanim krugovima.
Oznake:N - bilo koji nukleotid, T - timin, D - dihidrouridin, Ψ - pseudouridin, R - purinski nukleotid.
Kao rezultat toga nastaje takozvana struktura lista djeteline.U građi lista djeteline nalaze se: akceptorska stabljika i tri grane, odnosno domene (oružje): antikokodon (sastoji se od antikodonske dvolančane stabljike (stabljika) i antikodonska petlja (petlja), dihidrouridin, iliD- grana, iliD-domena, (također iz dihidrouridinske petlje i stabljike) iTΨC-grana, ili jednostavno T-grana, ili T-domena, (T-petlja i T-stablo). Uz tri petlje djeteline postoji i takozvana dodatna ili promjenjiva petlja. Duljina varijabilne petlje varira od 4 do 24 nukleotida.
Zašto sekundarna struktura tRNA ima oblik djeteline? Odgovor na ovo pitanje dao je M. Eigen [Eigen M, Winkler R.1979] . Činjenica je das duljinom RNA lanca od 80 nukleotida sa slučajnim slijedom, najvjerojatnija je sekundarna struktura s 3-4 latice. Iako ukosnica sa samo jednom petljom ima maksimalan broj uparivanja baza, ova struktura u nasumičnim nizovima je malo vjerojatna. Zato je razumno smatrati da su strukture slične tRNA (odnosno strukture s 3-4 petlje) bile najčešće molekule u fazi života RNA i RNA-proteina. Dodatni argumenti u prilog ovoj tvrdnji bit će dati u sljedećim člancima.
Tercijarna struktura tRNA.
Tercijarna struktura tRNA odgovara stvarnoj prostornoj strukturi. Dobila je imeL-oblici, zbog sličnosti tercijarne strukture s oblikom latinskog velikog slova "L". Tercijarna struktura nastaje zbog međudjelovanja elemenata sekundarne strukture. Sudjelujte u njegovom formiranju interakcije zalaganja razlozima. Uslijed slaganja baza, akceptor i T-stabljika lista djeteline tvore jednu kontinuiranu dvostruku spiralu, tvoreći jednu od "šipova"L-oblici. Antikodon iD- stabljike čine još jedan "štap" ovog slova,D- iT-petlje u takvoj strukturi ispadaju bliske i međusobno se spajaju tvoreći dodatne, često neobične parove baza, koje u pravilu čine konzervativni ili polukonzervativni ostaci. U svjetlu ove uključenosti konzervativnih i polukonzervativnih zaklada u obrazovanjeL-oblici postaju jasni u njihovoj prisutnostiT- iD-petlje. Formiranje strukture u obliku slova L i njezina interakcija s APCase shematski je prikazano na sl. 2.
Riža. 2.Shema prostornog obrazovanjaL-oblikovana struktura tRNA i njezina interakcija s ARSase oh.
Strelica označava mjesto vezanja aminokiseline tijekom aminoacilacije tRNA sintetaze. Domena akceptora tRNA označena je crvenom bojom, a antikodonska domena plavom bojom. Ovali označavaju domene APCase: zelena je katalitička domena koja sadrži veznu i aminoacilirajuću domenu tRNA akceptorske regije, žuta i narančasta su varijabilna domena APCase. Ovisno o veličini ove domene, APCase a prepoznaje antikodonsku regiju kao varijabilnu domenu (domena je označena žutom bojom) ili je ne prepoznaje (domena je označena narančastom bojom).
Baze antikodona su obrnuteiznutra L- u obliku molekule.
Prijenosne RNA u svim živim organizmima uzastopno obavljaju tri funkcije potrebne za sintezu proteina:
1) akceptor - uz pomoć proteinskih enzima (aminoacil-tRNA sintaze) kovalentno veže strogo definiranu aminokiselinu na aminoacilni ostatak (za svaku aminokiselinu - striktno svoju jednu ili ponekad nekoliko različitih tRNA);2) prijevoz - prenosi aminokiselinu na određeno mjesto na ribosomu;3) prilagodljiva - u kombinaciji s ribosomom, sposoban je specifično prepoznati triplet genetskog koda na matričnoj RNA, nakon čega se aminokiselina vezana za tRNA uključuje u rastući polipeptidni lanac na ribosomu.
Članci vezani uz temu:
Struktura prijenosnih RNA i njihova funkcija u prvoj (predribosomalnoj) fazi biosinteze proteina
70-90N | sekundarna stranica - djetelina | CCA 3" const za sve tRNA |
prisutnost timina, pseudouridina-psi, digirouridina DGU u D-petlji - zaštita od ribonukleaza? dugovječni | Različitih primarnih struktura tRNA - 61 + 1 - prema broju kodona + formilmetionin tRNA, mačji antikodon je isti kao i metionin tRNA. Raznolikost tercijarnih struktura - 20 (prema broju aminokiselina) | prepoznavanje - stvaranje kovalentne veze m-y tRNA i čin | aminoacil-tRNA sintetaze vežu djela na tRNA
Funkcija tRNA je prijenos aminokiselina iz citoplazme u ribosome, u kojima dolazi do sinteze proteina.
tRNA koje vežu jednu aminokiselinu nazivaju se izoakceptorima.
Ukupno, 64 različite tRNA istovremeno postoje u stanici.
Svaka tRNA uparuje se samo sa svojim kodonom.
Svaka tRNA prepoznaje vlastiti kodon bez sudjelovanja aminokiseline. Aminokiseline vezane za tRNA su kemijski modificirane, nakon čega je analiziran dobiveni polipeptid koji je sadržavao modificiranu aminokiselinu. Cisteinil-tRNACys (R=CH2-SH) je reduciran u alanil-tRNACys (R=CH3).
Većina tRNA, bez obzira na njihov nukleotidni slijed, ima sekundarnu strukturu u obliku lista djeteline zbog prisutnosti tri ukosnice u njoj.
Strukturne značajke tRNA
Uvijek postoje četiri nesparena nukleotida na 3 "kraju molekule, a tri od njih su nužno CCAs. 5" i 3" krajevi RNA lanca čine stabljiku akceptora. Lanci se drže zajedno zbog komplementarnog uparivanja sedam nukleotida 5" - kraj sa sedam nukleotida smještenih blizu kraja 3" 2. Sve molekule imaju ukosnicu T? C, tako označenu jer sadrži dva neobična ostatka: ribotimidin (T) i pseudouridin (? Ukosnica se sastoji od dvostrukog -lančana stabljika od pet parova baza, uključujući par GC-a, i petlju od sedam nukleotida u duljini.
na istoj točki u petlji. 3. U antikodonskoj ukosnici, stabljika je uvijek predstavljena obitelji uparenih
razlozima. Triplet komplementaran srodnom kodonu, antikodonu, nalazi se u petlji.
le, koji se sastoji od sedam nukleotida. Invarijantni ura-
cil i modificirani citozin, a modificirani purin u pravilu se nalazi na njegovom 3" kraju
adenin. 4. Druga ukosnica sastoji se od stabljike duge tri do četiri para nukleotida i promjenjive petlje
veličine, često sadrži uracil u smanjenom obliku - dihidrouracil (DU). Nukleotidni slijedovi stabljika, broj nukleotida između antikodonske stabljike i T?C stabla (varijabilna petlja), kao i veličina petlje i lokalizacija ostataka dihidrouracila u DU petlji najviše variraju.
[Pjevač, 1998.].
Tercijarna struktura tRNA
Struktura u obliku slova L.
Vezanje aminokiselina na tRNA
Da bi aminokiselina stvorila polipeptidni lanac, mora biti vezana za tRNA pomoću enzima aminoacil-tRNA sintetaze. Ovaj enzim stvara kovalentnu vezu između aminokiselinske karboksilne skupine i ribozne hidroksilne skupine na 3' kraju tRNA uz sudjelovanje ATP-a. Aminoacil-tRNA sintetaza prepoznaje specifični kodon ne zbog prisutnosti antikodona na tRNA, već zbog prisutnosti specifičnog mjesta prepoznavanja na tRNA.
Ukupno u stanici postoji 21 različita aminoacil-tRNA sintetaza.
Pridruživanje se odvija u dvije faze:
1. Karboksilna skupina aminokiseline vezana je na ATP a-fosfat. Rezultirajući nestabilni aminoacil adenilat stabilizira se vezanjem na enzim.
2. Prijenos aminoacilne skupine aminoacil adenilata na 2' ili 3'-OH skupinu terminalne riboze tRNA
Neke aminoacil-tRNA sintetaze sastoje se od jednog polipeptidnog lanca, dok se druge sastoje od dva ili četiri identična lanca, svaki s molekulskom težinom od 35 do 115 kDa. Neki dimerni i tetramerni enzimi sastavljeni su od dvije vrste podjedinica. Ne postoji jasna korelacija između veličine molekule enzima ili prirode strukture i specifičnosti njegove podjedinice.
Specifičnost enzima određena je njegovim snažnim vezanjem na kraj akceptora tRNA, DU regiju i varijabilnu petlju. Čini se da neki enzimi ne prepoznaju antikodonski triplet i kataliziraju reakciju aminoacetilacije čak i kada je antikodon promijenjen. Međutim, neki enzimi pokazuju smanjenu aktivnost u odnosu na takve modificirane tRNA i dodaju pogrešnu aminokiselinu kada zamjenjuju antikodon.
70-90n | sekundarna stranica - djetelina | CCA 3" const za sve tRNA |
prisutnost timina, pseudouridina-psi, digirouridina DGU u D-petlji - zaštita od ribonukleaza? dugovječni | Različitih primarnih struktura tRNA - 61 + 1 - prema broju kodona + formilmetionin tRNA, mačji antikodon je isti kao i metionin tRNA. Raznolikost tercijarnih struktura - 20 (prema broju aminokiselina)
Postoje dvije vrste tRNA koje vežu metionin tRNAFMet i tRNAMMet u prokariota i tRNAIMet i tRNAMMet u eukariota. Metionin se dodaje svakoj tRNA primjenom odgovarajuće sinteze aminoacil-tRNA. metionin vezan za tRNAFMet i tRNAIMet formira enzim metionil-tRNA-transformilaza u Fmet-tRNAFMet. tRNA napunjene formilmetioninom prepoznaju inicijacijski kodon AUG.
Književnost:
Nažalost, ne postoji bibliografija.
Transfer RNA (tRNA) igra važnu ulogu u procesu korištenja nasljednih informacija od strane stanice. Isporučujući potrebne aminokiseline na mjesto sastavljanja peptidnih lanaca, tRNA djeluje kao translacijski posrednik.
tRNA molekule su polinukleotidni lanci sintetizirani na specifičnim sekvencama DNA. Sastoje se od relativno malog broja nukleotida -75-95. Kao rezultat komplementarnog povezivanja baza koje se nalaze u različitim dijelovima polinukleotidnog lanca tRNA, dobiva strukturu koja po obliku podsjeća na list djeteline (slika 3.26).
Riža. 3.26. Struktura tipične molekule tRNA.
Ima četiri glavna dijela koji obavljaju različite funkcije. akceptor"Stabljika" tvore dva komplementarno povezana terminalna dijela tRNA. Sastoji se od sedam parova baza. Kraj od 3" ove stabljike je nešto duži i tvori jednolančanu regiju koja završava u CCA sekvenci sa slobodnom OH skupinom. Na ovaj kraj je vezana prenosiva aminokiselina. Preostale tri grane su komplementarno uparene nukleotidne sekvence koje završavaju u nesparenim regijama koje tvore petlju. Sredina ovih grana - antikodon - sastoji se od pet parova nukleotida i sadrži antikodon u središtu svoje petlje. Antikodon su tri nukleotida komplementarna mRNA kodonu, koji kodira aminokiselinu transportiran ovom tRNA do mjesta sinteze peptida.
Između akceptorske i antikodonske grane nalaze se dvije bočne grane. U svojim petljama sadrže modificirane baze - dihidrouridin (D-petlja) i TψC triplet, gdje je \y pseudouriain (T^C-petlja).
Između aitikodonske i T^C grane postoji dodatna petlja, koja uključuje od 3-5 do 13-21 nukleotida.
Općenito, različite vrste tRNA karakterizira određena postojanost nukleotidnog slijeda, koji se najčešće sastoji od 76 nukleotida. Varijacije u njihovom broju uglavnom su posljedica promjene broja nukleotida u dodatnoj petlji. Komplementarne regije koje podržavaju strukturu tRNA obično su očuvane. Primarna struktura tRNA, određena slijedom nukleotida, čini sekundarnu strukturu tRNA, koja ima oblik lista djeteline. Zauzvrat, sekundarna struktura uzrokuje trodimenzionalnu tercijarnu strukturu, koju karakterizira stvaranje dva okomita dvostruka spirala (slika 3.27). Jednu od njih tvore akceptorske i TψC grane, drugu antikodon i D grane.
Na kraju jedne od dvostrukih spirala nalazi se transportirana aminokiselina, a na kraju druge je antikodon. Ova područja su najudaljenija jedna od druge. Stabilnost tercijarne strukture tRNA održava se zbog pojave dodatnih vodikovih veza između baza polinukleotidnog lanca smještenih u različitim njegovim dijelovima, ali prostorno bliskih u tercijarnoj strukturi.
Različite vrste tRNA imaju sličnu tercijarnu strukturu, iako s nekim varijacijama.
Riža. 3.27. Prostorna organizacija tRNA:
I - sekundarna struktura tRNA u obliku "listova djeteline", određena njegovom primarnom strukturom (slijed nukleotida u lancu);
II - dvodimenzionalna projekcija tercijarne strukture tRNA;
III - raspored molekule tRNA u prostoru
DODATAK (u slučaju da netko ovo ne razumije)
Zubi munje - nukleotidi (adenin-timin / uracil /, guanin-citazin). Sve munje su DNK.
Za prijenos informacija iz DNK, morate prekinuti 2 niti. Veza između A-T i G-C je vodik, stoga se lako razbija enzimom Helicase:
Da spriječite stvaranje čvorova (Na primjer, uvrnuo sam ručnik):
Topoizomeraza presijeca jedan lanac DNK na početku replikacije tako da se lanac ne uvrće.
Kada je jedan konac slobodan, drugi se može lako rotirati oko svoje osi, čime se oslobađa napetost tijekom "odvrtanja". Čvorovi se ne pojavljuju, energija se štedi.
Zatim je potreban RNA primer za početak prikupljanja RNA. Protein koji sastavlja mRNA ne može samo sastaviti prvi nukleotid, potreban mu je komad RNA za početak (tu je detaljno napisano, kasnije ću to napisati). Ovaj dio se zove RNA primer. I ovaj protein već veže prvi nukleotid na njega.
