Процесс передачи генетической информации. Этапы синтеза белка
Процесс передачи генетической информации определяется так называемой центральной догмой молекулярной биологии: ДНК-РНК-белок. Согласно современным представлениям, путь от гена к белку является весьма сложным и распадается не несколько самостоятельных этапов.
На первом этапе происходит «переписывание» нуклеотидной последовательности гена путем синтеза комплементарной ему молекулы РНК (транскрипция). Транскрипция направляется ферментом РНК-полимераной и ведет к образованию в ядре клетки молекул первичного РНК-транскрипта (преРНК). Молекула преРНК представляет собой точный слепок ДНК-матрицы транскрибируемого гена. Синтезированная преРНК проходит стадию созревания (процессинг): эта стадия включает в себя как модификацию концевых участков цепи (способствующую стабилизации молекулы), так и удаление из первичного РНК-транскрипта некодирующих участков-нитронов.
Процесс «вырезания» интронов, который носит название сплайсинг, является важнейшим звеном созревания преРНК и приводит к тому, что в составе РНК остаются лишь последовательно «сшитые» друг с другом смысловые участки, комплементарные экзонам гена. Ключевую сигнальную роль в осуществлении сплайсинга играют определенные нуклеотидные последовательности, фланкирующие каждый из экзонов (так называемые сайты сплайсинга); при локализации мутаций в сайтах сплайсинга может происходить нарушение интимных механизмов удаления интронов из состава преРНК и как результат - синтез аномального по структуре пептида. Образующаяся после вырезания интронов зрелая РНК носит название информационной, или матричной (мРНК); по своей длине мРНК во много раз короче самого транскрибируемого гена и его первичного РНК-транскрипта.
Следующий этап передачи генетической информации происходит в цитоплазме. Он заключается в сбор ке на рибосомах молекул белка по матрице мРНК (процесс трансляции). Аминокислоты транспортируются к рибосомам особым классом молекул - транспортными РНК (тРНК). Каждая тРНК отвечает за транспортировку строго определенной аминокислоты, причем эта специфичность определяется наличием в составе тРНК уникальной 3-нуклеотидной последовательности, называемой антикодоном. По мере продвижения рибосомы вдоль молекулы мРНК антикодоны различных тРНК, несущих «свою» аминокислоту, последовательно распознаются комплементарными им кодонами мРНК. В результате этого происходит последовательное присоединение «нужных» аминокислот к растущей полипептидной цепи. Процесс трансляции инициируется триплетом AUG, кодирующим аминокислоту метионин.
Таким образом, метиониновый кодон в составе РНК открывает рамку считывания генетической информации; как было указано, это считывание происходит в соответствии с правилом «один триплет - одна аминокислота». Сигналом окончания трансляции служит один из трех особых кодонов (UAA, UAG или UGA), получивших название стоп-кодоны (нонсенс-кодоны); распознавание стоп-кодона на рибосоме прекращает синтез полипептидной цепи.
По окончании трансляции первичная полипептидная молекула претерпевает определенные посттрансляционные модификации, превращаясь в функционально зрелый продукт. «Дозревание» белка происходит, как правило, в соответствующих органеллах клетки.
