Uređenje
Kompleks proteina dna i rna naziva se. DNK i geni

Kompleks proteina dna i rna naziva se. DNK i geni

Tema današnjeg predavanja je sinteza DNA, RNA i proteina. Sinteza DNA naziva se replikacija ili reduplikacija (udvostručenje), sinteza RNA naziva se transkripcija (prepisivanje s DNA), sinteza proteina koju provodi ribosom na messenger RNA naziva se translacija, odnosno prevodimo s jezika nukleotida na jezik aminokiseline.

Pokušat ćemo dati kratak pregled svih ovih procesa, dok ćemo se u isto vrijeme detaljnije zadržati na molekularnim detaljima, kako bismo vam dali predodžbu o dubini do koje je ova tema proučavana.

replikacija DNK

Molekula DNA, koja se sastoji od dvije spirale, udvostručuje se tijekom stanične diobe. Udvostručenje DNK temelji se na činjenici da se kod odmotavanja niti može dovršiti komplementarna kopija za svaku nit, čime se dobivaju dvije niti molekule DNK koje kopiraju originalnu.

Ovdje je također naznačen jedan od parametara DNK, ovo je korak spirale, postoji 10 parova baza za svaki puni zavoj, imajte na umu da jedan korak nije između najbližih izbočina, već kroz jedan, budući da DNK ima mali utor i veliki. Proteini koji prepoznaju sekvencu nukleotida stupaju u interakciju s DNA kroz glavni utor. Korak zavojnice je 34 angstrema, a promjer dvostruke zavojnice je 20 angstrema.

Replikaciju DNA provodi enzim DNA polimeraza. Ovaj enzim može samo uzgajati DNK na 3' kraju. Sjećate se da je molekula DNA antiparalelna, njezini različiti krajevi nazivaju se 3΄ kraj i 5΄ kraj. Tijekom sinteze novih kopija na svakom lancu, jedan novi lanac se izdužuje u smjeru od 5΄ prema 3΄, a drugi u smjeru od 3΄ prema 5-kraju. Međutim, DNA polimeraza ne može produžiti 5΄ kraj. Dakle, sinteza jednog lanca DNA, onog koji raste u smjeru “pogodnom” za enzim, teče kontinuirano (naziva se vodeći ili vodeći), a sinteza drugog lanca odvija se u kratkom vremenu. fragmenti (nazvani su Okazakijevi fragmenti u čast znanstvenika koji ih je opisao). Zatim se ti fragmenti spajaju, a takva nit se naziva zaostala nit, općenito je replikacija ove niti sporija. Struktura koja se formira tijekom replikacije naziva se replikacijska vilica.

Ako pogledamo replicirajuću DNK bakterije, a to se može promatrati u elektronskom mikroskopu, vidjet ćemo da ona prvo formira "oko", zatim se širi, na kraju se replicira cijela kružna molekula DNK. Proces replikacije odvija se s velikom preciznošću, ali ne i apsolutnom. Bakterijska DNA polimeraza griješi, odnosno ubacuje pogrešan nukleotid koji je bio u predložnoj molekuli DNA, otprilike na frekvenciji 10-6. Kod eukariota enzimi rade preciznije, budući da su složeniji, razina pogrešaka u replikaciji DNA kod ljudi procjenjuje se na 10-7 - 10 -8. Točnost replikacije može biti različita u različitim regijama genoma, postoje regije s povećanom učestalošću mutacija i postoje regije koje su konzervativnije, gdje se mutacije rijetko događaju. I pri tome treba razlikovati dva različita procesa: proces nastanka mutacije DNK i proces fiksiranja mutacije. Uostalom, ako mutacije dovedu do letalnog ishoda, neće se pojaviti u sljedećim generacijama, a ako greška nije fatalna, bit će popravljena u sljedećim generacijama, a mi ćemo moći promatrati i proučavati njezinu manifestaciju. Još jedna značajka replikacije DNA je da DNA polimeraza ne može sama započeti proces sinteze, potrebno joj je "sjeme". Tipično, RNA fragment se koristi kao takvo sjeme. Ako govorimo o genomu bakterije, onda postoji posebna točka koja se zove podrijetlo (izvor, početak) replikacije, u ovoj točki postoji sekvenca koju prepoznaje enzim koji sintetizira RNK. Spada u klasu RNA polimeraza i u ovom slučaju se naziva primaza. RNA polimeraze ne trebaju sjemenke, a ovaj enzim sintetizira kratki fragment RNA - samo "sjeme" s kojim počinje sinteza DNA.

Transkripcija

Sljedeći proces je transkripcija. Stanimo na tome detaljnije.

Transkripcija je sinteza RNK na DNK, odnosno sinteza komplementarnog lanca RNK na molekuli DNK vrši se pomoću enzima RNK polimeraze. Bakterije, poput Escherichie coli, imaju jednu RNA polimerazu, a svi bakterijski enzimi međusobno su vrlo slični; kod viših organizama (eukarioti) postoji više enzima, zovu se RNA polimeraza I, RNA polimeraza II, RNA polimeraza III, također imaju sličnosti s bakterijskim enzimima, ali su kompliciraniji, sadrže više proteina. Svaki tip eukariotske RNA polimeraze ima svoje posebne funkcije, odnosno prepisuje određeni skup gena. Lanac DNA koji služi kao predložak za sintezu RNA tijekom transkripcije naziva se smisao ili predložak. Drugi lanac DNA naziva se nekodirajućim (komplementarna RNA ne kodira proteine, ona je "besmislena").

Tri su faze u procesu transkripcije. Prva faza je inicijacija transkripcije - početak sinteze RNA lanca, stvara se prva veza između nukleotida. Zatim se nit gradi, njezino produljenje - elongacija, a kada je sinteza završena dolazi do terminacije, oslobađanja sintetizirane RNK. U isto vrijeme, RNA polimeraza "odlijepi" DNK i spremna je za novi ciklus transkripcije. Bakterijska RNA polimeraza je vrlo detaljno proučavana. Sastoji se od nekoliko proteinskih podjedinica: dvije α-podjedinice (to su male podjedinice), β- i β΄-podjedinice (velike podjedinice) i ω-podjedinice. Zajedno tvore takozvani minimalni enzim ili core-enzim. σ-podjedinica može biti pričvršćena na ovaj jezgreni enzim. σ-podjedinica je neophodna za početak sinteze RNA, za iniciranje transkripcije. Nakon inicijacije, σ-podjedinica se odvaja od kompleksa, a jezgra-enzim obavlja daljnji rad (produljenje lanca). Kada je vezana za DNA, σ podjedinica prepoznaje mjesto na kojem treba započeti transkripcija. To se zove promotor. Promotor je niz nukleotida koji označava početak sinteze RNK. Bez σ-podjedinice, promotor ne može prepoznati enzim jezgre. σ podjedinica zajedno s jezgrom enzima naziva se potpuni enzim ili holoenzim.

Došavši u kontakt s DNK, odnosno promotorom koji je σ-podjedinica prepoznala, holoenzim odmotava dvolančanu spiralu i započinje sintezu RNK. Dio neuvijene DNA je točka inicijacije transkripcije, prvi nukleotid na koji ribonukleotid mora biti komplementarno vezan. Započinje transkripcija, σ podjedinica odlazi, a jezgri enzim nastavlja produljenje RNA lanca. Tada dolazi do prekida, enzim jezgre se oslobađa i postaje spreman za novi ciklus sinteze.

Kako se produljuje transkripcija?

RNA raste na 3' kraju. Pričvršćivanjem svakog nukleotida, enzim jezgre ide korak duž DNK i pomiče se za jedan nukleotid. Kako je sve na svijetu relativno, možemo reći da je jezgra-enzim nepomična, a kroz nju se “vuče” DNK. Jasno je da će rezultat biti isti. Ali mi ćemo govoriti o kretanju duž molekule DNK. Veličina proteinskog kompleksa koji čini jezgru enzima je 150 Ǻ. Dimenzije RNA polimeraze - 150×115×110Ǻ. Odnosno, to je takav nanomašin. Brzina RNA polimeraze je do 50 nukleotida u sekundi. Kompleks jezgrenog enzima s DNA i RNA naziva se elongacijski kompleks. Sadrži DNA-RNA hibrid. To jest, ovo je mjesto gdje se DNA spaja s RNA, a 3'-kraj RNA je otvoren za daljnji rast. Veličina ovog hibrida je 9 parova baza. Neuvijena regija DNA dugačka je otprilike 12 parova baza.

RNA polimeraza vezana za DNA ispred neuvijenog mjesta. Ovo područje se naziva prednji DNK dupleks i veličine je 10 bp. Polimeraza je također povezana s dužim dijelom DNK koji se naziva stražnji DNK dupleks. Veličina messenger RNA koje sintetiziraju RNA polimeraze u bakterijama može doseći 1000 nukleotida ili više. U eukariotskim stanicama veličina sintetizirane DNA može doseći 100 000 ili čak nekoliko milijuna nukleotida. Istina, nije poznato postoje li u takvim veličinama u stanicama ili u procesu sinteze mogu imati vremena za obradu.

Kompleks elongacije je prilično stabilan, jer on mora obaviti odličan posao. Odnosno, sam po sebi neće "otpasti" s DNK. Može se kretati kroz DNK brzinom do 50 nukleotida u sekundi. Taj se proces naziva pomicanje (ili translokacija). Interakcija DNA s RNA polimerazom (jezgra-enzim) ne ovisi o sekvenci ove DNA, za razliku od σ-podjedinice. A enzim jezgre, kada prolazi kroz određene terminacijske signale, dovršava sintezu DNK.

Analizirajmo detaljnije molekularnu strukturu enzima jezgre. Kao što je gore spomenuto, jezgra enzima sastoji se od α- i β-podjedinica. Oni su povezani na takav način da tvore, takoreći, "usta" ili "kandžu". α-podjedinice nalaze se u podnožju ove "kandže" i obavljaju strukturnu funkciju. Čini se da ne stupaju u interakciju s DNK i RNK. ω podjedinica je mali protein koji također ima strukturnu funkciju. Glavni dio rada otpada na udio β- i β΄-podjedinica. Na slici je β΄ podjedinica prikazana na vrhu, a β podjedinica je prikazana na dnu.

Unutar "usta", koji se naziva glavni kanal, nalazi se aktivno mjesto enzima. Ovdje dolazi do povezivanja nukleotida, stvaranja nove veze tijekom sinteze RNA. Glavni kanal u RNA polimerazi je mjesto gdje se DNA nalazi tijekom elongacije. Čak iu ovoj strukturi postoji takozvani sekundarni kanal sa strane, kroz koji se dovode nukleotidi za sintezu RNK.

Raspodjela naboja na površini RNA polimeraze osigurava njezine funkcije. Raspodjela je vrlo logična. Molekula nukleinske kiseline je negativno nabijena. Stoga je šupljina glavnog kanala, gdje bi se trebala zadržati negativno nabijena DNK, obložena pozitivnim nabojima. Površina RNA polimeraze napravljena je od negativno nabijenih aminokiselina kako bi se spriječilo lijepljenje DNK na nju.

Prije gotovo pola stoljeća, 1953. godine, D. Watson i F. Crick otkrili su princip strukturne (molekularne) organizacije genske supstance – deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Struktura DNA dala je ključ za mehanizam točne reprodukcije - reduplikacije - genske supstance. Tako je nastala nova znanost - molekularna biologija. Formulirana je takozvana središnja dogma molekularne biologije: DNA - RNA - protein. Njegovo značenje je da se genetske informacije zapisane u DNK realiziraju u obliku proteina, ali ne izravno, već preko srodnog polimera - ribonukleinske kiseline (RNK), a taj put od nukleinskih kiselina do proteina je nepovratan. Dakle, DNA se sintetizira na DNA, osiguravajući vlastitu reduplikaciju, odnosno reprodukciju izvornog genetskog materijala u generacijama; RNA se sintetizira iz DNA, što rezultira prepisivanjem ili transkripcijom genetske informacije u obliku višestrukih kopija RNA; Molekule RNA služe kao predlošci za sintezu proteina – genetske informacije se prevode u oblik polipeptidnih lanaca. U posebnim slučajevima, RNA se može prepisati u oblik DNA ("reverzna transkripcija"), a također i kopirati u obliku RNA (replikacija), ali protein nikada ne može biti predložak za nukleinske kiseline (vidi za više detalja).

Dakle, DNK je ta koja određuje nasljednost organizama, odnosno skup proteina i srodnih svojstava koji se reproducira u generacijama. Biosinteza proteina je središnji proces žive tvari, a nukleinske kiseline mu daju, s jedne strane, program koji određuje cjelokupni skup i specifičnosti sintetiziranih proteina, as druge strane, mehanizam za točnu reprodukciju tog programa u generacijama. . Posljedično, podrijetlo života u njegovom modernom staničnom obliku svodi se na pojavu mehanizma naslijeđene biosinteze proteina.

BIOSINTEZA PROTEINA

Središnja dogma molekularne biologije postulira samo način prijenosa genetske informacije s nukleinskih kiselina na proteine i, posljedično, na svojstva i karakteristike živog organizma. Proučavanje mehanizama realizacije ovog puta u desetljećima koja su uslijedila nakon formuliranja središnje dogme otkrilo je puno više različitih funkcija RNA od toga da je samo prijenosnik informacija od gena (DNA) do proteina i da služi kao matrica za sintezu proteina. .

Na sl. Slika 1 prikazuje opću shemu biosinteze proteina u stanici. messenger RNA(glasnička RNA, messenger RNA, mRNA), kodiranje proteina, o čemu je gore bilo riječi, samo je jedna od tri glavne klase stanične RNA. Njihova većina (oko 80%) je druga klasa RNA - ribosomska RNA, koji čine strukturni okvir i funkcionalna središta univerzalnih čestica koje sintetiziraju proteine - ribosoma. Upravo su ribosomske RNA odgovorne - i strukturno i funkcionalno - za formiranje ultramikroskopskih molekularnih strojeva koji se nazivaju ribosomi. Ribosomi primaju genetske informacije u obliku molekula mRNA i, programirani od potonjih, stvaraju proteine u strogom skladu s tim programom.

No, da biste sintetizirali proteine, nisu dovoljni sami podaci ili program – potreban vam je i materijal od kojeg se mogu izraditi. Protok materijala za sintezu proteina ide do ribosoma kroz treću klasu stanične RNA - prijenosna RNA(prijenosna RNA, prijenosna RNA, tRNA). Oni kovalentno vežu - prihvaćaju - aminokiseline, koje služe kao građevni materijal za proteine, te ulaze u ribosome u obliku aminoacil-tRNA. U ribosomima, aminoacil-tRNA stupaju u interakciju s kodonima - kombinacijama od tri nukleotida - mRNA, uslijed čega se kodoni dekodiraju tijekom translacije.

RIBONUKLEINSKE KISELINE

Dakle, imamo skup glavnih staničnih RNA koje određuju glavni proces moderne žive tvari - biosintezu proteina. To su mRNA, ribosomska RNA i tRNA. RNA se sintetizira na DNA pomoću enzima - RNA polimeraza koje provode transkripciju - prepisuju određene dijelove (linearne segmente) dvolančane DNA u oblik jednolančane RNA. Regije DNA koje kodiraju stanične proteine transkribiraju se kao mRNA, dok za sintezu brojnih kopija ribosomske RNA i tRNA postoje posebne regije staničnog genoma iz kojih se odvija intenzivno prepisivanje bez naknadne translacije u proteine.

Kemijska struktura RNA. Kemijski je RNK vrlo slična DNK. Obje tvari su linearni polimeri nukleotida. Svaki monomer - nukleotid - je fosforilirani N-glikozid, građen od ostatka šećera s pet ugljika - pentoze, koji nosi fosfatnu skupinu na hidroksilnoj skupini petog ugljikovog atoma (esterska veza) i dušikovu bazu na prvom ugljikovom atomu ( N-glikozidna veza). Glavna kemijska razlika između DNA i RNA je u tome što je šećerni ostatak RNA monomera riboza, a DNA monomer je deoksiriboza, koja je derivat riboze, u kojoj nema hidroksilne skupine na drugom ugljikovom atomu (slika 2. ).

Postoje četiri vrste dušičnih baza u DNA i RNA: dvije purinske baze - adenin (A) i guanin (G) - i dvije pirimidinske baze - citozin (C) i uracil (U) ili njegov metilirani derivat timin (T).

Uracil je karakterističan za RNA monomere, dok je timin karakterističan za DNA monomere, i to je druga razlika između RNA i DNA. Monomeri - RNA ribonukleotidi ili DNA deoksiribonukleotidi - tvore polimerni lanac tvoreći fosfodiesterske mostove između ostataka šećera (između petog i trećeg atoma ugljika pentoze). Prema tome, polimerni lanac nukleinske kiseline - DNA ili RNA - može se prikazati kao linearna šećerno-fosfatna okosnica s dušikovim bazama kao bočnim skupinama.

Makromolekulska struktura RNA. Temeljna makrostrukturna razlika između dva tipa nukleinskih kiselina je u tome što je DNA jedna dvostruka spirala, to jest makromolekula od dvaju komplementarno povezanih polimernih niti, spiralno upletenih oko zajedničke osi (vidi [, ]), a RNA je jedna -lančani polimer. Istodobno, interakcije bočnih skupina - dušičnih baza - međusobno, kao i s fosfatima i hidroksilima šećerno-fosfatnog kostura, dovode do činjenice da se jednolančani RNA polimer savija na sebe i uvija u kompaktna struktura, slična savijanju proteinskog polipeptidnog lanca u kompaktnu kuglicu. Na taj način jedinstvene sekvence nukleotida RNK mogu formirati jedinstvene prostorne strukture.

Specifična prostorna struktura RNA je prvi put demonstrirana prilikom dešifriranja atomske strukture jedne od tRNA 1974. [, ] (Slika 3). Presavijanjem polimernog lanca tRNA, koji se sastoji od 76 nukleotidnih monomera, nastaje vrlo kompaktna kuglasta jezgra iz koje pod pravim kutom strše dvije izbočine. Oni su kratke dvostruke spirale slične DNK, ali organizirane međudjelovanjem dijelova istog lanca RNK. Jedna od izbočina je akceptor aminokiselina i sudjeluje u sintezi proteinskog polipeptidnog lanca na ribosomu, dok je druga namijenjena komplementarnoj interakciji s kodirajućim tripletom (kodonom) mRNA u istom ribosomu. Samo takva struktura može specifično komunicirati s proteinom-enzimom koji veže aminokiselinu na tRNA i s ribosomom tijekom translacije, odnosno biti specifično "prepoznata" od strane njih.

Proučavanje izoliranih ribosomskih RNA pružilo je sljedeći upečatljiv primjer formiranja kompaktnih specifičnih struktura iz još dužih linearnih polimera ovog tipa. Ribosom se sastoji od dva nejednaka dijela - velike i male subčestice (podjedinice) ribosoma. Svaka podjedinica izgrađena je od jedne visoko polimerne RNA i niza ribosomskih proteina. Duljina lanaca ribosomske RNA vrlo je značajna: na primjer, RNA male podjedinice bakterijskog ribosoma sadrži više od 1500 nukleotida, a RNA velike podjedinice sadrži oko 3000 nukleotida. Kod sisavaca, uključujući ljude, te su RNA čak i veće - oko 1900 nukleotida i više od 5000 nukleotida u maloj i velikoj podjedinici.

Pokazalo se da su izolirane ribosomske RNA, odvojene od svojih proteinskih partnera i dobivene u čistom obliku, same sposobne spontano se savijati u kompaktne strukture slične veličine i oblika ribosomskim podjedinicama]. Oblik velike i male subčestice je različit, a sukladno tome se razlikuje oblik velike i male ribosomske RNA (slika 4). Tako se linearni lanci ribosomske RNA samoorganiziraju u specifične prostorne strukture koje određuju veličinu, oblik i, naizgled, unutarnji raspored subčestica ribosoma, a posljedično i cijelog ribosoma.

Manje RNA. Kako su se proučavale komponente žive stanice i pojedinačne frakcije ukupne stanične RNA, postalo je jasno da stvar nije ograničena na tri glavne vrste RNA. Ispostavilo se da u prirodi postoje mnoge druge vrste RNA. To su, prije svega, takozvane "male RNA", koje sadrže i do 300 nukleotida, često nepoznate funkcije. U pravilu su povezani s jednim ili više proteina i prisutni su u stanici kao ribonukleoproteini – „mali RNP“.

Male RNA prisutne su u svim dijelovima stanice, uključujući citoplazmu, jezgru, nukleolus i mitohondrije. Većina tih malih RNP-ova čije su funkcije poznate uključeni su u mehanizme posttranskripcijske obrade glavnih vrsta RNA (RNA obrada) - transformacija prekursora mRNA u zrele mRNA (spajanje), uređivanje mRNA, biogeneza tRNA, sazrijevanje ribosomske RNA. Jedan od najzastupljenijih tipova malih RNP (SRP) u stanicama igra ključnu ulogu u transportu sintetiziranih proteina kroz staničnu membranu. Poznate vrste malih RNA koje izvode regulatorne funkcije u emitiranju. Posebna mala RNA dio je najvažnijeg enzima odgovornog za održavanje replikacije DNA u generacijama stanica – telomeraze. Treba reći da su njihove molekularne veličine usporedive s veličinama staničnih globularnih proteina. Tako postupno postaje jasno da funkcioniranje žive stanice nije određeno samo raznolikošću proteina sintetiziranih u njoj, već i prisutnošću bogatog skupa različitih RNA, od kojih male RNA uvelike oponašaju kompaktnost i veličinu bjelančevine.

Ribozimi. Sav aktivni život izgrađen je na metabolizmu – metabolizmu, a sve biokemijske reakcije metabolizma odvijaju se brzinama primjerenim životu samo zahvaljujući visokoučinkovitim specifičnim katalizatorima stvorenim evolucijom. Biokemičari su desetljećima bili uvjereni da biološku katalizu uvijek i svugdje provode proteini tzv. enzima, ili enzima. I tako je 1982.-1983. pokazalo se da u prirodi postoje vrste RNA koje, kao i proteini, imaju visoko specifičnu katalitičku aktivnost [ , ]. Takvi RNA katalizatori su nazvani ribozimi. Došao je kraj ideji o isključivosti proteina u katalizi biokemijskih reakcija.

Trenutno se ribosom također smatra ribozimom. Doista, svi dostupni eksperimentalni podaci pokazuju da je sinteza proteinskog polipeptidnog lanca u ribosomu katalizirana ribosomskom RNA, a ne ribosomskim proteinima. Identificirana je katalitička regija velike ribosomske RNA, koja je odgovorna za katalizu reakcije transpeptidacije, kroz koju se tijekom translacije produljuje proteinski polipeptidni lanac.

Što se tiče replikacije virusne DNA, njen mehanizam se ne razlikuje mnogo od reduplikacije genetskog materijala - DNA - same stanice. U slučaju virusne RNA ostvaruju se procesi koji su potisnuti ili potpuno odsutni u normalnim stanicama, gdje se sva RNA sintetizira samo na DNA kao uzorku. Kod infekcije virusima koji sadrže RNA situacija može biti dvojaka. U nekim slučajevima, DNA se sintetizira na virusnoj RNA kao uzorku ("reverzna transkripcija"), a brojne kopije virusne RNA se prepisuju na ovu DNA. U drugim, za nas najzanimljivijim slučajevima, na virusnoj RNK se sintetizira komplementarni RNA lanac, koji služi kao predložak za sintezu – replikaciju – novih kopija virusne RNA. Dakle, tijekom infekcije virusima koji sadrže RNA, ostvaruje se temeljna sposobnost RNA da odredi reprodukciju vlastite strukture, kao što je slučaj s DNA.

Multifunkcionalnost RNA. Sumirajući i pregled znanja o funkcijama RNK, možemo govoriti o izuzetnoj multifunkcionalnosti ovog polimera u prirodi. Može se dati sljedeći popis glavnih poznatih funkcija RNA.

Genetska replikativna funkcija: strukturna sposobnost kopiranja (repliciranja) linearnih sekvenci nukleotida kroz komplementarne sekvence. Funkcija se ostvaruje kod virusnih infekcija i slična je glavnoj funkciji DNK u životu staničnih organizama – reduplikaciji genetskog materijala.

Funkcija kodiranja: programiranje sinteze proteina linearnim nizovima nukleotida. Ovo je ista funkcija kao DNK. I u DNK i u RNK isti tripleti nukleotida kodiraju 20 aminokiselina proteina, a slijed tripleta u lancu nukleinske kiseline je program za sekvencijalni raspored 20 tipova aminokiselina u polipeptidnom lancu proteina.

Funkcija oblikovanja strukture: stvaranje jedinstvenih trodimenzionalnih struktura. Kompaktno složene male molekule RNA u osnovi su slične trodimenzionalnim strukturama globularnih proteina, dok dulje molekule RNA također mogu tvoriti veće biološke čestice ili njihove jezgre.

Funkcija prepoznavanja: vrlo specifične prostorne interakcije s drugim makromolekulama (uključujući proteine i druge RNA) i s malim ligandima. Ova funkcija je možda glavna u proteinima. Temelji se na sposobnosti polimera da se presavije na jedinstven način i formira specifične trodimenzionalne strukture. Funkcija prepoznavanja temelj je specifične katalize.

Katalitička funkcija: specifična kataliza kemijskih reakcija pomoću ribozima. Ova je funkcija slična enzimskoj funkciji enzimskih proteina.

Općenito, RNK nam se čini kao tako nevjerojatan polimer da, čini se, ni vrijeme evolucije svemira, ni intelekt Stvoritelja nisu trebali biti dovoljni za njegov izum. Kao što se može vidjeti, RNA je sposobna obavljati funkcije obaju polimera temeljno važnih za život - DNA i proteina. Nije iznenađujuće što se pred znanošću postavilo pitanje: može li nastanak i samodostatno postojanje svijeta RNA prethoditi nastanku života u njegovom modernom DNA-proteinskom obliku?

PORIJEKLO ŽIVOTA

Protein-koacervatna teorija Oparina. Možda je prvu znanstvenu, dobro promišljenu teoriju o podrijetlu života na abiogen način predložio biokemičar A.I. Oparin još 20-ih godina prošlog stoljeća [,]. Teorija se temeljila na ideji da je sve počelo s proteinima, te na mogućnosti, pod određenim uvjetima, spontane kemijske sinteze proteinskih monomera - aminokiselina - i proteinskih polimera (polipeptida) na abiogen način. Objavljivanje teorije potaknulo je brojne pokuse u brojnim laboratorijima diljem svijeta koji su pokazali realnost takve sinteze u umjetnim uvjetima. Teorija je brzo postala općeprihvaćena i iznimno popularna.

Njegov glavni postulat bio je da se spojevi slični proteinima koji spontano nastaju u primarnoj "juhi" spajaju "u koacervatne kapljice - odvojene koloidne sustave (solove) koji plutaju u razrijeđenijoj vodenoj otopini. To je dalo glavni preduvjet za nastanak organizama - izolacija određenog biokemijskog sustava iz okoline, njegova kompartmentalizacija. Budući da su neki proteinski spojevi koacervatnih kapi mogli imati katalitičku aktivnost, postalo je moguće podvrgnuti reakcijama biokemijske sinteze unutar kapi - postojao je privid asimilacije, što znači rast koacervat s njegovim kasnijim raspadom na dijelove – razmnožavanje.koacervat se smatrao prototipom žive stanice (slika 5).

Sve je bilo dobro promišljeno i teorijski znanstveno potkrijepljeno, osim jednog problema, na koji su dugo zatvarali oči gotovo svi stručnjaci na području nastanka života. Ako su spontano, nasumičnim sintezama bez šablona u koacervatu, nastale pojedinačne uspješne konstrukcije proteinskih molekula (na primjer, učinkoviti katalizatori koji daju prednost ovom koacervatu u rastu i reprodukciji), kako bi se onda mogli kopirati za distribuciju unutar koacervata , a još više za prijenos na koacervate potomke? Teorija nije mogla ponuditi rješenje za problem točne reprodukcije - unutar koacervata iu generacijama - pojedinačnih, nasumično pojavljujućih učinkovitih proteinskih struktura.

Svijet RNK kao preteča modernog života. Akumulacija znanja o genetskom kodu, nukleinskim kiselinama i biosintezi proteina dovela je do odobrenja temeljno nove ideje o TOM-u, da sve nije počelo s proteinima, već s RNA [ - ]. Nukleinske kiseline su jedina vrsta bioloških polimera čija makromolekularna struktura, zbog principa komplementarnosti u sintezi novih lanaca (detaljnije vidi), omogućuje kopiranje vlastitog linearnog slijeda monomernih jedinica, drugim riječima, sposobnost reprodukcije (repliciranja) polimera, njegove mikrostrukture. Stoga, samo nukleinske kiseline, ali ne i proteini, mogu biti genetski materijal, odnosno reproducibilne molekule koje generacijama ponavljaju svoju specifičnu mikrostrukturu.

Iz više razloga, RNA, a ne DNA, mogla bi predstavljati primarni genetski materijal.

Prvo, i u kemijskoj sintezi i u biokemijskim reakcijama ribonukleotidi prethode deoksiribonukleotidima; deoksiribonukleotidi su proizvodi modifikacije ribonukleotida (vidi sliku 2).

Drugo, u najstarijim, univerzalnim procesima vitalnog metabolizma, široko su zastupljeni ribonukleotidi, a ne deoksiribonukleotidi, uključujući glavne nositelje energije kao što su ribonukleozidni polifosfati (ATP, itd.).

Treće, Replikacija RNA može se dogoditi bez sudjelovanja DNA, a mehanizam replikacije DNA, čak iu suvremenom živom svijetu, zahtijeva obavezno sudjelovanje RNA početnice u pokretanju sinteze lanca DNA.

Četvrta, Posjedujući iste predloške i genetske funkcije kao DNA, RNA je također sposobna obavljati niz funkcija svojstvenih proteinima, uključujući katalizu kemijskih reakcija. Dakle, postoji svaki razlog da se DNK smatra kasnijom evolucijskom stečevinom - kao modifikacija RNK, specijalizirana za obavljanje funkcije reprodukcije i pohranjivanja jedinstvenih kopija gena u staničnom genomu bez izravnog sudjelovanja u biosintezi proteina.

Nakon što su otkrivene katalitički aktivne RNA, ideja o primatu RNA u nastanku života dobila je snažan poticaj za razvoj, te je koncept formuliran. samodostatni RNA svijet, koji prethodi modernom životu [ , ]. Moguća shema za nastanak RNA svijeta prikazana je na sl. 6.

Abiogena sinteza ribonukleotida i njihova kovalentna asocijacija u oligomere i polimere tipa RNA mogla bi se dogoditi pod približno istim uvjetima i u istom kemijskom okruženju koji su pretpostavljeni za stvaranje aminokiselina i polipeptida. Nedavno je A.B. Chetverin i suradnici (Institut za proteine, Ruska akademija znanosti) eksperimentalno su pokazali da su barem neki poliribonukleotidi (RNA) u običnom vodenom mediju sposobni za spontanu rekombinaciju, odnosno izmjenu segmenata lanca, trans-esterifikacijom. Zamjena kratkih lančanih segmenata za duge trebala bi dovesti do elongacije poliribonukleotida (RNA), a sama takva rekombinacija trebala bi pridonijeti strukturnoj raznolikosti ovih molekula. Među njima bi se mogle pojaviti i katalitički aktivne RNA molekule.

Čak i iznimno rijetka pojava pojedinačnih molekula RNA koje su bile u stanju katalizirati polimerizaciju ribonukleotida ili spajanje oligonukleotida na komplementarnom lancu kao na šabloni [ , ], značilo je formiranje mehanizma replikacije RNA. Replikacija samih RNA katalizatora (ribozima) trebala je dovesti do pojave samoreplicirajućih RNA populacija. Praveći svoje kopije, RNK se umnožavala. Neizbježne pogreške u kopiranju (mutaciji) i rekombinaciji u samoreplicirajućim RNA populacijama stvorile su sve veću raznolikost ovog svijeta. Tako je navodni drevni svijet RNA "samodostatan biološki svijet u kojem molekule RNA funkcioniraju i kao genetski materijal i kao katalizatori slični enzimima" .

Pojava biosinteze proteina. Nadalje, na temelju RNA svijeta, formiranje mehanizama biosinteze proteina, pojava različitih proteina s naslijeđenom strukturom i svojstvima, kompartmentalizacija sustava biosinteze proteina i skupova proteina, moguće u obliku koacervata, i evolucija kasnije u stanične strukture - žive stanice (vidi sliku 6) trebale su se održati. ).

Problem prijelaza iz drevnog svijeta RNK u moderni svijet sinteze proteina najteži je čak i za čisto teoretsko rješenje. Mogućnost abiogene sinteze polipeptida i tvari sličnih proteinima ne pomaže u rješavanju problema, jer ne postoji specifičan način na koji bi se ta sinteza mogla spojiti s RNK i pasti pod genetsku kontrolu. Genetski kontrolirana sinteza polipeptida i proteina morala se razvijati neovisno o primarnoj abiogenoj sintezi, na svoj način, na temelju već postojećeg svijeta RNA. U literaturi je predloženo nekoliko hipoteza o podrijetlu suvremenog mehanizma biosinteze proteina u svijetu RNA, no možda se nijedna od njih ne može smatrati temeljito promišljenom i besprijekornom u smislu fizikalno-kemijskih sposobnosti. Predstavit ću svoju verziju procesa evolucije i specijalizacije RNA, što je dovelo do pojave aparata za biosintezu proteina (slika 7), ali ne pretendira biti potpuna.

Predložena hipotetska shema sadrži dvije bitne točke koje se čine temeljnima.

Prvo, pretpostavlja se da se abiogenski sintetizirani oligoribonukleotidi aktivno rekombiniraju putem mehanizma spontane neenzimske transesterifikacije, što dovodi do stvaranja produljenih lanaca RNA i dovodi do njihove raznolikosti. Na taj bi se način u populaciji oligonukleotida i polinukleotida mogli pojaviti i katalitički aktivni tipovi RNA (ribozimi) i drugi tipovi RNA sa specijaliziranim funkcijama (vidi sliku 7). Štoviše, neenzimska rekombinacija komplementarnog vezanja oligonukleotida na polinukleotidnu šablonu mogla bi omogućiti umrežavanje (spajanje) fragmenata komplementarnih ovoj šabloni u jedan lanac. Na taj način, a ne kataliziranom polimerizacijom mononukleotida, moglo bi se izvršiti primarno kopiranje (razmnožavanje) RNK. Naravno, ako su se pojavili ribozimi koji posjeduju aktivnost polimeraze, tada je učinkovitost (točnost, brzina i produktivnost) kopiranja bila komplementarna. matrica trebala značajno povećati.

Drugi Temeljna točka moje verzije je da je primarni aparat za biosintezu proteina nastao na temelju nekoliko tipova specijaliziranih RNA prije pojave aparata za enzimatsku (polimerazu) replikaciju genetskog materijala - RNA i DNA. Ovaj primarni aparat uključivao je katalitički aktivnu proribosomalnu RNA s aktivnošću peptidil transferaze; skup pro-tRNA koje specifično vežu aminokiseline ili kratke peptide; drugu proribosomalnu RNA sposobnu za simultanu interakciju s katalitičkom proribosomalnom RNA, pro-mRNA i pro-tRNA (vidi sliku 7). Takav bi sustav već mogao sintetizirati polipeptidne lance zahvaljujući reakciji transpeptidacije koju katalizira. Među ostalim katalitički aktivnim proteinima - primarnim enzimima (enzimima) - pojavili su se i proteini koji kataliziraju polimerizaciju nukleotida - replikaze, odnosno NK polimeraze.

Međutim, moguće je da hipoteza o drevnom svijetu RNA kao preteči modernog živog svijeta neće moći dobiti dovoljno opravdanje za prevladavanje glavne poteškoće - znanstveno prihvatljivog opisa mehanizma prijelaza iz RNA i njezine replikacije. na biosintezu proteina. Postoji atraktivna i dobro promišljena alternativna hipoteza A.D. Altshtein (Institut za biologiju gena, Ruska akademija znanosti), koji pretpostavlja da su replikacija genetskog materijala i njegovo prevođenje - sinteza proteina - nastali i evoluirali istovremeno i konjugirano, počevši od interakcije abiogenski sintetiziranih oligonukleotida i aminoacil-nukleotilata - miješanih anhidrida aminokiselina i nukleotida. Ali to je sljedeća priča... "I Šeherezada uhvatila jutro, i prekinula dozvoljeni govor".)

Književnost

. Watson J.D., Crick F.H.C. Molekularna struktura nukleinskih kiselina // Nature. 1953. V. 171. P. 738-740.

. Watson J.D., Crick F.H.C. Genetske implikacije strukture nukleinske kiseline deoksiriboze // Nature 1953 V. 171. P. 964-967.

. Spirin A.S. Moderna biologija i biološka sigurnost // Bilten Ruske akademije znanosti. 1997. br. 7.

. Spirin A.S. O makromolekularnoj strukturi nativne visokopolimerne ribonukleinske kiseline u otopini // Journal of Molecular Biology. 1960. V. 2. P. 436-446.

. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley GJ. et al. Trodimenzionalna tercijarna struktura prijenosne RNA fenilalanina kvasca // Science. 1974. V. 185. P. 435-40.

. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. et al. Struktura tRNA fenilalanina kvasca pri razlučivosti od 3 A // Nature. 1974. V. 250. P. 546-551.

. Vasiliev V.D., Serdyuk I.N., Gudkov A.T., SPIRin A.S. Samoorganizacija ribosomske RNA // Struktura, funkcija i genetika ribosoma / Eds. Hardesty B. i Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986., str. 129-142.

. Baserga SJ., Steitz J.A. Raznolik svijet malih ribo-nukleoproteina // The RNA World / Eds. Gesteland R.F. i Atkins J.F. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993., str. 359-381.

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. et al. Samospajajuća RNA: Autoekscizija i autociklizacija intervenirajuće sekvence ribosomske RNA Tetrahimena

. Bartel D.P., Szostak J.W. Izolacija novih ribozima iz velikog skupa nasumičnih sekvenci // Science. 1993. V. 261. P. 1411-1418.

. Ekland E.H., Bartel D.P. RNA-katalizirana RNA polimerizacija korištenjem nukleozid trifosfata // Nature. 1996 V. 382. P. 373-376.

. Orgel L.E. Podrijetlo života - pregled činjenica i nagađanja //Trends in Biochemical Sciences. 1998. V. 23. str. 491-495 (prikaz, ostalo).

. Altstein A.D. Podrijetlo genetskog sustava: hipoteza progena // Molecular Biology. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirin Alexander Sergeevich - akademik, direktor Instituta za istraživanje proteina Ruske akademije znanosti, član predsjedništva Ruske akademije znanosti.

Proces realizacije nasljednih informacija u biosintezi provodi se uz sudjelovanje tri vrste ribonukleinske kiseline (RNA): informacijska (matrična) - mRNA (mRNA), ribosomska - rRNA i transportna tRNA. Sve ribonukleinske kiseline sintetizirane su u odgovarajućim regijama molekule DNA. Mnogo su manji od DNK i jedan su lanac nukleotida. Nukleotidi sadrže ostatak fosforne kiseline (fosfat), pentozni šećer (riboza) i jednu od četiri dušične baze - adenin, citozin, gvanin, uracil. Dušična baza, uracil, komplementarna je adeninu.

Proces biosinteze uključuje nekoliko koraka - transkripciju, spajanje i translaciju.

Prvi korak se zove transkripcija. Transkripcija se događa u jezgri stanice: mRNA se sintetizira na mjestu određenog gena molekule DNA. U sintezi je uključen kompleks enzima, od kojih je glavna RNA polimeraza.

Sinteza mRNA započinje detekcijom RNA polimerazom posebnog mjesta u molekuli DNA, koje označava mjesto početka transkripcije – promotora. Nakon što se pričvrsti za promotor, RNA polimeraza odmotava susjedni zavoj spirale DNA. Dva se lanca DNA razilaze na ovom mjestu, a na jednom od njih odvija se sinteza mRNA. Sklapanje ribonukleotida u lanac događa se u skladu s njihovom komplementarnošću s nukleotidima DNA, a također i antiparalelno s matičnim lancem DNA. Zbog činjenice da RNA polimeraza može sastaviti polinukleotid samo od 5' kraja do 3' kraja, samo jedan od dva lanca DNA može poslužiti kao predložak za transkripciju, naime onaj koji je okrenut prema enzimu sa svojim 3'. ' kraj. Takav se lanac naziva kodogenim.

Antiparalelnost povezivanja dvaju polinukleotidnih lanaca u molekuli DNA omogućuje RNA polimerazi da pravilno odabere šablon za sintezu mRNA.

Krećući se duž kodogenog lanca DNA, RNA polimeraza provodi točno postupno prepisivanje informacija sve dok ne naiđe na specifičnu nukleotidnu sekvencu - terminator transkripcije. U ovoj regiji, RNA polimeraza je odvojena i od DNA uzorka i od novosintetizirane mRNA. Fragment molekule DNA, uključujući promotor, transkribiranu sekvencu i terminator, tvori transkripcijsku jedinicu, transkripton.

Daljnje studije su pokazale da se takozvana pro-mRNA sintetizira tijekom transkripcije, prekursor zrele mRNA uključene u translaciju. Pro-mRNA je puno veća i sadrži fragmente koji ne kodiraju sintezu odgovarajućeg polipeptidnog lanca. U DNA, uz regije koje kodiraju rRNA, tRNA i polipeptide, postoje fragmenti koji ne sadrže genetsku informaciju. Nazivaju se introni, za razliku od kodirajućih fragmenata koji se nazivaju egzoni. Introni se nalaze u mnogim regijama molekula DNA. Na primjer, jedan gen, regija DNA koja kodira pileći ovalbumin, sadrži 7 introna, dok gen za serumski albumin štakora sadrži 13 introna. Duljina introna je različita - od 200 do 1000 parova DNA nukleotida. Introni se čitaju (prepisuju) u isto vrijeme kad i egzoni, tako da je pore-mRNA mnogo duža od zrele mRNA. Sazrijevanje, odnosno obrada, mRNA uključuje modifikaciju primarnog prijepisa i uklanjanje nekodirajućih intronskih regija iz njega, nakon čega slijedi povezivanje kodirajućih sekvenci – egzona. Tijekom obrade, introni su "izrezani" iz pro-mRNA posebnim enzimima, a fragmenti egzona su "spajani" zajedno u strogom redoslijedu. U procesu spajanja nastaje zrela mRNK koja sadrži informaciju potrebnu za sintezu odgovarajućeg polipeptida, odnosno informativnog dijela strukturnog gena.

Značenje i funkcije introna još nisu u potpunosti razjašnjeni, ali je utvrđeno da ako se u DNA očitaju samo dijelovi egzona, ne nastaje zrela mRNA. Proces spajanja proučavan je na primjeru ovalbumina. Sadrži jedan egzon i 7 introna. Najprije se na DNA sintetizira pro-mRNA koja sadrži 7700 nukleotida. Zatim se broj nukleotida pro-mRNA smanjuje na 6800, zatim na 5600, 4850, 3800, 3400 itd. do 1372 nukleotida koji odgovaraju egzonu. MRNA koja sadrži 1372 nukleotida izlazi iz jezgre u citoplazmu, ulazi u ribosom i sintetizira odgovarajući polipeptid.

Sljedeća faza biosinteze - translacija - odvija se u citoplazmi na ribosomima uz sudjelovanje tRNA.

Prijenosne RNA se sintetiziraju u jezgri, ali funkcioniraju u slobodnom stanju u citoplazmi stanice. Jedna molekula tRNA sadrži 75-95 nukleotida i ima prilično složenu strukturu koja podsjeća na list djeteline. Ima četiri dijela koji su od posebne važnosti. Akceptorska "peteljka" nastaje komplementarnom vezom dva terminalna dijela tRNA. Ima 7 parova baza. 3'-kraj ove stabljike nešto je dulji i tvori jednolančanu regiju, koja završava sekvencom CCA sa slobodnom OH skupinom - akceptorskim krajem. Na ovaj kraj je pričvršćena prenosiva aminokiselina. Preostale tri grane su komplementarni upareni nukleotidni nizovi koji završavaju u nesparenim dijelovima koji tvore petlje. Sredina tih grana - antikodon - sastoji se od 5 pari i sadrži antikodon u središtu svoje petlje. Antikodon je 3 nukleotida komplementarna kodonu mRNA, koji kodira aminokiselinu koju ta tRNA prenosi do mjesta sinteze peptida.

Između akceptorske i antikodonske grane nalaze se dvije bočne grane. U svojim petljama sadrže modificirane baze - dihidrouridin (D-petlja) i triplet T ᴪC, gdje je ᴪ pseudouridin (T ᴪC-petlja). Između grana antikodona i T ᴪC nalazi se dodatna petlja, uključujući od 3-5 do 13-21 nukleotida.

Dodavanju aminokiseline na tRNA prethodi njezina aktivacija enzimom aminoacil-tRNA sintetazom. Ovaj enzim je specifičan za svaku aminokiselinu. Aktivirana aminokiselina veže se za odgovarajuću tRNA i ona je isporučuje u ribosom.

Središnje mjesto u prijevodu pripada ribosomima - ribonukleoproteinskim organelama citoplazme, kojih ima u mnogima u njoj. Veličina ribosoma u prokariotima je u prosjeku 30 * 30 * 20 nm, u eukariotima - 40 * 40 * 20 nm. Obično se njihove veličine određuju u jedinicama sedimentacije (S) - brzina taloženja tijekom centrifugiranja u odgovarajućem mediju. Kod bakterija E. coli ribosom ima veličinu 70S i sastoji se od 2 subčestice od kojih jedna ima konstantu 30S, druga 50S i sadrži 64% ribosomske RNA i 36% proteina.

Molekula mRNA izlazi iz jezgre u citoplazmu i veže se za malu podjedinicu ribosoma. Translacija započinje takozvanim početnim kodonom (inicijatorom sinteze) - AUG -. Kada tRNA preda ribosomu aktiviranu aminokiselinu, njen antikodon je vodikovom vezom vezan za nukleotide komplementarnog kodona mRNA. Akceptorski kraj tRNA s odgovarajućom aminokiselinom pričvršćen je na površinu velike podjedinice ribosoma. Nakon prve aminokiseline, druga tRNA isporučuje sljedeću aminokiselinu i tako se na ribosomu sintetizira polipeptidni lanac. Molekula mRNA obično djeluje na nekoliko (5-20) ribosoma odjednom, povezanih u polisome. Početak sinteze polipeptidnog lanca naziva se inicijacija, njegov rast naziva se elogacija. Slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu određen je slijedom kodona u mRNA. Sinteza polipeptidnog lanca prestaje kada se na mRNA pojavi jedan od kodona - terminatora - UAA -, - UAG - ili - UGA. Završetak sinteze određenog polipeptidnog lanca naziva se terminacija.

Utvrđeno je da se u životinjskim stanicama polipeptidni lanac produljuje za 7 aminokiselina u jednoj sekundi, a mRNA napreduje na ribosomu za 21 nukleotid. U bakterijama se taj proces odvija 2-3 puta brže.

Posljedično, sinteza primarne strukture proteinske molekule - polipeptidnog lanca - događa se na ribosomu u skladu s redoslijedom izmjene nukleotida u matričnoj ribonukleinskoj kiselini - mRNA.

Biosinteza (translacija) proteina najvažnija je faza u provedbi genetskog programa stanica, tijekom koje se informacije kodirane u primarnoj strukturi nukleinskih kiselina prevode u sekvencu aminokiselina sintetiziranih proteina. Drugim riječima, prijevod je prijevod četveroslovnog (prema broju nukleotida) "jezika" nukleinskih kiselina u dvadesetslovni (prema broju proteinogenih aminokiselina) "jezik" proteina. Prijevod se provodi u skladu s pravilima genetskog koda.

Važnost M. Nirenberg i J. Mattei, a zatim S. Ochoa i G. Korans, koje su započeli 1961., morali su otkriti genetski kod. u SAD-u. Razvili su metodu i eksperimentalno ustanovili slijed nukleotida u kodonima mRNA koji kontroliraju mjesto dane aminokiseline u polipeptidnom lancu. U okruženju bez stanica koje sadrži sve aminokiseline, ribosome, tRNA, ATP i enzime, M. Nirenberg i J. Mattei predstavili su umjetno sintetiziran biopolimer tipa mRNA, koji je lanac identičnih nukleotida - UUU - UUU - UUU - UUU - itd. biopolimer je kodirao sintezu polipeptidnog lanca koji sadrži samo jednu aminokiselinu, fenilalanin; takav se lanac naziva polifenilalanin. Ako se mRNA sastoji od kodona koji sadrže nukleotide s dušikovom bazom citozin - CCC - CCC - CCC - CCC -, tada se sintetizira polipeptidni lanac koji sadrži aminokiselinu prolin - poliprolin. Umjetni mRNA biopolimeri koji sadrže kodone - AGU - AGU - AGU - AGU - sintetizirali su polipeptidni lanac iz aminokiseline serin - poliserin itd.

Obrnuta transkripcija.

Reverzna transkripcija je proces formiranja dvolančane DNA na jednolančanoj RNA šabloni. Taj se proces naziva obrnuta transkripcija, jer se prijenos genetske informacije odvija u "obrnutom" smjeru u odnosu na transkripciju.

Reverzna transkriptaza (revertaza ili RNA-ovisna DNA polimeraza) je enzim koji katalizira sintezu DNA na RNA šabloni u procesu koji se naziva reverzna transkripcija. Reverzna transkripcija je posebno potrebna za provođenje životnog ciklusa retrovirusa, npr. , viruse humane imunodeficijencije i T-stanični ljudski limfom tipa 1 i 2. Nakon što virusna RNA uđe u stanicu, reverzna transkriptaza sadržana u virusnim česticama sintetizira joj komplementarnu DNA, a zatim dovršava drugi lanac na tom lancu DNA, kao na Retrovirusi su virusi koji sadrže RNA, a čiji životni ciklus uključuje fazu stvaranja DNA reverznom transkriptazom i njezino uvođenje u genom stanice domaćina u obliku provirusa.

Ne postoji željeno mjesto za uvođenje provirusa u genom. Zbog toga ga je moguće klasificirati kao mobilni genetski element.Retrovirus sadrži dvije identične molekule RNA. Na kraju od 5" nalazi se kapica, a na kraju od 3" poli A rep. Enzim reverzne transkriptaze nosi virus sa sobom.

Genom retrovirusa sadrži 4 gena: nukleoidni gag protein, pol reverzna transkriptaza, env kapsid (ljuska) protein, onkogen. str5 = str3-kratko terminalno ponavljanje; U5, U3-jedinstvene sekvence, PB (primer binding site) - početno mjesto vezanja. tRNA sjedi na RV (zbog komplementarnosti) i služi kao sjeme za sintezu DNA Sintetizira se mali komadić DNA.

Reverzna transkriptaza, koja također posjeduje aktivnost RNaze H, uklanja RNA u hibridu s DNA, a zbog identičnosti str3 i str5, ovo jednolančano područje DNA stupa u interakciju s 3'-krajom druge molekule RNA, koja služi kao predložak za nastavak sinteze lanca DNA.

Tada se RNA predložak uništava i komplementarni lanac DNA gradi duž rezultirajućeg lanca DNA.

Rezultirajuća molekula DNA duža je od RNA. Sadrži LTR (U3 str 3(5) U5). U obliku provirusa nalazi se u genomu stanice domaćina. Tijekom mitoze i mejoze prenosi se na stanice kćeri i potomke.

Neki virusi (kao što je HIV, koji uzrokuje AIDS) imaju sposobnost transkripcije RNK u DNK. HIV ima RNA genom koji se integrira u DNA. Kao rezultat toga, DNA virusa može se kombinirati s genomom stanice domaćina. Glavni enzim odgovoran za sintezu DNK iz RNK zove se reverzetaza. Jedna od funkcija reverzaze je stvaranje komplementarne DNA (cDNA) iz virusnog genoma. Pridruženi enzim ribonukleaza H cijepa RNA, a reverzetaza sintetizira cDNA iz dvostruke spirale DNA. cDNA se integrazom integrira u genom stanice domaćina. Rezultat je sinteza virusnih proteina od strane stanice domaćina, koji stvaraju nove viruse.

Središnja dogma molekularne biologije - je protok informacija iz DNK kroz RNA na protein : informacija se prenosi s nukleinskih kiselina na proteine, ali ne i obrnuto. Pravilo je formulirao Francis Crick 1958. Prijenos genetskih informacija s DNA na RNA i s RNA na protein univerzalan je za sve stanične organizme bez iznimke i u osnovi je biosinteze makromolekula. Replikacija genoma odgovara informacijskom prijelazu DNK → DNK. U prirodi postoje i prijelazi RNA → RNA i RNA → DNA (na primjer, kod nekih virusa).

DNA, RNA i proteini su linearni polimeri, odnosno svaki monomer koji sadrže spaja se s najviše dva druga monomera. Niz monomera kodira informaciju čija su pravila prijenosa opisana središnjom dogmom.

Općenito - nalazi se u većini živih organizama; Posebne - javljaju se kao iznimka, u virusima i u mobilnim elementima genoma ili u uvjetima biološkog eksperimenta; Nepoznato - nije pronađeno.

replikacija DNK (DNK → DNK)Transkripcija (DNA → RNA)Translacija (RNA → protein) Ribosomi tijekom translacije čitaju zrelu mRNA. Kompleksi inicijacijskih i elongacijskih faktora isporučuju aminoacilirane prijenosne RNA u kompleks mRNA-ribosom.

Reverzna transkripcija (RNA → DNA) prijenos informacija s RNK na DNK, proces koji je obrnut od normalne transkripcije, a provodi ga enzim reverzna transkriptaza. Javlja se kod retrovirusa kao što je HIV. replikacija RNA (RNA → RNA) kopiranje RNA lanca u njegov komplementarni RNA lanac pomoću enzima RNA ovisne RNA polimeraze. Virusi koji sadrže jednolančanu (na primjer, virus slinavke i šapa) ili dvolančanu RNA repliciraju se na sličan način. Izravna translacija proteina na DNK šablonu (DNK → protein) Prevođenje uživo dokazano je u ekstraktima stanica E. coli koji su sadržavali ribosome, ali ne i mRNA. Takvi su ekstrakti sintetizirali proteine iz DNK unesene u sustav, a antibiotik neomicin pojačao je taj učinak.

11. Vrste matrične sinteze kao središnji proces u prijenosu, pohrani i implementaciji nasljednog materijala.

matrica priroda sinteze nukleinskih kiselina i proteina osigurava visoka točnost reprodukcije informacija .

genetski informacija genotip definira fenotipski znakovi ćelije genotip prelazi u fenotip .

Ovaj smjer protoka informacija uključuje tri vrstematrica sinteze:

1. Sinteza DNK - replikacija

2. sinteza RNA - transkripcija

3. sinteza proteina - emitirati

1) Replikacija DNK (DNK → DNK) točna duplikacija (replikacija) DNA. Replikaciju provodi kompleks proteina koji odmotavaju kromatin, zatim dvostruku spiralu. Nakon toga, DNA polimeraza i njezini povezani proteini grade identičnu kopiju na svakom od dva lanca. Reprodukcijaizvor genetskog materijala u generacijama.2) Transkripcija (DNA → RNA) biološki proces kojim se informacija sadržana u dijelu DNA kopira na sintetiziranu molekulu mRNA. Transkripciju provode transkripcijski faktori i RNA polimeraza. 3) Translacija (RNA → protein) Genetske informacije se prevode u polipeptidne lance. Kompleksi faktora inicijacije i faktora elongacije isporučuju aminoacilirane prijenosne RNA u kompleks mRNA-ribosom. 4) U posebnim slučajevima, RNA se može prepisati u obliku DNA (reverzna transkripcija) i također kopirati u obliku RNA (replikacija), ali protein nikada ne može biti obrazac za nukleinske kiseline.

Popravak- ovo je matrica sinteza koja ispravlja pogreške u strukturi DNA , opcija ograničena replikacija. Obnavlja početni struktura DNA. Matrica je zaplet netaknuta niti DNK.

Struktura nukleotida. Prostorni izomeri (2'-endo-, 3'-endo-, itd., anti, sin)

NUKLEOTID- složena kemijska skupina koja se nalazi u prirodnom stanju. Nukleotidi su građevni blokovi za NUKLEINSKE kiseline (DNA i RNA). Nukleotidi su građeni od tri komponente: pirimidinske ili purinske baze, pentoze i fosforne kiseline. Nukleotidi su međusobno povezani u lanac fosfodiesterskom vezom. Nastaje uslijed esterifikacije OH skupine C-3` pentoze jednog nukleotida i OH skupine fosfatnog ostatka drugog nukleotida. Kao rezultat toga, jedan od krajeva polinukleotidnog lanca završava slobodnim fosfatom (P-kraj ili 5'-kraj). S druge strane, postoji neesterificirana OH skupina na C-3'pentozi (3'-kraj). U živim stanicama također se nalaze slobodni nukleotidi, predstavljeni u obliku različitih koenzima, koji uključuju ATP.

Svih 5 heterocikličkih baza uključenih u sastavne nukleinske kiseline imaju ravnu konformaciju, ali to je energetski nepovoljno. Stoga se u polinukleotidima ostvaruju 2 konformacije C3`-endo i C2`-endo. C1, 0 i C4 nalaze se u istoj ravnini, C2 i C3 su u endo konformaciji kada se iznesu iznad ove ravnine, tj. u pravcu komunikacije S4-S5.

Najvažnija značajka u određivanju konformacije nukleotidne jedinice je međusobni raspored ugljikohidratnog i heterocikličkog dijela koji je određen kutom zakreta oko N-glikozidne veze. Postoje 2 područja dopuštenih konformacija, sin- i anti-.

Sva živa bića ovise o tri osnovne molekule za gotovo sve svoje biološke funkcije. Te molekule su DNA, RNA i protein. Dvije niti DNA rotiraju u suprotnim smjerovima i nalaze se jedna pored druge (antiparalelno). Ovo je niz od četiri dušične baze usmjerene duž okosnice koja kodira biološke informacije. Prema genetskom kodu, RNA lanci se pretvaraju kako bi odredili slijed aminokiselina u proteinima. Ovi lanci RNK izvorno su napravljeni korištenjem lanaca DNK kao predloška, proces koji se naziva transkripcija.

Bez DNK, RNK i proteina ne bi postojao biološki život na Zemlji. DNK je inteligentna molekula koja kodira kompletan skup genetskih uputa (genom) potrebnih za sastavljanje, održavanje i reprodukciju svakog stvorenje. RNA igra više vitalnih uloga u kodiranju, dekodiranju, regulaciji i izražavanju genetike. Glavna dužnost RNA je stvaranje proteina prema skupovima uputa kodiranih u staničnoj DNA.

DNK se sastoji od šećera, dušične baze i fosfatne skupine. RNA je ista.

U DNK, dušičnu bazu čine nukleinske kiseline: citozin (C), gvanin (G), adenin (A) i timin (T). Metafizički, svaka od ovih nukleinskih kiselina povezana je s elementarnim tvarima planeta: zrakom, vodom, vatrom i zemljom. Kada zagadimo ova četiri elementa na Zemlji, zagadimo odgovarajuću nukleinsku kiselinu u našoj DNK.

Međutim, u RNK dušičnu bazu čine nukleinske kiseline: citozin (C), gvanin (G), adenin (A) i uracil (U). Osim toga, svaka od RNA nukleinskih kiselina povezana je s elementarnim tvarima planeta: zrakom, vodom, vatrom i zemljom. I u DNK i u RNK, mitohondrijska DNK odgovara petom osnovnom elementu kozmičkom eteru, izlazeći t samo od majke. Ovo je primjer alotropije, koja je značajka male količine kemijski elementi biti u dva ili više različitih oblika, poznatih kao alotropi tih elemenata. Alotropi su različite strukturne modifikacije nekog elementa. Naš DNK je alotrop četiri osnovna planetarna elementa.

Glavna biološka funkcija dušikovih baza u DNK je povezivanje nukleinskih kiselina. Adenin se uvijek spaja s timinom, a gvanin se uvijek spaja s citozinom. Poznate su kao uparene baze. Uracil je prisutan samo u RNK, zamjenjujući timin i spajajući se s adeninom.

I RNA i DNA koriste sparivanje baza (muško + žensko) kao dodatni jezik koji se može pretvoriti u bilo kojem smjeru između DNA i RNA djelovanjem odgovarajućih enzima. Ovaj muško-ženski jezik ili struktura uparivanja baza osigurava pričuvnu kopiju svih genetskih informacija kodiranih unutar dvolančane DNK.

Obrnuta dvostruka baza

Sve DNA i RNA funkcioniraju na rodnom principu sparivanja baza, stvarajući vodikovu vezu. Uparene baze moraju se spojiti u nizu, dopuštajući interakciju DNK i RNK (prema izvornom dizajnu naših 12 niti DNK, Dijamantno sunčano tijelo) i također dopuštajući RNK da proizvodi funkcionalne proteine koji grade veze koje sintetiziraju i popravljaju DNK dvojnik zavojnica. Ljudska DNK je oštećena mutacijom parova baza i promjenom parova za uređivanje sekvenci ili umetaka od strane konstruiranih organizama kao što je virus. Intervencija u uparenim osnovama odnosi se na tehnologiju rodne podjele obrnute mreže Nefila (NRG), koja utječe na sav muški i ženski jezik i njihove odnose. Kopije DNK nastaju spajanjem podjedinica nukleinske kiseline s muško-ženskim parom baza na svakom lancu originalne molekule DNK. Takva se veza uvijek javlja u određenim kombinacijama. Promjena osnovnog spoja DNA, kao i mnoge razine genetske modifikacije i genetske kontrole, doprinose potiskivanju sinteze DNA. Ovo je namjerno potiskivanje aktivacije 12 DNK lanaca izvornog nacrta, Silicijske matrice, sastavljene i izgrađene od proteina. Ovo genetsko potiskivanje provodi se agresivno od kataklizme Atlantide. U izravnoj je vezi s potiskivanjem sjedinjenja hijerogamije, što se postiže pravilnim povezivanjem baza DNK, pomoću kojih je moguće stvarati i sastavljati proteine za obnavljanje vatrenih slova DNK.

Uređivanje RNA s aspartamom

Jedan primjer genetske modifikacije i eksperimentiranja s populacijom je uporaba aspartama*. Aspartam se kemijski sintetizira iz aspartata, koji narušava funkciju uracil-timinske veze u DNK, a također smanjuje funkcije sinteze proteina RNK i komunikacije između RNK i DNK. Uređivanje RNK dodavanjem ili uklanjanjem uracila i timina rekodiralo je stanične mitohondrije, u kojima je oštećenje mitohondrija doprinijelo neurološkim bolestima. Timin je snažan zaštitnik integriteta DNK. Osim toga, smanjenje uracila proizvodi supstrat aspartat, ugljični dioksid i amonijak.

Ometanje ciklusa dušika

Kao rezultat industrijske revolucije, razmještanja vojnog kompleksa putem NEA kontakata, ukupni ciklus dušika značajno je promijenjen tijekom prošlog stoljeća. Dok je dušik neophodan za sav poznati život na Zemlji, bilo je ratova za fosilna goriva koje je NAA namjerno forsirala, zagađujući Zemlju i oštećujući DNK. Dušik je sastavni dio svih aminokiselina koje čine proteine i prisutan je u bazama koje čine nukleinske kiseline RNK i DNK. Međutim, vođenjem ratova oko fosilnih goriva, forsiranjem korištenja motora unutarnje izgaranje, stvaraju kemijska gnojiva i zagađuju okoliš vozila i industrije, ljudi su pridonijeli ozbiljnoj toksičnosti dušika u biološkim oblicima. Dušikov oksid, ugljični dioksid, metan, amonijak - sve to stvara staklenički plin koji truje Zemlju, piti vodu i oceanima. Ova kontaminacija uzrokuje oštećenje i mutaciju DNK.

Elementarna promjena tijela boli

Tako su mnogi od nas doživjeli elementarne promjene u krvi, dijelovima tijela (osobito na površini kože koja reagira na promjene u krvi) i duboke promjene u našim stanicama i tkivima. Revitalizacija materije kao posljedica magnetskih promjena prodire i u razine našeg emocionalno-elementarnog tijela, značajno utječući na stanične reakcije i memoriju pohranjenu u Instinktivnom tijelu (Tijelu boli).

Ovaj novi ciklus tjera svakoga od nas da obrati pozornost na naše instinktivno tijelo, naše emocionalno-elementarno bolno tijelo i ono što mu se događa. Odnos solarnih i lunarnih sila i njihov zajednički učinak na polaritete sila planetarnog tijela prilagođava se ovom utjecaju na magnetsko polje.

Nažalost, nerazumijevanje viših principa Prirodnog zakona rezultira velikim kaosom i patnjom za one koji ustraju u prepuštanju destrukciji, podjelama i nasilju, bez obzira na metode koje se koriste.

Međutim, masovni egzodus lunarnih sila, bića lunarnog lanca, palih anđela s našeg planeta i Sunčev sustav trenutno u tijeku. Kako je solarni sustav u karanteni, oni koji su uzašli (ili čista srca) doživjet će duboko preusmjeravanje svojih svetih energetskih centara s lunarnih na solarne utjecaje. Ova bifurkacija solarnih i lunarnih sila nastavlja se mijenjati ne samo u emocionalno-elementarnom tijelu, već iu sakralnom centru i svim reproduktivnim organima. Donosi prilagodbe ili uvide u mnoga pitanja povezana sa seksualnom patnjom koja su programirana na temelju skrivenih povijesti povezanih s entitetima lunarnog lanca. Majčini magnetski skupovi naredbi i mitohondrije vraćaju Solarnu ženstvenost i njihovoj zemaljskoj djeci.

sinteza DNA

Razumijevajući da se naše emocionalno-elementarno tijelo kreće od atoma temeljenih na ugljiku prema elementima viših temelja putem visokofrekventne aktivacije i planetarnih magnetskih promjena, možemo povezati točkice u duhovnom razvoju vlastitih tijela povezanih s osobnim alkemijskim procesima. U obnovi sofijskog tijela, alkemijska transformacija naše evolucije svijesti stapa se sa znanstvenim razumijevanjem sinteze DNK. Sinteza DNK jednako je važna kao i aktivacija DNK, koja igra važnu i izravnu ulogu u duhovnom uzašašću. Majka vraća zapis mitohondrijske DNK kroz preokret magnetskih struja, vraćajući nacrt naše krvi, mozga i živčanog sustava u bolje funkcioniranje s našom istinskom izvornom DNK.

*ALI spartam je genetski modificirana kemikalija koja se distribuira i prodaje kao dodatak prehrani

Prijevod: Oreanda Web