რნმ არის უჯრედის მოლეკულური გენეტიკური მექანიზმების აუცილებელი კომპონენტი. რიბონუკლეინის მჟავების შემცველობა მისი მშრალი წონის რამდენიმე პროცენტია და ამ რაოდენობის დაახლოებით 3-5% მოდის მესინჯერ რნმ-ზე (mRNA), რომელიც უშუალოდ მონაწილეობს ცილის სინთეზში, რაც ხელს უწყობს გენომის განხორციელებას.
მრნმ-ის მოლეკულა კოდირებს გენიდან წაკითხული ცილის ამინომჟავის თანმიმდევრობას. ამიტომ, მატრიცის რიბონუკლეინის მჟავას სხვაგვარად უწოდებენ საინფორმაციო (mRNA).
ზოგადი მახასიათებლები
ყველა რიბონუკლეინის მჟავების მსგავსად, მესინჯერი რნმ არის რიბონუკლეოტიდების ჯაჭვი (ადენინი, გუანინი, ციტოზინი და ურაცილი), რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან ფოსფოდიესტერული ბმებით. ყველაზე ხშირად, mRNA-ს აქვს მხოლოდ პირველადი სტრუქტურა, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში მას აქვს მეორადი სტრუქტურა.
უჯრედში არის ათიათასობით mRNA სახეობა, რომელთაგან თითოეული წარმოდგენილია 10-15 მოლეკულით, რომლებიც შეესაბამება დნმ-ის კონკრეტულ ადგილს. mRNA შეიცავს ინფორმაციას ერთი ან მეტის სტრუქტურის შესახებბაქტერიები) ცილები. ამინომჟავების თანმიმდევრობა წარმოდგენილია mRNA მოლეკულის კოდირების რეგიონის სამეულებად.
ბიოლოგიური როლი
მესენჯერ რნმ-ის მთავარი ფუნქციაა გენეტიკური ინფორმაციის დანერგვა დნმ-დან ცილის სინთეზის ადგილზე მისი გადატანით. ამ შემთხვევაში, mRNA ასრულებს ორ ამოცანას:
- გადაწერს ინფორმაციას გენომიდან ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებ, რომელიც ხორციელდება ტრანსკრიფციის პროცესში;
- ურთიერთქმედება ცილის სინთეზირებელ აპარატთან (რიბოსომები), როგორც სემანტიკური მატრიცა, რომელიც განსაზღვრავს ამინომჟავების თანმიმდევრობას.
სინამდვილეში, ტრანსკრიფცია არის რნმ-ის სინთეზი, რომელშიც დნმ მოქმედებს როგორც შაბლონი. თუმცა, მხოლოდ მესინჯერ რნმ-ის შემთხვევაში აქვს ამ პროცესს გენიდან ცილის შესახებ ინფორმაციის გადაწერის მნიშვნელობა.
ეს არის mRNA, რომელიც არის მთავარი შუამავალი, რომლის მეშვეობითაც ხდება გენოტიპიდან ფენოტიპამდე გზა (დნმ-რნმ-პროტეინი).
მრნმ-ის სიცოცხლის ხანგრძლივობა უჯრედში
მესენჯერი რნმ უჯრედში ძალიან მოკლე დროში ცხოვრობს. ერთი მოლეკულის არსებობის პერიოდი ხასიათდება ორი პარამეტრით:
- ფუნქციური ნახევარგამოყოფის პერიოდი განისაზღვრება mRNA-ს შაბლონად მუშაობის უნარით და იზომება მოლეკულაზე სინთეზირებული ცილის რაოდენობის შემცირებით. პროკარიოტებში ეს მაჩვენებელი დაახლოებით 2 წუთია. ამ პერიოდში სინთეზირებული ცილის რაოდენობა განახევრდება.
- ქიმიური ნახევარგამოყოფის პერიოდი განისაზღვრება მესინჯერი რნმ-ის მოლეკულების შემცირებით, რომლებსაც შეუძლიათ ჰიბრიდიზაცია.(დამატებითი ნაერთი) დნმ-ით, რომელიც ახასიათებს პირველადი სტრუქტურის მთლიანობას.
ქიმიური ნახევარგამოყოფის პერიოდი ჩვეულებრივ უფრო გრძელია ვიდრე ფუნქციური ნახევარგამოყოფის პერიოდი, ვინაიდან მოლეკულის უმნიშვნელო საწყისი დეგრადაცია (მაგალითად, რიბონუკლეოტიდის ჯაჭვის ერთჯერადი რღვევა) ჯერ არ აფერხებს ჰიბრიდიზაციას დნმ-თან, მაგრამ უკვე აფერხებს ცილებს. სინთეზი.
ნახევარგამოყოფის პერიოდი სტატისტიკური ცნებაა, ამიტომ კონკრეტული რნმ-ის მოლეკულის არსებობა შეიძლება ამ მნიშვნელობაზე მნიშვნელოვნად მაღალი ან დაბალი იყოს. შედეგად, ზოგიერთ mRNA-ს აქვს დრო რამდენჯერმე გადათარგმნისთვის, ზოგი კი იშლება ერთი ცილის მოლეკულის სინთეზის დასრულებამდე.
დეგრადაციის თვალსაზრისით, ევკარიოტული mRNA-ები ბევრად უფრო სტაბილურია, ვიდრე პროკარიოტული (ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 6 საათია). ამ მიზეზით, მათი იზოლირება ბევრად უფრო ადვილია უჯრედიდან ხელუხლებელი.
mRNA სტრუქტურა
მესენჯერი რნმ-ის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა მოიცავს გადათარგმნილ რეგიონებს, რომლებშიც დაშიფრულია ცილის პირველადი სტრუქტურა და არაინფორმაციულ რეგიონებს, რომელთა შემადგენლობა განსხვავდება პროკარიოტებში და ევკარიოტებში.
კოდირების რეგიონი იწყება საწყისი კოდონით (AUG) და მთავრდება ერთ-ერთი შეწყვეტის კოდონით (UAG, UGA, UAA). უჯრედის ტიპის მიხედვით (ბირთვული ან პროკარიოტული), მესინჯერი რნმ შეიძლება შეიცავდეს ერთ ან მეტ მთარგმნელობით რეგიონს. პირველ შემთხვევაში მას მონოცისტრონიკს უწოდებენ, ხოლო მეორეში - პოლიცისტრონულს. ეს უკანასკნელი დამახასიათებელია მხოლოდ ბაქტერიებისა და არქეებისთვის.
მრნმ-ის სტრუქტურისა და ფუნქციონირების თავისებურებები პროკარიოტებში
ტრანსკრიფციის პროცესები პროკარიოტებშიდა თარგმანი ერთდროულად ხდება, ამიტომ მესინჯერ რნმ-ს აქვს მხოლოდ პირველადი სტრუქტურა. ისევე, როგორც ევკარიოტებში, ის წარმოდგენილია რიბონუკლეოტიდების წრფივი თანმიმდევრობით, რომელიც შეიცავს ინფორმაციულ და არაკოდირებულ რეგიონებს.
ბაქტერიებისა და არქეების mRNA-ების უმეტესობა არის პოლიცისტრონული (შეიცავს რამდენიმე კოდირების რეგიონს), რაც განპირობებულია პროკარიოტული გენომის ორგანიზაციის თავისებურებით, რომელსაც აქვს ოპერონის სტრუქტურა. ეს ნიშნავს, რომ ინფორმაცია რამდენიმე ცილაზე დაშიფრულია ერთ დნმ-ის ტრანსკრიპტონში, რომელიც შემდგომში გადადის რნმ-ში. მესინჯერ რნმ-ის მცირე ნაწილი მონოცისტრონულია.
ბაქტერიული mRNA-ს გადაუთარგმნელი უბნები წარმოდგენილია:
- ლიდერის თანმიმდევრობა (მდებარეობს 5`-ბოლოზე);
- თრეილერის (ან დასასრულის) თანმიმდევრობა (მდებარეობს 3`-ბოლოზე);
- გადაუთარგმნელი ინტერცისტრონული რეგიონები (სპეისერები) - მდებარეობს პოლიცისტრონული რნმ-ის კოდირების რეგიონებს შორის.
ინტერცისტრონული თანმიმდევრობების სიგრძე შეიძლება იყოს 1-2-დან 30 ნუკლეოტიდამდე.
ევკარიოტული mRNA
ევკარიოტული mRNA ყოველთვის მონოცისტრონულია და შეიცავს არაკოდირების უფრო რთულ ზონებს, რომლებიც მოიცავს:
- cap;
- 5`-გადაუთარგმნელი არე (5`NTR);
- 3`-გადაუთარგმნელი არე (3`NTR);
- პოლიადენილის კუდი.
მესენჯერი რნმ-ის გენერალიზებული სტრუქტურა ევკარიოტებში შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორცსქემები ელემენტების შემდეგი თანმიმდევრობით: ქუდი, 5`-UTR, AUG, ნათარგმნი რეგიონი, გაჩერების კოდონი, 3`UTR, პოლი-A-კუდი.
ევკარიოტებში ტრანსკრიფციის და თარგმნის პროცესები გამოყოფილია როგორც დროში, ასევე სივრცეში. მესინჯერი რნმ იძენს თავსახურს და პოლიადენილის კუდს მომწიფებისას, რასაც დამუშავება ეწოდება, შემდეგ კი ბირთვიდან ციტოპლაზმაში ტრანსპორტირდება, სადაც კონცენტრირებულია რიბოსომები. დამუშავება ასევე წყვეტს ინტრონებს, რომლებიც გადაეცემა რნმ-ს ევკარიოტული გენომიდან.
სად სინთეზირდება რიბონუკლეინის მჟავები
რნმ-ის ყველა ტიპი სინთეზირდება დნმ-ზე დაფუძნებული სპეციალური ფერმენტებით (რნმ პოლიმერაზები). შესაბამისად, ამ პროცესის ლოკალიზაცია პროკარიოტულ და ეუკარიოტულ უჯრედებში განსხვავებულია.
ევკარიოტებში ტრანსკრიფცია ხორციელდება ბირთვის შიგნით, რომელშიც დნმ კონცენტრირებულია ქრომატინის სახით. ამავდროულად, ჯერ სინთეზირდება პრე-მრნმ, რომელიც გადის რიგ მოდიფიკაციას და მხოლოდ ამის შემდეგ ტრანსპორტირდება ციტოპლაზმაში.
პროკარიოტებში რიბონუკლეინის მჟავების სინთეზის ადგილი არის ციტოპლაზმის რეგიონი, რომელიც ესაზღვრება ნუკლეოიდს. რნმ-ის სინთეზირებადი ფერმენტები ურთიერთქმედებენ ბაქტერიული ქრომატინის დესპირალიზებულ მარყუჟებთან.
ტრანსკრიფციის მექანიზმი
მესენჯერი რნმ-ის სინთეზი ეფუძნება ნუკლეინის მჟავების კომპლემენტარობის პრინციპს და ხორციელდება რნმ პოლიმერაზებით, რომლებიც კატალიზებენ ფოსფოდიესტერული კავშირის დახურვას რიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატებს შორის.
პროკარიოტებში mRNA სინთეზირდება იგივე ფერმენტით, როგორც სხვა სახეობებირიბონუკლეოტიდები და ევკარიოტებში რნმ პოლიმერაზა II.
ტრანსკრიფცია მოიცავს 3 ეტაპს: დაწყება, გახანგრძლივება და დასრულება. პირველ ეტაპზე, პოლიმერაზა მიმაგრებულია პრომოტორზე, სპეციალიზებულ ადგილას, რომელიც წინ უძღვის კოდირების თანმიმდევრობას. დრეკადობის ეტაპზე ფერმენტი აყალიბებს რნმ-ის ჯაჭვს ჯაჭვში ნუკლეოტიდების დამატებით, რომლებიც ურთიერთქმედებენ დნმ-ის შაბლონის ჯაჭვთან.
