РНКнын белок синтезиндеги ролу
Белок синтези – тирүү клеткалардын өсүшүнө, өздөрүн калыбына келтирүүсүнө жана ар кандай биологиялык функцияларды аткаруусуна мүмкүндүк берген фундаменталдык процесс. Бул процесстин артында РНК (рибонуклеин кислотасы) ДНКда сакталган генетикалык маалымат менен клеткалардын ичиндеги белоктордун пайда болушунун ортосундагы байланыш катары борбордук ролду ойнойт. РНКсыз генетикалык кодду ферменттер, гормондор жана клеткалардын структуралык компоненттери сыяктуу функционалдык молекулаларга "которууга" болбойт . Бул макалада РНКнын белок синтезиндеги ролу, ага катышкан РНКнын түрлөрү жана процесстин негизги этаптары талкууланат.
РНК генетикалык маалыматты алып жүрүүчү катары
ДНК генетикалык маалыматты азоттук негиздер түрүндө сактайт. Бирок, ДНК негизинен клетка ядросунда ( эукариоттук клеткаларда ) жайгашкан жана белокторду жасоо үчүн түздөн-түз колдонулбайт. РНК дал ушул жерде пайда болот: ал генетикалык маалыматтын жумушчу көчүрмөсү катары иштейт. ДНКга салыштырмалуу, РНКнын бир нече маанилүү айырмачылыктары бар, мисалы, рибоза кантын колдонуу, урацилди (U) тимин (T) менен алмаштыруу жана жалпысынан бир жиптүү болуу. Бул касиеттер РНКны белок синтези учурунда ар кандай клеткалык компоненттер менен өз ара аракеттенүүдө ийкемдүү кылат.
РНКнын катышкан түрлөрү
Белок синтезине түздөн-түз катышкан РНКнын үч негизги түрү бар: мРНК, тРНК жана рРНК. Үчөө тең ДНКдан маалыматты туура аминокислота ырааттуулугуна которуу үчүн координацияда иштешет.
1. мРНК (кабарчы РНК)
мРНК – кабарчы РНК. Анын функциясы – генетикалык маалыматты ДНКдан белоктор чогулган рибосомаларга жеткирүү. мРНКда ар бири аминокислотаны же токтотуу сигналын билдирген үч азоттуу негиздерден турган топтордон турган кодондордун ырааттуулугу бар. Башкача айтканда, мРНК – бул рибосомалардын белокторду чогултуу үчүн окуган "скрипти".
Эукариоттук клеткаларда жаңы пайда болгон мРНК ядродон чыгаардан мурун кайра иштетүүдөн өтөт. Бул процесс 5' капкакты кошууну, 3' учуна поли-А куйругун кошууну жана интрондорду алып салуу жана экзондорду бириктирүү үчүн сплайсингди камтыйт. Бул кайра иштетүү мРНКнын туруктуулугун жогорулатат жана анын туура которулушун камсыздайт.
2. тРНК (трансфердик РНК)
тРНК рибосомага аминокислоталарды "ташуучу" катары кызмат кылат. Ар бир тРНКнын антикодону бар, мРНКдагы кодонго комплементациялоочу үч негиз. Мындан тышкары, тРНК экинчи учунда белгилүү бир аминокислотаны ташыйт. Антикодон рибосомадагы тиешелүү кодонго туш болгондо, тРНК өзү алып жүргөн аминокислотаны өсүп жаткан полипептид чынжырына жайгаштырат.
tRNAнын аминокислоталарды ташууда тактыгы абдан маанилүү. Бул процессте аминоацил-tRNA синтетаза ферменти жардам берет, ал tRNAны туура аминокислоталар менен "жүктөйт". Эгерде ката кетсе, пайда болгон белоктун түзүлүшү жана функциясы бузулушу мүмкүн.
3. рРНК (рибосомалык РНК)
рРНК – белок синтези жүрүүчү органеллалар болгон рибосомалардын негизги компоненти. Рибосомалар рРНКдан жана рибосомалык белоктордон турат. рРНК рибосомалардын структуралык алкагы катары гана кызмат кылбастан, каталитикалык жөндөмгө да ээ. Көптөгөн организмдерде рРНК химиялык реакцияларды тездете алган рибозим, РНК катары иштейт. Белок синтезинде рРНК белоктун пайда болушунун негизги кадамы болгон аминокислоталардын ортосундагы пептиддик байланыштардын пайда болушуна жардам берет.
Транскрипция этабы: ДНКдан мРНКнын пайда болушу
Белок синтези транскрипциядан, ДНК маалыматын мРНКга көчүрүү процессинен башталат. Транскрипция РНК-полимераза ферменти ДНКдагы промоторго жабышып, андан кийин ДНК спиралын чечип, комплементардуу базалык жупташуунун негизинде РНК чынжырын чогултканда пайда болот. Эгерде ДНКда А негизи болсо, РНК U кошот; эгер ДНКда Т негизи болсо, РНК А кошот; С G менен жупташат жана тескерисинче.
Транскрипция эукариоттордо пре-мРНКны пайда кылат, ал андан кийин жетилген мРНКга айландырылат. Иштетүү аяктагандан кийин, мРНК ядродон ядро тешикчелери аркылуу чыгып, цитоплазмага кирет, ал жерде рибосомалар жайгашкан.
Трансляция этабы: мРНКны белокко айландыруу
мРНК цитоплазмага киргенден кийин, трансляция процесси башталат. Трансляция рибосомада жүрөт жана үч негизги этаптан турат: инициация, элонгация жана терминация. Инициация этабында рибосома мРНКны таанып, белок синтезинин башталышын билдирген баштапкы кодонду (адатта AUG) издейт. AUG кодону ошондой эле метионин аминокислотасын коддойт, ошондуктан метионин көбүнчө полипептид чынжырындагы биринчи аминокислота болуп саналат.
Узаруу фазасында рибосома мРНК боюнча жылып, кодондорду бирден окуйт. Тийиштүү тРНК рибосомага кирип, туура аминокислотаны алып жүрөт. Андан кийин рибосома жаңы аминокислота менен өсүп жаткан полипептид чынжырынын ортосунда пептиддик байланыш түзөт. Бул процесс кайталанып, мРНК кодондорунун ырааттуулугуна ылайык полипептид чынжырын узартат.
Акыркы этап - бул терминация, ал рибосома стоп-кодонго (UAA, UAG же UGA) туш болгондо пайда болот. Стоп-кодон аминокислотаны коддобойт, тескерисинче, трансляциянын аякташын билдирет. Терминация факторлору полипептид чынжырын рибосомадан чыгарууга жардам берет. Андан кийин полипептид үч өлчөмдүү түзүлүшкө бүктөлөт жана функционалдык белокко айлануу үчүн посттрансляциялык модификацияларга дуушар болушу мүмкүн.
Белок синтезин жөнгө салууда башка РНКлардын ролу
мРНК, тРНК жана рРНКдан тышкары, белок синтезин жөнгө салууда кыйыр, бирок чечүүчү ролду ойногон башка РНК түрлөрү бар , мисалы, miRNA (микроРНК) жана siRNA (кичинекей тоскоолдук кылуучу РНК). Бул кичинекей РНКлар мРНКга жабышып, трансляцияны токтото алат же анын деградациясын баштайт. Ошентип, клеткалар белгилүү бир белоктун качан жана канча өлчөмдө өндүрүлөрүн көзөмөлдөй алышат. Бул жөнгө салуу организмдин өнүгүшү , стресске жооп кайтаруу жана керексиз белок өндүрүшүнүн алдын алуу үчүн абдан маанилүү .
РНКнын жашоо үчүн мааниси
РНКнын белок синтезиндеги ролу бул молекуланы жашоонун маанилүү компонентине айлантат. РНК жөн гана пассивдүү ортомчу эмес, ошондой эле генетикалык маалыматтын так жана натыйжалуу которулушун камсыз кылган активдүү оюнчу. Кабарларды ташуучу мРНКнын, аминокислоталарды ташуучу тРНКнын жана рибосомалардын каталитикалык борборун түзгөн рРНКнын кызматташтыгы аркылуу клеткалар бардык биологиялык иш-аракеттер үчүн керектүү белокторду өндүрө алышат.
Андан тышкары, miRNA сыяктуу жөнгө салуучу РНКлардын ачылышы РНКнын маалыматты көчүрүп жана которуу менен гана чектелбестен, ген экспрессиясын көзөмөлдөөдө да роль ойной тургандыгы жөнүндөгү түшүнүгүбүздү кеңейтти. Биотехнологияда жана медицинада РНКны түшүнүү мРНК вакциналарын жана РНК интерференциясын колдонуу менен генди үнсүздөө ыкмаларын камтыган РНКга негизделген терапиялардын өнүгүшүнө түрткү болду.
Корутунду
РНК белок синтезинде чечүүчү ролду ойнойт, ДНК маалыматын транскрипция аркылуу транскрипциялоодон баштап, генетикалык кодду трансляция аркылуу которууга чейин. мРНК генетикалык билдирүүнү алып жүрөт, тРНК рибосомага туура аминокислоталардын ташылышын камсыздайт, ал эми рРНК рибосоманын структуралык жана каталитикалык компоненти болуп саналат. Жалпысынан РНК генетикалык көрсөтмөлөргө ылайык белоктордун так пайда болушун камсыз кылат. Ошентип, РНК генетикалык маалымат менен биологиялык функциянын ортосундагы негизги көпүрөлөрдүн бири болуп саналат жана аны заманбап молекулярдык биологиянын борбордук чекитине айлантат.
