10.2. Реакция полимеризации
Химически ДНК-зависимые РНК-полимеразы, осуществляющие синтез молекул РНК на матрице ДНК, являются нуклеотидилтрансферазами, полимеризующими рибонуклеотиды на 3'-конце цепи РНК. РНК-полимераза осуществляет синтез с нуля, т.е. для работы ей не требуется затравка. Обычно РНК-полимераза начинает транксрипцию с АТФ, за которым следует ГТФ, УТФ и затем ЦТФ. В отличие от ДНК-полимеразы РНК-полимераза обладает также хеликазным действием, не требуя, таким образом, дополнительных ферментов для раскручивания спирали ДНК. 17-парный транскрипционный комплекс содержит гибрид ДНК и РНК, содержащий 8 пар оснований — 8-шаговый участок РНК, соединенный с шаблонной цепью ДНК. По мере выполнения транскрипции рибонуклеотиды добавляются к 3'-концу собираемой РНК, и РНК-полимеразный комплекс движется по цепи ДНК.
Добавление рибонуклеотидов к РНК происходит по механизму, очень близкому к полимеризации ДНК. Считается, что ДНК- и РНК-полимеразы могут быть эволюционно связаны. Остатки аспарагина в РНК-полимеразе связываются с ионами Mg2+, которые, в свою очередь, осуществляют выравнивание фосфатных групп рибонуклеотидов: первый Mg2+ удерживает α-фосфат нуклеотидтрифосфата, подлежащего добавлению в цепочку. Это позволяет осуществить связывание нуклеотида с 3'-OH-группой конца собираемой цепочки и таким образом добавить NMP в цепочку. Второй Mg2+ удерживает пирофосфат NTP. Общее уравнение реакции имеет вид:
(NMP)n + NTP → (NMP)n+1 + PPi
Синтез РНК идет от 5- к 3- концу. Механизм элонгации – нуклеофильная атака α-фосфата очередного NTP 3’-OH группой на конце растущей цепи РНК. Движущей силой синтеза является гидролиз образующегося пирофосфата.
Точность транскрипции, осуществляемой РНК-полимеразами, ниже соответствующего параметра ДНК-полимераз. Частота ошибок в виде включенных в РНК некомплементарных матрице нуклеотидов составляет 10-3–10-5. Это объясняется прежде всего тем, что РНК-полимеразы лишены корректирующей системы в виде 3’5’- и 5’3’-экзонуклеазной активности. Однако есть данные, что РНК-полимераза может останавливаться и исправлять ошибки в случаях формирования некомплементарных пар оснований ДНК-РНК.
Отличием синтеза РНК от синтеза ДНК является то, что РНК-полимеразе не нужна затравка, этот фермент не обладает нуклеазными активностями. Матрица ДНК после транскрипции восстанавливается в исходное состояние.
Достарыңызбен бөлісу: |