Як мРНК залишає ядро?

Часто цитувана "центральна догма Росії" молекулярна біологія"захоплено простою схемою ДНК до РНК до білка. Трохи розширений, це означає, що дезоксирибонуклеїнова кислота, який є генетичним матеріалом в ядрі ваших клітин, використовується для отримання подібної молекули, званої РНК (рибонуклеїнова кислота) у процесі, який називається транскрипція. Після цього РНК використовується для спрямування синтезу білків в іншому місці клітини в процесі, який називається переклад.

Кожен організм - це сума білків, які він виробляє, і у всьому, що живе сьогодні і колись було відомо жили, інформація для отримання цих білків зберігається в організмі і лише в ньому ДНК. Ваша ДНК - це те, що робить вас таким, яким ви є, і це те, що ви передаєте будь-яким дітям, які ви можете мати.

В еукаріотичний після завершення першого кроку транскрипції, новосинтезована РНК-посланник (мРНК) повинна знайти шлях поза ядром у цитоплазму, де відбувається трансляція. (У прокаріотів, у яких відсутні ядра, це не так.) Оскільки плазматична мембрана, що оточує вміст ядра, може бути вибагливою, цей процес вимагає активного надходження від самої клітини.

Два нуклеїнові кислоти існують в природі ДНК і РНК. Нуклеїнові кислоти - це макромолекули, оскільки вони складаються з дуже довгих ланцюгів повторюваних субодиниць, або мономерів, нуклеотиди. Нуклеотиди самі складаються з трьох різних хімічних компонентів: п'ятивуглецевого цукру, однієї-трьох фосфатних груп та однієї з чотирьох багатих азотом (азотистих) основ.

У ДНК цукровий компонент є дезоксирибоза, тоді як у РНК вона є рибоза. Ці цукри відрізняються лише тим, що рибоза несе гідроксильну (-ОН) групу, приєднану до вуглецю поза п’ятичленним кільцем, де дезоксирибоза несе лише атом водню (-Н).

Чотири можливі азотисті основи в ДНК знаходяться aденін (A), цитозин (C), гуанін (G) і тимін (Т). РНК має перші три, але включає урацил (U) замість тиміну. ДНК є дволанцюжковою, причому дві нитки пов'язані на своїх азотистих підставах. A завжди пари з T, а C завжди з G. Цукрова та фосфатна групи створюють хребет "кожної т. Зв комплементарна нитка. Отримане утворення являє собою подвійну спіраль, форма якої була виявлена ​​в 1950-х роках.

• У ДНК і РНК кожен нуклеотид містить одну фосфатну групу, але вільні нуклеотиди часто мають два (наприклад, АДФ або аденозиндифосфат) або три (наприклад, АТФ або аденозинтрифосфат).

Транскрипція - це синтез молекули РНК, яка називається РНК-повідомлення (мРНК), з одного з комплементарних ланцюгів молекули ДНК. Існують також інші типи РНК, найпоширеніший тРНК (передача РНК) і рибосомна РНК (рРНК), обидва з яких відіграють важливу роль у трансляції рибосоми.

Призначення мРНК - створити мобільний, закодований набір напрямків для синтезу білків. Довжина ДНК, що включає "план" окремого білкового продукту, називається геном. Кожна тринуклеотидна послідовність містить інструкції щодо отримання певної амінокислоти з амінокислотою кислоти, що є будівельними блоками білків, так само як нуклеотиди є будівельними блоками нуклеїнів кислоти.

Існує 20 амінокислот загалом, допускаючи по суті необмежену кількість комбінацій, а отже, і білкових продуктів.

Транскрипція відбувається в ядро, вздовж одного ланцюга ДНК, який відокремився від комплементарного ланцюга для транскрипції. Ферменти приєднуються до молекули ДНК на початку гена, особливо РНК-полімераза. Синтезована мРНК доповнює ланцюг ДНК, що використовується в якості матриці, і таким чином нагадує ланцюжок матриці власний комплементарний ланцюг ДНК, за винятком того, що U з'являється в мРНК скрізь, де б з'явилася Т, якби зростала молекула ДНК натомість.

Після синтезу молекул мРНК в місці транскрипції вони повинні здійснити шлях до місць трансляції - рибосом. Рибосоми з’являються як вільними в клітинній цитоплазмі, так і прикріпленими до перетинчастої органели, яка називається ендоплазматичною сіткою, обидві лежать поза ядром.

Перш ніж мРНК зможе пройти через подвійну плазматичну мембрану, що становить ядерну оболонку (або ядерну мембрану), вона повинна якось дійти до мембрани. Це відбувається завдяки зв’язуванню нових молекул мРНК з транспортом білків.

Перш ніж отримані мРНК-білкові комплекси (mRNP) можуть переміститися до краю, вони ретельно перемішуються всередині речовини ядра, так що ці комплекси mRNP які утворюються біля краю ядра, не мають кращих шансів вийти з ядра в певний час після утворення, ніж процеси mRNP, близькі до інтер'єр.

Коли комплекси mRNP стикаються з ділянками ядра, важкого в ДНК, яке в цьому середовищі існує як хроматин (тобто ДНК, зв’язана зі структурними білками), вона може завмерти, подібно до того, як пікап завалений важкою масою грязь. Це зупинення можна подолати за рахунок введення енергії у вигляді АТФ, який відкидає заглиблений мРНП у напрямку до краю ядра.

Ядро повинно захищати найважливіший генетичний матеріал клітини, але воно також має мати засоби для обміну білками та нуклеїновими кислотами з клітинною цитоплазмою. Це досягається через "ворота", що складаються з білків і відомі як ядерні порові комплекси (NPC). Ці комплекси мають пори, що проходять через подвійну мембрану ядерної оболонки, і ряд різних структур по обидва боки від цих "воріт".

NPC величезний за молекулярними стандартами. У людини вона має молекулярну масу 125 мільйонів дальтон. На відміну від цього, молекула глюкози має молекулярну масу 180 Дальтон, що робить її приблизно в 700000 разів меншою, ніж комплекс NPC. Як транспорт нуклеїнової кислоти, так і білка в ядро, а також переміщення цих молекул з ядра відбувається через NPC.

З боку цитоплазми, у НПЦ є так зване цитоплазматичне кільце, а також цитоплазматичні нитки, обидва з яких служать для закріплення ВНП на місці в ядерній мембрані. На ядерній стороні NPC знаходиться ядерне кільце, аналогічне цитоплазматичному кільцю на протилежній стороні, а також ядерний кошик.

Різноманітні окремі білки беруть участь у русі мРНК та різноманітні інші молекулярні вантажі з ядра, з тим самим застосовуючи для переміщення речовин в ядро.

МРНК не починає свою справжню роботу, поки не досягне рибосоми. Кожна рибосома в цитоплазмі або приєднана до ендоплазматичний ретикулум складається з великої та малої субодиниць; вони з’єднуються лише тоді, коли рибосома активна в транскрипції.

Коли молекула мРНК приєднується до переклад уздовж рибосоми, до неї приєднується певний вид тРНК, що несе певну амінокислоту (тому існує 20 різних ароматів тРНК, по одному для кожної амінокислоти). Це відбувається тому, що тРНК може «зчитувати» тринуклеотидну послідовність на оголеній мРНК, що відповідає даній амінокислоті.

Коли тРНК і мРНК «збігаються», тРНК вивільняє свою амінокислоту, яка додається до кінця зростаючого амінокислотного ланцюга, призначеного стати білком. Це поліпептид досягає заданої довжини, коли молекула мРНК зчитується повністю, а поліпептид вивільняється і переробляється в добросовісний білок.