Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980

Биохимическая генетика и синтез нуклеиновых кислот и белков
Транскрипция молекул РНК
Рибосомная РНК (рРНК)

В количественном отношении наиболее важная роль принадлежит рибосомной РНК — на ее долю приходится до 90% всего количества клеточной РНК. Синтез рРНК должен протекать быстро, поскольку в одной клетке Е. coli в 1 с образуется 5—10 новых рибосом или 2∙10⁴ молекул РНК в расчете на одно поколение. Каждая рибосома содержит три молекулы РНК. Ниже приведены константы седиментации, молекулярные веса и количества нуклеотидов для РНК нескольких бактерий.

РИС. 15-7. А. Электронная микрофотография. Запечатлен момент транскрипции нендентифицировакного оперока Е. coli. Видна двухцепочечная нить ДНК (расположена горизонтально) и цепи мРНК с присоединенными к ним рибосомами. С правой стороны, где транскрипция только началась, цепи РНК короче, а левее, где транскрипция продолжалась в течение определенного времени — они длиннее (фотография из статьи Miller et al., Science, 169, 392—335). Б. Транскрипция генов рибосомной РНК эмбриона Drosophila melanogaster (плодовой мушки). Наверху слева видна полностью активированная транскрипционная единица. Более короткие матрицы, которые видны внизу, еще не сформированы до конца. Обратите внимание на плотно упакованные рибонуклеопротеидные нити, содержащие растущие транскрибированные рРНК, и на характерные гранулы на концах нитей (фотография из статьи [59с]). В. Электронная микрофотография нерибосомной транскрипционной единицы эмбриона Oncopeltus fasciatus. Г. Рисунок, проясняющий микрофотографию, приведенную на рис. В. Пунктирными линиями обозначен хроматин, а сплошными — рибонуклеопротеидные нити. В результате тщательных измерений было установлено, что увеличение длины этих 29 нитей от самой короткой (обозначена буквой а) до самой длинной (обозначена буквой со) пропорционально расстоянию вдоль нити хроматина. Прямая, построенная по методу наименьших квадратов, которая графически изображает зависимость длины рибонуклеопротеидных нитей от расстояния, пересекает ось X в точке, показанной на рис. В н Г стрелками. Считают, что транскрипция начинается где-то рядом с этой точкой и распространяется приблизительно на 6,0 мкм до точки терминации. Самая длинная рибонуклеопротеидная нить на микрофотографии находится на расстоянии 5,8 мкм от исходной точки. Согласно полученным результатам, длина ДНК на этом участке частично свернутого хроматина составляет 9,6 мкм, что соответствует приблизительно 21 000 паре оснований (рисунок и микрофотография из работы [59а]).

Все три молекулы рРНК существуют в клетках в форме молекул-предшественников большего размера (пре-рРНК), содержащих избыточные нуклеотидные последовательности как с 3'-, так и с 5'-концов. У Е. coli идентифицированы два предшественника 5S-PHK, один из которых содержит 150 нуклеотидов, а другой — 180.

Сейчас принято считать, что в хромосоме Е. coli существует приблизительно шесть участков, кодирующих рРНК. Каждый из этих участков представляет собой одну транскрипционную единицу, содержащую по одному гену для каждой из трех видов (16S, 23S и 5S) РНК. Расположены эти гены в той последовательности, в которой здесь перечислены соответствующие РНК. Единый транскрипт (который у определенных штаммов может иметь константу седиментации 30S) расщепляется под влиянием эндонуклеазы (РНКазы ІІІ) «а более мелкие молекулы пре-рРНК [57, 58].

Удивительно точное подтверждение этих данных было получено при электронно-микроскопическом изучении активных участков хромосом растущих клеток Е. coli: удалось увидеть находящиеся в процессе формирования цепи, представляющие собой, очевидно, 16S- и 23S-PHK [59, 59а—с] (рис. 15-7).