під первинною структурою нуклеїнових кислот розуміють порядок, послідовність розташування мононуклеотидів в полінуклеотидних ланцюга ДНК і РНК . Така ланцюг стабілізується 3 ', 5'-фосфодіефірнимі зв'язками. оскільки молекулярна маса нуклеїнових кислот коливається в широких межах (від 2 • 104 до 1010-1011), встановити первинну структуру всіх відомих РНК і особливо ДНК вельми складно. Проте у всіх нуклеїнових кислотах (Точніше, в одноцепочечной нуклеїнової кислоти ) Є один і той же тип зв'язку - 3 ', 5'-фосфодіефірная зв'язок між сусідніми нуклеотидами . Цю загальну основу структури можна представити таким чином:
Встановлено, що в освіті межнуклеотидной зв'язку беруть участь гідроксильні групи в 3'і 5'-положеннях залишків вуглеводу .
До теперішнього часу вдалося визначити первинну структуру майже всіх тРНК , ряду молекул 5S рРНК , 16S рРНК E.coli, вірусних РНК , До складу яких входять сотні і тисячі нуклеотидних залишків. Нижче наводиться приблизна схема послідовності нуклеотидів в молекулі РНК . всі клітинні РНК в основному складаються з одноцепочечной по-лінуклеотідной ланцюга:
5'-Г-У-Г-Ц-А-А -...- У-Ц-Г-Ц-Ц-А-3 '
полинуклеотидная ланцюг молекули РНК має на одному кінці майже завжди вільний монофосфорної ефір, який прийнято позначати як 5'-кінець; на протилежному кінці ланцюга такої фосфат відсутня, а міститься нуклеотид з вільними 2'і 3'-гідроксильних груп. Якщо піддати лужному гідролізу молекулу РНК , То в якості кінцевого нуклеотиду будуть виявлені ЦМФ з вільним фосфатом у 5'-кінця і вільний аденозин у вигляді вільного нуклеозида у 3'-кінця полінуклеотидних ланцюга.
У з'ясуванні первинної структури РНК вирішальну роль зіграли методи ступеневої гідролізу , Здійсненого в основному екзонуклеа-зами і полягає в послідовному відщепленні по одному мононуклеотидів з одного кінця молекули нуклеїнової кислоти . Нижче представлена первинна структура першої РНК , Що має 77 нуклеотидів , Для якої була розшифрована нуклеотидних послідовність в 1965 р Р. Холлі і співр., а саме аланиновой тРНК :
У цій структурі Р - залишок фосфату , Ψ - псевдоУМФ, Мег - метілгуа-нин, Діну - дігідроураціл, ДіМеГ - діметілгуанін, Мєї - метілінозін.
Слід особливо зазначити дві суттєві особливості первинної структури всіх тРНК . Перша з них полягає в тому, що 5'-кінцем завжди є гуанілова (рідко цітіділовая) кислота , Несуча вільний залишок фосфату у С-5 '. Друга особливість - наявність на протилежному кінці молекули залишків трьох мононуклеотидів з однаковою послідовністю - ЦЦА, причому залишок адениловой кислоти містить вільну 3'-ОН-групу.
Між цими структурами в строго визначеної послідовності розташовуються всі інші нуклеотидні залишки, серед яких на частку мінорних нуклеотидів доводиться до 10%. Полинуклеотидная ланцюг різних типів тРНК містить близько 75 нуклеотидів .
Матричні (інформаційні) РНК відносяться до найбільш гетерогенному класу нуклеїнових кислот , Що відрізняються по масі (див. Табл. 3.1), структурі, розмірам, стабільності і функцій. основною функцією мРНК є перенесення інформації від ДНК (Точніше, від гена ) На белоксінте-зірующую систему клітини . мРНК виконує роль матриці і, отже, визначає первинну структуру синтезованого білка (Докладніше див. Розділ 14). мРНК наділені рядом особливостей первинної структури; зокрема, на 5'-кінці всі вони містять певну послідовність рибонуклеотидов , Що отримала назву шапочки (Кеп). першим нуклеотидом є 7-метілгуанозінтріфосфат, який приєднується до 5'-гідроксилу сусіднього мононуклеотида, представленого 2'-О-метілпуріновим нуклеотидом . На іншому 3'-кінці більшості (але не всіх) мРНК міститься поліаденіловой послідовність (поли-А), що налічує від 150 до 200 нуклеотидів .
Роль «кепірованія» і «поліаденілювання» мРНК в білковому синтезі остаточно не з'ясована. Припускають, що кеп необхідний для специфічного впізнавання в процесі трансляції , В той час як полі-А відводиться роль фактора стабілізації всієї молекули мРНК .
В останні роки розшифрована первинна структура не тільки низькомолекулярних 5S рРНК різних бактерій і 5,8S рРНК клітин тварин, але і високомолекулярних 16S і 18S рРНК , Які налічують до 1200-1500 нуклеотидних ланок. Більш того, вже з'ясовані нуклеотидні послідовності 23S рРНК E.coli і 25S рРНК дріжджовий клітини , А також первинні структури високомолекулярних (28S) рРНК клітин еукаріот , Які налічують близько 4700 нуклеотидів .
В даний час проводяться дослідження первинних структур різних молекул ДНК . Близько 15 років тому була повністю розшифрована нуклеотидних послідовність мітохондріальної ДНК людини (16569 пар нуклеотидів ). відомі повні нуклеотидні послідовності ДНК ряду вірусів і плазмід . Зовсім недавно завершено визначення нуклеотиднихпослідовностей геномів двох прокариотических організмів (Haemophilus influenzae і Mycoplasma genitalum) і з'явилися повідомлення про розшифровку генома першого еукаріотичного організму - дріжджів. Близькі до завершення аналогічні дослідження генома E.coli і генома нематоди Caenorhabditis elegans. Дослідники активно працюють над повною розшифровкою генома людини.
результати секвенування (визначення нуклеотидноїпослідовності ) різних молекул ДНК накопичуються у вигляді комп'ютерних банків даних, які вже доступні для користувачів міжнародних комп'ютерних мереж (наприклад, «Internet»). Нижче представлені три варіанти схеми нуклеотидноїпослідовності ДНК :
Останнім часом про первинну структуру ДНК (Точніше, окремих її фрагментів) судять по ряду непрямих даних, наприклад, за ступенем згуртованості нуклеотидних ланок в молекулі ДНК (Визначення зводиться в кінцевому рахунку до з'ясування числа і структури окремих фракцій нуклеотидів , Так званих ізоплітов), також з кінетики реассоціаціі ДНК (Метод дозволяє з'ясувати наявність в молекулі повторюванихпослідовностей нуклеотидів ). Про первинну структуру ДНК судять, крім того, за розподілом мінорних підстав (Є дані про існування подібної закономірності) і виявлення в ДНК і визначенням послідовності палиндромов ( «назад біжать» послідовності, або перевертні), які виявляються головним чином в місцях рестрикції (Див. Розділ 13). Великі надії у визначенні первинної структури ДНК дослідники покладають на фізичні, хімічні (синтез генів ), Генетичні та інші методи, а також на методи виділення деяких генів (Або їх фрагментів) з природних джерел і синтезу генів на мРНК за участю ферменту зворотної транскриптази . Для встановлення первинної структури ДНК недавно запропонований експрес-метод, що включає застосування двох ДНК-полімерази (з E.coli і з бактеріофага Т4). Однак у всіх цих випадках визначається структура невеликої ділянки ДНК , Тому повна розшифровка первинної структури ДНК генома людини чекає свого рішення.
Попередня сторінка | Наступна сторінка
ЗМІСТ
