Лженаука – генетика. Чума ХХ века.

II.6. Созревание мРНК

 

 

 

На первом этапе процесса перевода наследственной информации в фенотип происходит переписывание генетической информации на матричные (информационные) РНК (мРНК), которые являются местом промежуточного хранения информации. Синтез мРНК происходит в результате сложной последовательности биохимических реакций, называемой транскрипцией.

 

Комплекс белков под названием РНК-полимераза на основе информации, заложенной на одной из цепочек ДНК, синтезирует по принципу комплементации одинарную цепочку РНК, состоящую из рибонуклеотидов. Эта изначальная цепочка называется пре-РНК и полностью идентична ДНК, она обрабатывается до получения конечного продукта – мРНК.

 

В ядре имеются специальные белковые машинки, которые считывают информацию с ДНК и синтезируют новую молекулу – незрелую мРНК – из нуклеотидов, доставляемых в ядро белками, и с помощью диффузии. В процессе прочтения эта машинка создает точную копию слов на ДНК из кусочков–мономеров РНК. Матричная РНК (мРНК, раньше она называлась информационная РНК) переносит генетическую информацию из клеточного ядра в цитоплазму. Промоторные последовательности – это участки ДНК, которые определяют место начала транскрипции (синтеза предшественника мРНК).

 

Прежде всего, отмечу, что расшифровка последовательностей нуклеотидов в геномах человека и основных видах живых существ обнаружила странный факт – наличие большого количества информации, которая не участвует в кодировании белков и цепей РНК, задействованных в реализации наследственной информации. У человека только 1,5% – 5% ДНК участвует в кодировании белков и РНК. Остальные цепи нуклеотидов являются, попросту говоря, шумом. Но это только на самый первый взгляд.

 

Гены отделены между собой интронами, участками цепи ДНК, не несущими наследственной информации. Гены эукариот (а также частично архебактерий) имеют разрывную экзон—интронную структуру гена. Кодирующие участки – экзоны имеют ограниченный размер (в среднем ~ 120-150 н.п.), тогда как интроны могут иметь размер до 50 тыс. н.п. Число экзонов пропорционально длине белка. Экзоны чаще кодируют элементы пространственной структуры В-структуры, 8-листы, промежуточные субструктуры упаковки, сигнальные (лидерные) пептиды и др. Более крупные участки могут кодироваться несколькими экзонами (цит. по 91).

 

После синтеза незрелые мРНК обрабатываются разными ферментами, локализованными в ядре. У бактерий обычно сразу синтезируется зрелая мРНК, у эукариотов сначала синтезируется незрелая мРНК, которая потом в ядре подвергается интенсивной химической обработке. На начальном конце молекулы образуется так называемая шапочка. Шапочка состоит из метилгуанозина и имеет важное значение для связывания мРНК с рибосомой. Кроме того шапочка предохраняет зрелую мРНК от разрезания РНК-азами.

 

Из незрелой мРНК вырезаются интроны, часто по разному в разных клетках или даже в той же самой клетке. Этот процесс называется альтернативным сплайсингом. После этого некоторые нуклеотиды в незрелой мРНК могут заменяться на другие. Этот процесс называется редактированием. Тем самым возникает информационный носитель, который не передается по наследству и не существует в геноме. Редактирование может иметь место в одних тканях того же самого организма, и не иметь – в других.

 

Незрелая мРНК, включающая интроны, сильно модифицируется в ядре. Зеркальное изображение записанного на ДНК слова (нужно помнить, что РНК комплементарен, а не идентичен считываемому отрезку ДНК) подвергается обработке. После синтеза на цепочке ДНК комплементарной цепи РНК получается предшественник мРНК. Он содержит интроны. Их надо удалить. Это делается специальными белковыми агрегатами, состоящими из РНК и белков. Они носят название сплайсингосомы. В данных агрегатах из предшественника мРНК удаляются интроны и концы цепочки сшиваются (сплайсинг) в единую цепь. Конечная молекула много короче, иногда в 2-3 раза, изначальной. Процесс такого разрезания и склеивания называется сплайсинг. У прокариотов такого практически не замечено, за очень редким исключением.

 

Сплайсинг незрелой мРНК катализируется комплексами белков с молекулами РНК, малыми ядерными РНК. Они ассоциированы c рядом белков, образуя “малые ядерные рибонуклеопротеидные частицы” (мяРНП). Эти белковые агрегаты, состоящие из белков и малых молекул РНК, называются сплайсингосомы (сплайсеосомы, сплайсомы). Сплайсомы у эукариотов очень консервативны (185).

 

В во время сплайсинга в эукариотах из незрелой мРНК вырезаются огромные куски, а оставшиеся склеиваются обратно. Механизм работы сплайсом очень сложен. На первой стадии сплайсинга ОН-группа аденозилового остатка, расположенного в интроне, расщепляет при участии одной из сРНК фосфодиэфирную связь на 5′-конце интрона. Одновременно в интроне образуется новая связь, которая придает ему форму петли. На второй стадии терминальная ОН-группа 5′-концевого интрона разрушает связь в 3′-конце интрона. В результате оба экзона соединяются, а интрон освобождается. Остается неясной судьба интронов. В каждой из реакций задействованы несколько белковых молекул и одна молекула РНК. Во время сплайсинга комплексы из различных молекул РНК, участвующих в этом процессе, образуют сплайсеосому.

 

Приведу очень понятное объяснение понятия сплайсинга из статьи Велькова (16).

 

“Чтобы эукариотный ген заработал, необходимо создать (путем транскрипции) комплементарную незрелую РНК- копию мозаичного гена, состоящую из экзонов и интронов. Затем надо удалить из незрелой РНК интроны, а экзоны объединить. Полученную зрелую мРНК можно уже использовать для трансляции.

 

Интроны из незрелой мРНК удаляются по очереди, а не все сразу. Вот так:

спеолдрласитьцйсиитбцнгорлю ––>

сп(еолдрл)аситьцйсиитбцнгорлю ––>

спласитьцйсиитбцнгорлю + еолдр ––>

спла(ситьц)йсиитбцнгорлю + еолдр ––>

сплайсиитбцнгорлю+ еолдр + ситьц ––>

сплайси(итбц)нгорлю+ еолдр + ситьц ––>

Сплайсингорлю + еолдр + ситьц + итбц ––>

Сплайсинг(орлю) + еолдр + ситьц + итбц ––>

Сплайсинг + еолдр + ситьц + итбц + орлю

 

Если в гене есть N интронов, то для сплайсинга необходимо N стадий вырезания интронов и сшивания экзонов (16).

 

Для чего же такая умопомрачительная, весьма дорогостоящая и опасная, в случае ошибок, сложность? А для

 

Аищалцуюофеьолтжиуекеруюнабюутхаипровбюуньцфыйооопс

 

В этом “гене” 12 экзонов и 12 интронов. Если в 12 стадий удалить поочередно все интроны, то получится название особого типа сплайсинга:

 

Альтернативный+ища+цуюофе+ол+жиу+ке+ую+бюу+ха+про+бюу+ьцф+ооопс

 

И вот в чем смысл альтернативного сплайсинга: некоторые, четко определенные экзоны вырезаются вместе с интронами. И тогда из

 

Аищалцуюофеьолтжиуекеруюнабюутхаипровбюуньцфыйооопс

 

Получится:

 

Альтернативный+ища+цуюофе+ол+жиукеую+бюу+ха+про+бюу+ьцф+ооопс Альт+ища+цуюофе+ол+жиуекеруюнабюутхаипровбюуньцфыйооопс нативный+Аищалцуюофеьолтжиуекерую+бюу+ха+про+бюу+ьцф+ооопс наивный+Аищалцуюофеьолтжиуекерую+бюутха+про+бюу+ьцф+ооопс левый+Аища+цуюофеьолтжиу+керуюнабюутхаипро+бюуньцф+ооопс лев+Аища+цуюофеьолтжиу+керуюнабюутхаипро+бюуньцфыйооопс

 

В итоге, из одного, казалось бы, бессмысленного слова, получено шесть вполне осмысленных…”

 

Возможность вариаций при сшивке (так называемый альтернативный сплайсинг) приводит к тому, что с одного и того же гена, и с одной и той же предшественницы мРНК может быть получено несколько родственных или совершенно разных белков. Следовательно, один ген может дать начало нескольким родственным белкам или, если изменить формат считывания, например, сдвинуть его на один нуклеотид, то будет синтезирован совершенно другой белок.

 

В результате сплайсинга из одного гена можно синтезировать множество белков, поскольку путь стыковки экзонов, принадлежащих одному гену, может быть множественным. Некоторые экзоны могут удаляться вместе с интронами. Такой альтернативный сплайсинг приводит к тому, что один и тот же ген может кодировать семейство структурно схожих, но функционально разных белков. На данный момент известное максимальное количество разных белков, которое может кодировать один ген, составляет около 40 000! (Сумма прописью – сорок тысяч). Например, ген дрозофилы, который кодирует один из белков рецептора, аксона, за счет альтернативного слайсинга может приводить к образованию 38016 различных информационных РНК. Этот ген содержит 95 альтернативных экзонов. Но все ли гены экспрессируются за счет альтернативного сплайсинга? Согласно текущим знаниям, по крайней мере, 74% генов человека работает с помощью альтернативного сплайсинга! (16, с.206).

 

При альтернативном сплайсинге порядок расположения экзонов не нарушается. В окончательном варианте сплайсированной РНК некоторые экзоны могут присутствовать или отсутствовать, но местами они не меняются. Например, в окончательно сплайсированной РНК экзоны 1-2-3-4-5-6 могут быть в последовательности 2-4-6, но не в последовательностях 4-2-6 или 6-4-2. Таким образом, из одного и того же трансрипта гена (т.е. незрелой мРНК), используя разные варианты распознавания, вырезания и соединения разных экзонов, можно получить множество разных изоформ белков, у которых будут общими некоторые аминокислотные последовательности, но которые будут отличаться по своим функциональным свойствам (16).

 

Нуклеотидная последовательность эукариотного гена не дает однозначную информацию о том, какой именно белок он кодирует. Нет. Все зависит от пути альтернативного сплайсинга. А этих путей для одного гена может быть почти 40000. Выделить и охарактеризовать все 40000 белков и установить, из-за какой именно изоформы белка происходит патология, – задача практически не решаемая… (16).

 

[Прочитал эту главу и задался вопросом, неужели эту главу и раздел 11 (о самозарождении жизни и теориях эволюции) писал один и тот же человек? А ведь ответ на такой риторический вопрос прост, и он состоит в том, что автор этой книги, как и абсолютное большинство современных учёных является продуктом системы образования. Эта система построена на одном главном постулате, краеугольном камне мышления современного "образованного" человека, а именно, - физический мир самодостаточен, причины всех явлений нужно искать только внутри этого мира. Ну и что получается? Тот же сплайсинг в деталях расписан уже на молекулярном уровне, но всё равно никто не понимает, почему оно работает! - отстоя.NET]