O’zbek I st o n Respublikası oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirlligi

I BOB. Rebonuklein kislota tuzilishi
1.1. Rebonuklein kislota turlari
Aminokislotalar birlashib, oqsil hosil qiladi. Aminokislotalarning bir-biriga bogʻlanish tartibi oqsilning shakli, xususiyatlari va vazifasini belgilaydi. 8 RNKning toʻrt asosi atigi toʻrtta nukleotid asoslaridan genetik kod hosil qiladi. Bular – adenin (A), sitozin (C), guanin (G) va urasil (U). Genetik kodning ketma-ket uchta nukleotid tartibida oʻqilishi kodonlar deb ataladi. Har bir kodon bitta aminokislotaga (yoki ketma-ketlikning boshlash yoki toʻxtash signallariga) mos keladi. Genetik kod jadvali. iRNK nukleotidlarining uchta harfdan iborat ketma-ketligi maʼlum bir aminokislotaga yoki “stop” kodoniga mos keladi. UGA, UAA va UAG stop kodonlardir. AUG metionin aminokislotasining kodoni, shuningdek, “start” kodon ham hisoblanadi. Kod tripleti jadvali. OpenStax, CC BY 3.0 dan olingan. [Kodon jadvalini qanday oʻqish mumkin?] 9 Transkripsiya va translyatsiya Markaziy dogmaning molekulalar ketma-ketligi koʻrsatilgan soddalashtirilgan sxema. DNK qoʻsh zanjiri quyidagi ketma-ketlikka ega: 5ʼ-ATGATSTSGTAA-5ʼ 5ʼ-TASTAGAGSATT-5ʼ DNK zanjirlaridan birining transkripsiyasida i-RNK hosil boʻladi va u ketma-ketlik boʻyicha DNKning boshqa zanjiriga mos tushadi. Lekin DNK va RNK oʻrtasida biokimyoviy farqlar mavjudligi uchun DNKdagi T i-RNKdagi U bilan almashtiriladi. i-RNK ketma-ketligi esa quyidagicha boʻladi: 5ʼ-AUGAUSUSGUAA-5ʼ Translyatsiya jarayoni i-RNK nukleotidlaridagi maʼlumotlarning triplet koʻrinishida oʻqilishi hisoblanib, har bir triplet bitta aminokislotani belgilaydi (yoki translyatsiya tugashini bildiruvchi toʻxtash signal vazifasini bajaradi). 5ʼ-AUG AUS USG UAA-5ʼ AUG \rightarrow→right arrow Metionin AUS \rightarrow→right arrow Izoleysin USG \rightarrow→right arrow Serin UAA \rightarrow→right arrow “Stop” Polipeptid ketma-ketligi: (N-terminal) metionin-izoleysin-serin (Cterminal) 10 Transkripsiyada DNK ketma-ketligi oʻxshash boʻlgan RNK tiliga qayta yoziladi yoki transkripsiya boʻladi. Eukariotlarda yetilgan RNK (i-RNK) hosil boʻlishi uchun RNK protsessing (shakllanish) jarayonidan ham oʻtishi lozim. Translyatsiyada i-RNK ketma-ketligi polipeptiddagi aminokislotalar ketma-ketligini belgilash uchun oʻqiladi. Translyatsiya soʻzi i-RNKdagi nukleotidlar ketma-ketligi umuman boshqa “tilga”, yaʼni aminokislotalar “tili”ga tarjima qilinishi kerakligini bildiradi. Baʼzida hujayra genetik axborotni koʻchirib olayotganida xato qiladi va bu mutatsiyaga sabab boʻladi. Mutatsiyalar neytral boʻlishi yoki oqsil hosil boʻlishi va genlarning ifodalalanishiga taʼsir qilishi mumkin. Almashinish mutatsiyalari Almashinishda bir asosni boshqasi bilan almashtirish orqali bir juft asosning oʻzgarib qolishi kuzatiladi. Almashinish mutatsiyalarining uchta turi mavjud: • Jim turuvchi mutatsiyalar translyatsiya paytida aminokislotalar ketmaketligiga taʼsir qilmaydi. 11 • Nonsens mutatsiyalar aminokislota kodoni oʻrniga toʻxtash kodoni paydo boʻlishiga olib keladi va natijada translyatsiya vaqtidan ilgari tugaydi. • Missens mutatsiyalar kodon tomonidan belgilangan aminokislotalarning almashinishiga sabab boʻladi. Insersiya bir yoki bir nechta asoslar DNK ketma-ketligiga qoʻshilishi bilan namoyon boʻladi. Deletsiya bir yoki bir nechta asoslar DNK ketma-ketligidan tushib qolishi (olib tashlanishi) bilan namoyon boʻladi. Genetik kod kodonlar shaklida oʻqilishi sababli asoslarning qoʻshilib qolishi yoki olib tashlanishi ketma-ketlikning oʻqish doirasini oʻzgartirib yuboradi. Bunday turdagi mutatsiyalar oʻqish doirasini siljituvchi mutatsiyalar deyiladi. Oʻqish doirasini siljituvchi mutatsiyalar translyatsiya paytida nukleotidlar ketma-ketligining triplet (kodonlar) sifatida oʻqilish tarzini “oʻzgartiradi”. Bu oʻz navbatida polipeptidga qaysi aminokislota qoʻshilishiga taʼsir koʻrsatadi. Ushbu misolda genlarning dastlabki oʻqish doirasida quyidagi aminokislotalar ketma-ketligini sintez qiluvchi i-RNK tripletlari kodlangan: metionin (Met), izoleysin (Ile), arginin (Arg) va asparagin (Asn). Toʻrtinchi nukleotidning (T) tushib qolishi oʻqish doirasini tushib qolish joyidan siljitadi. Bu holat DNK matritsasi (qolipi)da uchinchi nukleotiddan keyin yangi oʻqish doirasini hosil qiladi. Yangi doiradagi i-RNK mutatsiyalangan nuqtadan keyin boshqa xildagi kodonlarni saqlaydi(metioninni belgilovchi birinchi kodon oʻzgarishsiz qoladi). 12 Ushbu kodonlar quyidagi aminokislotalar ketma-ketligini kodlaydi: metionin (Met), tirozin (Tyr) va glitsin (Gly). Quyidagi rasm oʻqish doirasini siljituvchi mutatsiyalar mutatsiya kuzatilgan nuqtadan keyin keluvchi nukleotidlarning kodon sifatida oʻqilish tarzini oʻzgartirishi va shuning oqibatida aminokislota ketma-ketligini oʻzgartirish mumkinligini koʻrsatadi. • Aminokislotalar oqsil sintezi paytida hosil qilinmaydi. Baʼzi talabalar oqsil sintezidan asosiy maqsad aminokislotar hosil qilish deb oʻylashadi. Lekin translyatsiya paytida aminokislotalar yaratilmaydi, balki oqsil hosil qilish uchun ular qurilish materiali sifatida ishlatiladi. • Mutatsiyalar har doim ham keskin yoki salbiy taʼsirga olib kelmaydi. Odatda odamlar “mutatsiya” atamasini ommaviy axborot vositalaridan eshitib, bunday odam kasal yoki majruh deb tushunadi. Mutatsiyalar genetik xilmaxillik manbai boʻlib, ularning baʼzilari zararli boʻlishiga qaramasdan, aksariyati ahamiyatsiz, koʻpchiligi hatto yaxshi hisoblanadi! • Uchta nukleotidga karrali boʻlgan insersiyalar va deletsiyalar oʻqish doirasini siljituvchi mutatsiyalarga sabab boʻlmaydi. Aksincha, bir yoki bir nechta aminokislotalar oqsilga qoʻshiladi yoki oqsildan tushib qoladi. Lekin uchta nukleotidga karrali boʻlmagan insersiyalar va deletsiyalar oqsildagi aminokislota ketma-ketligini keskin oʻzgartirib yuboradi. Неотложная помощь в акушерстве и гинекологии – Persianinov 1989 y. 13 1.2. RNK turlari va funktsiyalari RNKning ikkita klassi mavjud: axborot va funktsional. Birinchi guruhga oqsil sintezida ishtirok etadigan va jarayonda vositachi sifatida ishlaydigan RNKlar kiradi; axborot RNKlari xabarchi RNKlardir. Aksincha, ikkinchi sinfga tegishli funktsional RNKlar yangi oqsil molekulasini keltirib chiqarmaydi va RNKning o'zi oxirgi mahsulot hisoblanadi. Bular uzatish RNKlari va ribosoma RNKlari. Sutemizuvchilar hujayralarida RNKning 80% ribosomal RNK, 15% transfer RNK va faqat kichik qismi xabarchi RNKga to'g'ri keladi. Ushbu uch tur oqsil biosinteziga erishish uchun birgalikda ishlaydi. Shuningdek, kichik yadro RNKlari, kichik sitoplazmatik RNKlar va mikroRNKlar va boshqalar mavjud. Eng muhim turlarning har biri quyida batafsil tavsiflanadi: Eukaryotlarda DNK yadro bilan chegaralanadi, oqsil sintezi esa ribosomalar topilgan hujayraning sitoplazmasida sodir bo'ladi. Ushbu fazoviy ajralish tufayli yadrodan sitoplazma tomon xabar yuboradigan va molekula xabarchi RNK bo'lgan vositachi bo'lishi kerak. Messenger RNK, qisqartirilgan mRNA, DNKda kodlangan ma'lumotni o'z ichiga olgan va funktsional oqsilni keltirib chiqaradigan aminokislotalar ketmaketligini belgilaydigan oraliq molekula. Xabarchi RNK atamasi 1961 yilda Fransua Jakob va Jak Monod tomonidan DNKdan ribosomalarga xabar uzatuvchi RNK qismini tavsiflash uchun taklif qilingan. DNK zanjiridan mRNKni sintez qilish jarayoni transkripsiya deb nomlanadi va prokariotlar va eukariotlar o'rtasida differentsial ravishda sodir bo'ladi. Gen ekspressioni bir necha omillar bilan boshqariladi va har bir hujayraning ehtiyojlariga bog'liq. Transkripsiya uch bosqichga bo'linadi: boshlash, cho'zish va tugatish. Transkripsiya 14 Har bir hujayraning bo'linishida sodir bo'ladigan DNKning replikatsiya jarayoni butun xromosomani nusxa ko'chiradi. Biroq, transkripsiya jarayoni ancha tanlangan bo'lib, u faqat DNK zanjirining o'ziga xos segmentlarini qayta ishlash bilan shug'ullanadi va primerni talab qilmaydi. In Escherichia coli -hayot fanlarida eng yaxshi o'rganilgan bakteriya - transkriptsiya DNK juft spiralining ochilishidan boshlanadi va transkripsiya tsikli hosil bo'ladi. RNK-polimeraza fermenti RNKni sintez qilish uchun javobgardir va transkripsiyasi davom etar ekan, DNK zanjiri asl holiga keladi. Transkripsiya DNK molekulasidagi tasodifiy joylarda boshlanmaydi; promouterlar deb nomlangan ushbu hodisa uchun ixtisoslashgan saytlar mavjud. In E. coli RNK polimeraza maqsad qilingan mintaqadan bir necha baza juftlari bilan bog'langan. Transkripsiya omillari bir-biriga bog'langan ketma-ketliklar turli xil turlari orasida saqlanib qolgan. Eng taniqli promouterlik ketma-ketliklaridan biri bu TATA qutisi. Uzaytirilganda RNK polimeraza fermenti 5'dan 3 'gacha bo'lgan yo'nalishni kuzatib, 3'-OH uchiga yangi nukleotidlarni qo'shadi. Gidroksil guruhi qo'shilishi kerak bo'lgan nukleotidning alfa fosfatiga hujum qilib, nukleofil vazifasini bajaradi. Ushbu reaktsiya natijasida pirofosfat ajralib chiqadi. RNKni sintez qilish uchun DNK zanjirlaridan faqat bittasi ishlatiladi, u 3 dan 5 ′ yo'nalishda (yangi RNK zanjirining antiparallel shakli) ko'chiriladi. Qo'shiladigan nukleotid bazaviy juftlikka mos kelishi kerak: U juftlari A bilan, G esa S bilan. RNK polimeraza sitozin va guaninga boy hududlarni topganda jarayonni to'xtatadi. Oxir-oqibat, yangi xabarchi RNK molekulasi kompleksdan ajralib chiqadi. Prokaryotlarda xabarchi RNK molekulasi bir nechta oqsilni kodlashi mumkin. Agar mRNA faqat oqsil yoki polipeptidni kodlashda, u monokistronik mRNK deb ataladi, ammo agar u bir nechta protein mahsuloti uchun kodlashsa, mRNK polikistronik bo'ladi (bu erda tsistron atamasi genga tegishli ekanligini unutmang). 15 Eukaryotik organizmlarda mRNKlarning aksariyati monokistronikdir va transkripsiya apparati organizmlarning ushbu nasl-nasabida ancha murakkabdir. Ular har biri o'ziga xos funktsiyalarga ega bo'lgan I, II va III deb belgilangan uchta RNK polimerazaga ega bo'lishi bilan tavsiflanadi. I oldingi rRNKlarni, II esa xabarchi RNKlarni va ba'zi bir maxsus RNKlarni sintez qiladi. Va nihoyat, III uzatish RNKlari, ribosomal 5S va boshqa kichik RNKlar uchun javobgardir. Messenger RNK eukaryotlarda bir qator o'ziga xos modifikatsiyalarni oladi. Birinchisi, 5 ′ uchiga "shapka" qo'shishni o'z ichiga oladi. Kimyoviy nuqtai nazardan, qopqoq 7 'metilguanozin qoldig'i bo'lib, oxiriga 5', 5'-trifosfat birikmasi bilan biriktirilgan. Ushbu zonaning vazifasi RNKni ribonukleazalar (RNKni kichik tarkibiy qismlarga ajratib yuboradigan fermentlar) tomonidan mumkin bo'lgan parchalanishidan himoya qilishdir. Bundan tashqari, 3-uchining yo'q qilinishi sodir bo'ladi va 80 dan 250 gacha adenin qoldiqlari qo'shiladi. Ushbu struktura polyA "quyruq" nomi bilan tanilgan va har xil oqsillarni biriktiruvchi joy bo'lib xizmat qiladi. Prokaryot poliA dumini sotib olganda, uning parchalanishini rag'batlantiradi. Boshqa tomondan, ushbu xabarchi intronlar bilan yozilgan. Intronlar - bu genning bir qismi bo'lmagan, ammo bu ketma-ketlikni "uzib qo'yadigan" DNK sekanslari. Intronlar tarjima qilinmaydi va shuning uchun ularni messenjerdan olib tashlash kerak. Umurtqali hayvonlar genlarining aksariyati intronlarga ega, faqat gistonlarni kodlovchi genlardan tashqari. Xuddi shunday, gendagi intronlar soni ularning bir nechtasidan o'nlabigacha o'zgarishi mumkin. Laryig'ish RNK yoki biriktirish jarayoni xabarchi RNKdagi intronlarni olib tashlashni o'z ichiga oladi. Yadro yoki mitoxondriyal genlarda uchraydigan ba'zi intronlar jarayonini amalga oshirishi mumkin biriktirish fermentlar yoki ATP yordamisiz. Buning 16 o'rniga, jarayon transesterifikatsiya reaktsiyalari bilan amalga oshiriladi. Ushbu mexanizm kiprikli protozoanda topilgan Tetrahimena termofilasi. Aksincha, o'zlarining vositachiligiga qodir bo'lmagan yana bir guruh xabarchilar mavjud biriktirish, shuning uchun ularga qo'shimcha texnika kerak. Yadro genlarining juda ko'p qismi ushbu guruhga tegishli. Jarayoni biriktirish u splitseozoma yoki biriktiruvchi kompleks deb ataladigan oqsil kompleksi vositachiligida bo'ladi. Tizim kichik yadro ribonukleoproteidlari (RNP) deb nomlangan ixtisoslashgan RNK komplekslaridan iborat. RNP ning beshta turi mavjud: U1, U2, U4, U5 va U6, ular yadroda joylashgan bo'lib, biriktirish. The biriktirish bir nechta turdagi oqsillarni ishlab chiqarishi mumkin - bu ma'lum biriktirish muqobil - chunki ekzonlar differentsial ravishda joylashtirilgan va messenjer RNKlarining navlarini yaratgan. Ribozomal RNK, qisqartirilgan rRNK, ribosomalarda uchraydi va oqsillarning biosintezida ishtirok etadi. Shuning uchun u barcha hujayralarning ajralmas qismidir. Ribosomal RNK oqsil molekulalari bilan (taxminan 100) birlashib ribosomal presubunitlarni keltirib chiqaradi. Ular Svedberg birliklari uchun S harfi bilan belgilanadigan sedimentatsiya koeffitsientiga qarab tasniflanadi. Ribosoma ikki qismdan iborat: katta va kichik kichik birlik. Choktirish koeffitsienti jihatidan ikkala subbirlik prokariotlar va eukariotlardan farq qiladi. Prokaryotlarning katta 50S kichik birligi va 30S kichik birligi, eukaryotlarda esa 60S kichik 40S ni tashkil qiladi. Ribosomal RNKlarni kodlovchi genlar yadroda, ya'ni membrana bilan chegaralanmagan yadroning ma'lum bir sohasidadir. Ribosomal RNKlar ushbu mintaqada RNK polimeraza I orqali transkripsiya qilinadi. Ko'p miqdorda oqsillarni sintez qiladigan hujayralarda; nukleol taniqli tuzilishga ega. Biroq, ko'rib chiqilayotgan hujayra ko'p miqdordagi protein mahsulotlarini talab qilmasa, nukleol deyarli sezilmaydigan tuzilishdir. 17 60S katta ribozomal subbirlik 28S va 5.8S bo'laklari bilan bog'langan. Kichik kichik birlik (40S) haqida, u 18S bilan bog'liq. Yuqori eukaryotlarda pre-rRNK 45S transkripsiya birligida kodlangan, unga RNK polimeraza I kiradi.Ushbu transkript etuk 28S, 18S va 5.8S ribosomal RNKlarga ishlov beriladi. Sintez davom etar ekan, oldindan rRNK turli oqsillar bilan birikib, ribonukleoprotein zarralarini hosil qiladi. Bu ribozning 2'-OH guruhi metilatsiyasini va uridin qoldiqlarini psevdouridinga aylantirishni o'z ichiga olgan bir qator keyingi modifikatsiyalarga uchraydi. Ushbu o'zgarishlar yuz beradigan mintaqani 150 dan ortiq kichik nukleolyar RNK molekulalari boshqaradi, ular rRNKgacha juftlashish qobiliyatiga ega. Pre-rRNAlarning qolgan qismidan farqli o'laroq, 5S yadro ichida emas, balki nukleoplazmada RNK polimeraza III tomonidan transkripsiya qilinadi. Sintez qilingandan so'ng, 28S va 5.8S bilan birikish uchun nukleusga olib boriladi va shu bilan ribosomal birliklar hosil bo'ladi. Yig'ish jarayoni tugagandan so'ng, subbirliklar yadro teshiklari orqali sitoplazmasiga o'tkaziladi. RNK molekulasi bir vaqtning o'zida bir nechta oqsillarni keltirib chiqarishi va bir nechta ribosoma bilan bog'lanishi mumkin. Tarjima jarayoni davom etar ekan, messenjerning oxiri bepul bo'lib, uni boshqa sintezni boshlab boshqa ribosoma egallashi mumkin. Shuning uchun xabarchi RNKning bitta molekulasida (3 dan 10 gacha) guruhlangan ribosomalarni topish odatiy holdir va bu guruh polibiroma deb ataladi. Transfer RNK oqsil sintezi jarayoni rivojlanib borishi bilan aminokislotalarni uzatish uchun javobgardir. Ular taxminan 80 nukleotiddan iborat (xabarchi RNK bilan taqqoslaganda, bu "kichik" molekula). Tuzilishda uchta qurolli shamrokni eslatuvchi burmalar va xochlar mavjud. Adenilik halqa uchlaridan birida joylashgan bo'lib, u erda ribozaning gidroksil guruhi transport qilinadigan aminokislota bilan birikishda vositachilik qiladi. 18 Turli xil transfer RNKlari faqat oqsillarni tashkil etadigan yigirma aminokislotadan biri bilan birikadi; boshqacha qilib aytganda, oqsillarning qurilish bloklarini tashiydigan vosita. O'tkazuvchi RNKning aminokislota bilan birgalikda kompleksiga aminoatsil-tRNK deyiladi. Bundan tashqari, ribosomalar tufayli yuzaga keladigan tarjima jarayonida RNK har bir xabarchi RNKdagi ma'lum bir kodonni taniydi. Uni tanib olgach, tegishli aminokislota ajralib chiqadi va sintezlangan peptidning bir qismiga aylanadi. Yetkazilishi kerak bo'lgan aminokislota turini tanib olish uchun RNKda molekulaning o'rta qismida joylashgan "antikodon" mavjud. Ushbu antikodon xabarchi DNKda mavjud bo'lgan bir-birini to'ldiruvchi asoslar bilan vodorod aloqalarini hosil qilishga qodir. MikroRNKlar yoki miRNKlar - bu 21 dan 23 gacha nukleotidlar orasidagi qisqa, bir qatorli RNKning bir turi, ularning vazifasi genlarning ekspressionini tartibga solishdir. U oqsilga tarjima qilinmaganligi sababli, ko'pincha antisens RNK deb ataladi. Boshqa RNK turlari singari, mikroRNKni qayta ishlash murakkab va bir qator oqsillarni o'z ichiga oladi. MikroRNKlar genning birinchi transkriptidan kelib chiqqan mi-priRNA deb ataladigan uzunroq prekursorlardan kelib chiqadi. Hujayraning yadrosida ushbu prekursorlar mikroprotsessor majmuasida modifikatsiya qilinadi va natijada premiRNK hosi