Дезоксирибонуклеїнова кислота

підвищені концентрації солей або сечовини, що збільшують іонну силу розчину

іоногені поверхнево-активні речовини

деякі полярні органічні сполуки (формамід і діметилформамід, фенол тощо).

Деякі нуклеопротеїни (рибосомні субчастинки, нуклеокапсиди вірусів) володіють здібністю до самозбирання, тобто до формування, за відповідних умов, нуклеопротеїдов in vitro без участі клітинних структур або агентів; таке самозбирання можливе у разі специфічних нуклеїново-білкових взаємодій (нуклеїново-білковому розпізнаванні). У будь-якому випадку, при утворенні нуклеопротеїдов відбуваються істотні конформаційні зміни нуклеїнових кислот і, в деяких випадках, білків, створюючих нуклеопротеїдний комплекс.

Комплекс нуклеосоми з гістоном H1. Найбільш сильні конформаційні зміни при утворенні нуклеопротеїдов зазнають нуклеїнові кислоти, і ці зміни найбільш істотні у разі утворення дезоксирибонуклеопротеїдов. На відміну від одноланцюжкової РНК, здатної утворювати вторинні і третинні структури за рахунок антипаралельного комплементарного спаровування суміжних відрізків ланцюга, дволанцюжкова ДНК такої можливості не має і існує в розчинах у вигляді значного більш «рихлих», в порівнянні з компактними глобуламі РНК, клубків. Проте пов'язання ДНК з сильноосновними білками (гістонами і протамінами) за рахунок електростатичної взаємодії приводить до значно щільніше упакованих нуклеопротеїдним комплексів -- хроматину, що забезпечує компактне зберігання ДНК і, відповідно, спадкової інформації у складі хромосом еукаріотів. З іншого боку, велика конформаційна рухливість РНК і її каталітичні властивості приводять до великої різноманітності рибонуклеопротєїдов, що виконують різні функциії.

Хроматин -- комплекс ДНК з гістонами в клітинах еукаріотів. За рахунок електростатичної взаємодії нитка ДНК здійснює подвійний оборот навколо октамеру гістонного комплексу H2a, H2b, H3 і H4, утворюючи нуклеосоми, сполучені ниткою ДНК. При приєднанні до комплексу гистону H1 шість нуклеосом утворюють кільцеподібний комплекс, в результаті відбувається конденсація хроматину з утворенням фібрілярної структури, яка далі при приєднанні топоізомерази II і ряду допоміжних білків здатна конденсуватися в гетерохроматин. ДНК, зв'язана в такому нуклеопротеїдному комплексі, не транскрибуєтся.

Окремим важливим класом дезоксирибонуклеопротеїдов є вірусні нуклеопротеїни. Для реплікації генетичного матеріалу ДНК-містячих вірусів необхідне перенесення вірусної ДНК в ядро клітини, такий транспорт і проникнення в ядро здійснюються у вигляді нуклеопротеїдних комплексів, білки яких несуть специфічні ділянки -- сигнали ядерної локалізації (Nuclear Localization Signal, NLS), що забезпечують транспорт через ядерні пори.

Рибонуклеопротеїни. У клітинах в найбільших кількостях містяться два класи рибонуклеопротеїдов: Нуклеопротеїдні комплекси рибосомних РНП (рРНП) -- субодиниці рибосом -- органел, на яких відбувається трансляція мРНК. Рибосоми є агрегатами з двох різних рРНП-субодиниць. Малі ядерні рибонуклеопротеїни (мяРНП)-- нуклеопротеїдні комплекси малих ядерних РНК, що є субодиницямі сплайсосом (учасників сплайсингу ядерних транскриптів -- попередників зрілих мРНК).

Мамтрична рибонуклеїмнова кислотам (мРНК, синонім-- інформаційна РНК або іРНК) -- РНК, що відповідає за перенесення інформації про первинну структуру білків від ДНК до місць синтезу білків. мРНК синтезується на матриці ДНК в ході процесу транскрипції, після чого, у свою чергу, використовується в ході трансляціїї як матриця для синтезу білків. Тим самим мРНК відіграє важливу роль в експресії («прояві») генів. Довжина типової зрілої мРНК складає від кількох сотень до кількох тисяч нуклеотидів. Щонайдовші мРНК відмічені у (+)оц РНК-містячих вірусів, наприклад пікорнавірусів, проте слід пам'ятати, що у цих вірусів мРНК утворює вісь їх геном. ДНК нерідко порівнють з кресленнями для виготовлення білків. Розвиваючи цю інженерно-виробничу аналогію, можна сказати, що, якщо ДНК -- це повний набір креслень для виготовлення білків, що знаходиться на зберіганні в сейфі директора заводу, то мРНКnbsp;-- тимчасова робоча копія креслення, що видається в складальний цех. Гіпотеза про значення РНК в синтезі білків була висловлена Торбйорном Касперсоном (Torbjцrn Caspersson) на основі досліджень 1937--1939 років, в результаті яких було показано, що клітини, що активно синтезують білки, містять велику кількість РНК. Підтвердження гіпотези було отримане Юбером Шантреном (Hubert Chantrenne).

Життєвий цикл молекули мРНК починається транскрипцією і завершується деградацією. Молекула мРНК протягом свого життя може бути також оброблена і «відредагована» перед трансляцією. Еукаріотичні молекули мРНК часто вимагають складної обробки і транспортування, тоді як прокаріотичні молекули мРНК зазвичай цього не вимагають.

Транскрипцією називають процес копіювання генетичної інформації з ДНК на мРНК. Він здійснюється ферментом РНК-полімеразою, що «розплітає» подвійну спіраль ДНК і будує, згідно принципу комплементарності, копію ділянки ДНК на основі одного з ланцюжків подвійної спіралі. Цей процес як у еукаріотів, так і у прокаріотів організований однаково. Основна відмінність між про- і еукаріотамі полягає в тому, що у еукаріотів РНК-полімераза під час транскрипції асоціюється з мРНК-оброблювальними ферментами, тому у них обробка мРНК і транскрипція можуть проходити одночасно. Короткоживучі необроблені або частково оброблені продукти транскрипції називаються передвісниками мРНК або пре-мРНК, після повної обробки -- зрілою мРНК.

Обробка еукаріотичної пре-мРНК. Тоді як мРНК прокаріотів (бактерій і архей), за рідкісними виключеннями, відразу готові до трансляції і не вимагають спеціальної обробки, еукаріотичні пре-мРНК вимагають інтенсивнішої обробки. У процесі сплайсингу з пре-мРНК видаляються інтрони, на 5'-кінець додається кеп, на 3'-кінець додається поліаденіновий хвіст.

Сплайсинг

Рис.13. Схема сплайсингу, в процесі якого пре-мРНК редагується в зрілу мРНК. Примітка. Зелений -- нетрансльовані ділянки (UnTranslated Regions, UTR), синій-- інтрони, червоний -- трансльовані (ділянки, що кодують білок).

Сплайсинг -- процес, в якому з мРНК видалаються послідовності, що не кодують білок, так звані інтрони; послідовності, що залишаються, включають кодуючі білки нуклеотіди, і називаються екзонами. Іноді пре-мРНК можуть бути сполучені різними способами, дозволяючи одному гену кодувати декілька білків. Цей процес називається альтернативним сплайсінгом. Сплайсінг зазвичай проводиться РНК-білковим комплексом, що називається сплайсосома, але деякі молекули мРНК також можуть каталізувати сплайсінг (див. рибозими). Інша відмінність між еукаріотами і прокаріотами -- транспорт мРНК. Через те, що еукаріотичні транскрипція і трансляція просторово розділені, еукаріотічеськие мРНК повинні бути виведені з ядра в цитоплазму. Зрілі мРНК розпізнаються по наявності модифікацій і покидають ядро через ядерні пори, в цитоплазмі мРНК утворють нуклеопротеїдні комплекси -- інформосоми, у складі яких транспортується до рибосом. Оскільки прокаріотичні мРНК не потребують обробки і транспортування, трансляція рибосомою може початися негайно після транскрипції. Отже, трансляція у прокаріот у більшості випадків суміщена з транскрипцією і відбувається ко-транскрипційно. Еукаріотична мРНК повинна бути оброблена і доставлена з ядра в цитоплазму, і лише тоді може бути трансльована рибосомою. Трансляція може відбуватися як на рибосомах, що знаходяться в цитоплазмі у вільному стані, так і на рибосомах, що асоціюються із стінками ендоплазматичного ретикулума. Таким чином, у еукаріотів трансляція ніколи не суміщена безпосередньо з транскрипцією.

Регуляція трансляції. Оскільки у прокаріотів транскрипція зазвичай суміщена з трансляцією, прокаріотична клітка може швидко реагувати на зміни в навколишньому середовищі шляхом синтезу нових білків, тобто регуляція відбувається, в основному, на рівні транскрипції. У еукаріотів із-за необхідності в редагуванні і транспорті мРНК, відповідь на зовнішні стимули займає більше часу. Тому їх синтез білків також інтенсивно регулюється і на пост-транскрипційному рівні. Не всяка зріла мРНК транслюється або транслюється на різному рівні, якраз через ці механізми регуляції експресії білків, наприклад РНК-інтерференція. Після деякого часу, визначеного її нуклеотідною послідовністю, зокрема, довжиною поліаденінової ділянки на 3'-кінці молекули, мРНК руйнується на нуклеотиди, з яких вона збудована, за участю РНКаз. Як правило, руйнування починається з видалення кепа на 5'-кінці, поліаденінового хвоста на 3'-кінці і потім екзонуклеази одночасно руйнують мРНК в 5' -> 3' і 3' -> 5' напрямках. мРНК, в якій сигнал завершення синтезу білку, стоп-кодон, в результаті помилки транскрипції знаходиться в середині кодуючої послідовності, схильна до особливої швидкої форми деградації, НМД (nonsense-mediated decay), що проходить через зв'язування багатих на AU мотивів із специфічними білками^[1].