Терминация

Геном прокариотической клетки представляет собой единственный репликон. У E. coli терминация обеспечивается короткими (около 23 п.н.) последовательностями, называемыми ter-сайтами, которые в некотором количестве присутствуют на участке терминации. Они находятся на расстоянии примерно 100 т.п.н. далее точки встречи репликационных вилок. Продукт гена tus распознаёт специфические последовательности, связывается с ними и препятствует дальнейшему продвижению репликационной вилки^[3].

У эукариот не обнаружено последовательностей, аналогичных ter-сайтам, и распознающих их белков гена tus, известных для прокариот. Вероятно, репликационные вилки встречаются в случайных участках^[4]. Терминация заключается в удалении РНК-праймеров, заполнении нуклеотидами образующихся при этом «брешей», восстановлении целостности молекулы ДНК^[5].

РНК-вирусы характеризуются разнообразными механизмами репликации. Например, репликация у бактериофага Qβ с позитивным РНК-геномом заканчивается синтезом последовательности ССС, добавлением остатка А при участии белка SI, который также является фактором терминации, высвобождением синтезированной цепи. Терминация происходит в течение существенной или большей части цикла репликации — 18 из 20 с для малых реплицирующихся РНК, которые накапливаются в эубактериальной клетке при нормальной инфекции фага, и 18 с из 2 мин для полноразмерной цепи РНК Qβ^[6].

Элементы, обеспечивающие терминацию транскрипции, называются терминаторами^[3]. Терминация транскрипции может осуществляться за счёт белкового ρ (po)-фактора, так называемого, фактора терминации^[7]. Этот белок состоит из шести одинаковых субъединиц (гексамер), он связывается с синтезируемой цепью мРНК, перемещается вдоль неё в направлении 5′→3′, используя энергию гидролиза АТФ, и разрушает связь между мРНК и ДНК матрицей^[5]. Такие терминаторы называются ρ-зависимыми, или терминаторами II типа.

В других терминаторах коровая РНК-полимераза сама обеспечивает терминацию транскрипции. Терминаторы такого типа называются ρ-независимыми, или терминаторами I типа. ρ-независимые терминаторы представлены инвертированным повтором за 16-20 п.н. от точки терминации^[3]. Таким образом синтезируемая мРНК содержит последовательность, обогащённую гуанин-цитозиновыми парами, которая может формировать прочную шпилечную структуру из 7-20 нуклеотидных пар, каждая из которых образована тройными водородными связями . После шпильки находится участок, обогащённый урацилом, так называемый, полиурациловый участок. Гибридная молекула ДНК/мРНК будет иметь участок с высокой концентрацией непрочных двойных связей, возникающих между урацилом и аденином. Со шпилькой взаимодействует белок nusA, связанный с РНК-полимеразой, который вызывает временную остановку РНК-полимеразы и прекращение транскрипции. В этот момент РНК-полимераза располагается на полиурациловом участке, но слабые двойные связи не способны удержать соединение полинуклеотидной цепи с РНК-полимеразой, поэтому связь между ними разрушается.

У эукариот терминаторы транскрипции распознаются специфическими факторами. Эти факторы взаимодействуют с РНК-полимеразой II, ускоряют процесс завершения синтеза, вносят разрыв в мРНК и высвобождают её из транскрипционного комплекса.

Терминация сопряжена с присоединением к 3'-концу мРНК участка, состоящего из адениловых нуклеотидов (от 200 до 400), («хвоста»), так называемой реакцией полиаденилирования^[5].

Во всех случаях терминация транскрипции заключается в остановке синтеза РНК, освобождении РНК и РНК-полимеразы от ДНК^[3].

Синтез белка завершается встречей с одним из трёх стоп-кодонов (UAA, UAG, UGA). Таким образом в А-сайт (аминоацильный участок, второй кодон в открытой рамке считывания) входит так называемый фактор высвобождения белка^[4]. Из-за отсутствия тРНК, комплементарных стоп-кодонам, полипептидил-тРНК остаётся связанной с Р-сайтом (пептидильный участок, первый кодон в открытой рамке считывания)^[8]. Бактерии имеют три фактора высвобождения белка: RF-1, который распознаёт стоп-кодоны UAA и UAG, RF-2 — стоп-кодоны UAA и UGA и RF-3, способствующий выходу RF-1 и RF-2 из рибосомы после терминации. Эукариоты имеют только два фактора высвобождения белка: eRF-1, который распознаёт все три стоп-кодона, и eRF-3, который, предположительно, выполняет ту же функцию, что и RF-3. Факторы высвобождения белка завершают трансляцию. Разъединение рибосомных субъединиц обеспечивается фактором повторного использования рибосомы (RRF). По-видимому, RRF входит в P- или А-сайт и «размыкает» рибосому. Субъединицы рибосом остаются в цитоплазме до тех пор, пока не будут использованы в последующей трансляции^[4].