Опишите последовательность первого этапа процесса биосинтеза белка (транскрипция).

Первый этап биосинтеза белка — транскрипция — это переписывание информации с ДНК на РНК. Ниже — логичная последовательность событий, как она реально происходит в клетке (с оговорками для прокариот и эукариот).

1. Узнавание гена и сборка транскрипционного комплекса
   • На ДНК есть промотор — участок «старта» перед кодирующей частью. У эукариот в нём часто встречается TATA-бокс; у бактерий — −35 и −10 области.
   • Белки-факторы транскрипции первыми садятся на промотор и «зовут» РНК-полимеразу.
    — Эукариоты: ключевой белок TBP (в составе TFIID) узнаёт TATA, затем присоединяются TFIIA, TFIIB, RNA Pol II с TFIIF, далее TFIIE и TFIIH. TFIIH раскручивает ДНК (геликазная активность) и фосфорилирует С-концевой домен (CTD) Pol II — это даёт старт.
    — Прокариоты: σ-фактор связывает промотор и приводит РНК-полимеразу к месту начала.

2. Инициирование синтеза
   • Полимераза раздвигает нити ДНК, образуя «транскрипционный пузырь».
   • Первый фосфодиэфирный мост формируется между первыми рибонуклеотидами (используются NTP: ATP, GTP, CTP, UTP). Синтез идёт строго 5′→3′, считывая матричную (антисмысловую) нить ДНК 3′→5′.
   • После нескольких коротких пробных транскриптов полимераза ускользает от промотора и переходит к устойчивому удлинению.

3. Элонгация (удлинение цепи РНК)
   • Полимераза движется по ДНК, добавляя комплементарные рибонуклеотиды; за ней «закрывается» двойная спираль, перед ней — снова раскрывается.
   • Точность обеспечивается распознаванием пар оснований и собственным «корректирующим» механизмом полимеразы (останова и выщепления ошибочного участка).
   • В эукариот к фосфорилированному CTD Pol II подсаживаются «конвейерные» ферменты обработки РНК (см. п. 5).
   • Топоизомеразы снимают избыточное закручивание ДНК впереди полимеразы.

4. Терминация (остановка синтеза)
   • Прокариоты:
    — ρ-независимая: в РНК образуется шпилька (богатая GC) и ряд U; комплекс распадается.
    — ρ-зависимая: белок ρ движется по РНК и разрывает комплекс на терминаторе.
   • Эукариоты (Pol II): полимераза проходит сигнал полиаденилирования (AAUAAA), РНК разрезается ниже сигнала, после чего полимераза ещё идёт немного и спонтанно отсоединяется («torpedo»-модель с участием экзонуклеазы).

5. Ксо-транскрипционная обработка пре-мРНК у эукариот (идёт параллельно пп. 2–4)
   • 5′-кеп: сразу после выхода первых ~20–30 нуклеотидов на 5′-конец ставится 7-метилгуанозиновая «кеп-шапка» через 5′-5′-трифосфатную связь — защита от деградации и «ярлык» для рибосомы.
   • Сплайсинг: вырезание интронов и сшивание экзонов сплайсосомой (snRNP U1, U2, U4/U6, U5; правило GU-AG; формирование лассо-структуры на ветвевой A).
   • 3′-конец: комплекс CPSF/CstF узнаёт AAUAAA и соседние мотивы, РНК расщепляется, затем поли(А)-полимераза достраивает поли-А-хвост (обычно 80–250 A), который стабилизирует мРНК и помогает экспорту в цитоплазму.
   • После завершения — зрелая мРНК упаковывается с белками (mRNP) и экспортируется через ядерные поры.

6. Особенности прокариот
   • Нет ядра и почти нет посттранскрипционных «украшений» мРНК; часто транскрипция и трансляция объединены по времени: рибосомы начинают перевод ещё до завершения синтеза РНК.
   • Часто мРНК полицисронные (опероны), что позволяет вместе экспрессировать гены одного пути.

Итог в одной строке: транскрипция — это сборка на промоторе, запуск РНК-полимеразы, удлинение транскрипта 5′→3′ по матричной нити ДНК, остановка на терминаторе и (у эукариот) обязательная «доводка» пре-мРНК — кепирование, сплайсинг и полиаденилирование — после чего мРНК готова к транспорту и последующему этапу — трансляции.