Нуклеиновые кислоты

Синтез РНК

Все виды РНК синтезируются при помощи фермента РНК-полимеразы. Она может быть ДНК- и РНК-зависимой, то есть катализировать синтез как на ДНК, так и на РНК-матрице.

Синтез основан на комплементарности оснований и антипараллельности направления чтения генетического кода и протекает в несколько этапов.

Сначала происходит узнавание и связывание РНК-полимеразы с особой последовательностью нуклеотидов на ДНК – промотором, после чего двойная спираль ДНК раскручивается на небольшом участке и начинается сборка молекулы РНК над одной из цепочек, называемой матричной (другая цепочка ДНК называется кодирующей – именно ее копией является синтезируемая РНК). Асимметричность промотора определяет, какая из цепочек ДНК будет служить матрицей, и тем самым позволяет РНК-полимеразе инициировать синтез в правильном направлении.

Следующий этап называется элонгацией. Транскрипционный комплекс, включающий РНК-полимеразу и расплетенный участок с гибридом ДНК-РНК, начинает движение. По мере этого перемещения наращиваемая цепочка РНК постепенно отделяется, а двойная спираль ДНК расплетается перед комплексом и восстанавливается за ним.

Завершающий этап синтеза наступает, когда РНК-полимераза достигает особого участка матрицы, называемого терминатором. Терминация (окончание) процесса может достигаться различными способами.

Норма количественного исследования РНК вируса гепатита С

Нормальным результатом количественного анализа на гепатит С для здорового человека считается полное отсутствие вируса в крови. На это должен указать качественный анализ, он проводится пациентам, у которых обнаружены антитела к вирусу.

Нормой при расшифровке анализов на гепатит С считается — «вирус не обнаружен».

Если количественный анализ с расшифровкой показал результат меньше 400 тыс. МЕ/мл, можно говорить о минимальной концентрации вируса в крови, но не об отсутствии заболевания.

Нагрузку более 800 тыс. МЕ/мл определяют как высокую. Однако среди специалистов нет согласия в определении минимальной и максимальной концентраций.

Границей считают 400 тыс. МЕ/мл.

Информационная рибонуклеиновая кислота

Такие молекулы еще называют матричными. Они составляют в клетке примерно два процента от всего количества. В клетках эукариот они синтезируются в ядрах на ДНК-матрицах, переходя затем в цитоплазму и связываясь с рибосомами. Далее, они становятся матрицами для синтеза белка: к ним присоединяются транспортные РНК, которые несут аминокислоты. Так происходит процесс преобразования информации, которая реализуется в уникальной структуре белка. В некоторых вирусных РНК она к тому же является хромосомой.

Жакоб и Мано являются открывателями этого вида. Не имея жесткой структуры, ее цепь образует изогнутые петли. Не работая, и-РНК собирается в складки и сворачивается в клубок, а в рабочем состоянии разворачивается.

и-РНК несет в себе информацию о последовательности аминокислот в белке, который синтезируется. Каждая аминокислота закодирована в определенном месте при помощи генетических кодов, которым свойственны:

• триплетность — из четырех мононуклеотидов возможно выстроить шестьдесят четыре кодона (генетического кода);
• неперекрещиваемость — информация движется в одном направлении;
• непрерывность — принцип работы сводится к тому, что одна и-РНК — один белок;
• универсальность — тот или иной вид аминокислоты кодируется у всех живых организмов одинаково;
• вырожденность — известными являются двадцать аминокислот, а кодонов — шестьдесят один, то есть они кодируются несколькими генетическими кодами.

Синтез

Транскрипция РНК из ДНК с участием фермента РНК-полимеразы II

Основные статьи: Транскрипция (биология), Редактирование РНК, Сплайсинг

Синтез РНК в живой клетке проводится ферментом — РНК-полимеразой. У эукариот разные типы РНК синтезируются разными, специализированными РНК-полимеразами. В целом матрицей синтеза РНК может выступать как ДНК, так и другая молекула РНК. Например, полиовирусы используют РНК-зависимую РНК-полимеразу для репликации своего генетического материала, состоящего из РНК. Но РНК-зависимый синтез РНК, который раньше считался характерным только для вирусов, происходит и в клеточных организмах, в процессе так называемой РНК-интерференции.

Как в случае ДНК-зависимой РНК-полимеразы, так и в случае РНК-зависимой РНК-полимеразы фермент присоединяется к промоторной последовательности. Вторичная структура молекулы матрицы расплетается с помощью хеликазной активности полимеразы, которая при движении субстрата в направлении от 3′ к 5′ концу молекулы синтезирует РНК в направлении 5′ → 3′. Терминатор транскрипции в исходной молекуле определяет окончание синтеза. Многие молекулы РНК синтезируются в качестве молекул-предшественников, которые подвергаются «редактированию» — удалению ненужных частей с помощью РНК-белковых комплексов.

Например, у кишечной палочки гены рРНК расположены в составе одного оперона (в rrnB порядок расположения такой: 16S — tRNAGlu₂ — 23S —5S) считываются в виде одной длинной молекулы, которая затем подвергается расщеплению в нескольких участках с образованием сначала пре-рРНК, а затем зрелых молекул рРНК. Процесс изменения нуклеотидной последовательности РНК после синтеза носит название процессинга или редактирования РНК.

После завершения транскрипции РНК часто подвергается модификациям (см. выше), которые зависят от функции, выполняемой данной молекулой. У эукариот процесс «созревания» РНК, то есть её подготовки к синтезу белка, часто включает сплайсинг: удаление некодирующих белок последовательностей (интронов) с помощью рибонуклеопротеида сплайсосомы. Затем к 5′ концу молекулы пре-мРНК эукариот добавляется особый модифицированный нуклеотид (кэп), а к 3′ концу несколько аденинов, так называемый «полиА-хвост».

Что такое рибонуклеиновая кислота?

РНК — это нуклеиновая кислота с мономерами, называющимися рибонуклеотидами.

По химическим свойствам она очень похожа на ДНК, так как обе являются полимерами нуклеотидов, представляющих собой фосфолированный N-гликозид, который выстроен на остатке пентозы (пятиуглеродного сахара), с фосфатной группой пятого углеродного атома и основания азота при первом углеродном атоме.

Она представляет собой одну полинуклеотидную цепочку (кроме вирусов), которая намного короче, чем у ДНК.

Один мономер РНК — это остатки следующих веществ:

• основания азота;
• пятиуглеродного моносахарида;
• кислоты фосфора.

РНК имеют пиримидиновые (урацил и цитозин) и пуриновые (аденин, гуанин) основания. Рибоза является моносахаридом нуклеотида РНК.

Принцип РНК-интерференции

1. При РНК-интерференции расщепляется именно мРНК (и никакая другая).
2. Двуцепочечная РНК действует (вызывает расщепление) значительно эффективнее одноцепочечной. Эти два наблюдения предсказывали существование специализированной системы, опосредующей действие дцРНК.
3. дцРНК, комплементарная участку зрелой мРНК, вызывает расщепление последней. Это указывало на цитоплазматическую локализацию процесса и наличие специфической эндонуклеазы.
4. Небольшого количества дцРНК (нескольких молекул на клетку) достаточно для полного «выключения» целевого гена, что указывает на существование каскадного механизма катализа и/или амплификации.

Эти результаты заложили фундамент целому направлению современной молекулярной биологии — РНК-интерференции — и определили вектор работы множества исследовательских групп по всему миру не на один десяток лет. К текущему моменту обнаружено три большие группы малых РНК, которые играют на молекулярном поле за «команду РНК-интерференции». Познакомимся с ними подробнее.

Чем опасен гепатит С и как его выявить

Заразиться вирусом гепатита С может каждый. Если раньше эта болезнь передавалась преимущественно в среде наркоманов, то теперь наблюдается всплеск инфицирования практически во всех слоях населения. Гепатит С передается с кровью, поэтому заразиться им можно даже в медицинском учреждении или в салоне красоты.

Инкубационный период недуга составляет до полугода. Но бессимптомное развитие заболевания в хронической форме может длиться десятилетиями. В этот период поражается печень, вызывая цирроз и рак. Остро выраженный гепатит С проявляется:

• повышением температуры тела;
• апатией и усталостью;
• тошнотой, рвотой;
• неприятными ощущениями в области живота и суставах;
• желтухой кожи и склер.

При первых же подобных симптомах необходим скрининг, диагностика и лечение.

Всемирная организация здравоохранения неоднократно высказывала беспокойство темпами заражения гепатитом С во многих странах. В целях профилактики рекомендуют ежегодно сдавать анализ крови на это заболевание — серологический скрининг на антитела ВГС.

При выявлении гепатита С в организме человека проводят тест на рибонуклеиновую кислоту (РНК), чтобы определить форму заболевания — острую или хроническую.

При первом типе недуга около 1/3 всех пациентов не нуждаются в лечении, поскольку иммунная система этих людей самостоятельно справляется с инфекцией. Но одним из отличий вируса является его способность к мутации — изменчивости в строении гена.

Благодаря этому он может ускользать от иммунной системы и практически беспрепятственно разрушать здоровые клетки. В таком случае тест на РНК укажет на хроническую форму заболевания. Врачу при этом нужно будет:

1. определить степень поражения печени (фиброз, цирроз) с помощью биопсии;
2. провести установление генотипа вируса гепатита С.

Расшифровка количественного исследования

После проведения диагностики, интерпретировать полученный результат могут только врачи, так как он изображен должен быть не в цифрах, а в словах. Согласно статистике, количественный ПЦР — это самый чувствительный анализ. Для того чтобы понять присутствует ли в организме вирус ,необходимо понимать и знать, что количественный анализ на гепатит С расшифровывается с помощью цифрового обозначения (норматива) инфекции:

Стоит отметить, что несмотря на критерии стандартов, случаются исключения, при которых врачам удавалось при результате > 2,4х10(7) МЕ/мл поставить человека на ноги. Следовательно, итог зависит и от иммунной системы человека, положительная динамика которой стала редкостью в современном мире.

Норма

Если человек здоров и его ничего не беспокоит, то итогом проведенной диагностики будет являться “не обнаружено”. А вот у тех, кто уже заболел, но при этом проводит комплексное лечение, то улучшение показателей — это сигнал к выздоровлению. К примеру, самый благоприятный диапазон вирусных рамок колеблется от 1,8х10 (2) до 2,4х10 (7) МЕ/мд, где 600 МЕ/мл — низкая концентрация, 3х10 (4) МЕ/мл — средняя, а более 8х10 (5) мЕ/Мл — уже высокая.

Основные виды РНК и их функции в клетке

Они следующие:

• Матричная или информационная (мРНК). Посредством ее осуществляется транскрипция – перенос генетической информации с ДНК.
• Рибосомная (рРНК), обеспечивающая процесс трансляции – синтез белка на матрице мРНК.
• Транспортная (тРНК). Производит узнавание и транспортировку аминокислоты на рибосому, где происходит синтез белка, а также принимает участие в трансляции.
• Малые РНК – обширный класс молекул небольшой длины, осуществляющих разнообразные функции в ходе процессов транскрипции, созревания РНК, трансляции.
• РНК-геномы – кодирующие последовательности, которые содержат генетическую информацию у некоторых вирусов и вироидов.

В 1980-х годах была открыта каталитическая активность РНК. Молекулы, обладающие этим свойством, получили название рибозимов. Естественных рибозимов пока известно не так много, каталитическая способность их ниже, чем у белков, однако в клетке они выполняют исключительно важные функции. В настоящее время ведутся успешные работы по синтезу рибозимов, имеющие в том числе и прикладное значение.

Остановимся подробнее на различных видах молекул РНК.

Структура

Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом. Однако возможны и другие взаимодействия, например, несколько аденинов могут образовывать петлю, или петля, состоящая из четырёх нуклеотидов, в которой есть пара оснований аденин — гуанин.

Разные формы нуклеиновых кислот. На рисунке (слева направо) представлены A (типична для РНК), B (ДНК) и Z (редкая форма ДНК)

Важная структурная особенность РНК, отличающая её от ДНК — наличие гидроксильной группы в 2′ положении рибозы, которая позволяет молекуле РНК существовать в А, а не В-конформации, наиболее часто наблюдаемой у ДНК. У А-формы глубокая и узкая большая бороздка и неглубокая и широкая малая бороздка. Второе последствие наличия 2′ гидроксильной группы состоит в том, что конформационно пластичные, то есть не принимающие участие в образовании двойной спирали, участки молекулы РНК могут химически атаковать другие фосфатные связи и их расщеплять.

Вторичная структура РНК-компонента теломеразы простейших

«Рабочая» форма одноцепочечной молекулы РНК, как и у белков, часто обладает третичной структурой. Третичная структура образуется на основе элементов вторичной структуры, образуемой с помощью водородных связей внутри одной молекулы. Различают несколько типов элементов вторичной структуры — стебель-петли, петли и псевдоузлы. В силу большого числа возможных вариантов спаривания оснований предсказание вторичной структуры РНК — гораздо более сложная задача, чем предсказание вторичной структуры белков, но в настоящее время есть эффективные программы, например, mfold.

Примером зависимости функции молекул РНК от их вторичной структуры являются участки внутренней посадки рибосомы (IRES). IRES — структура на 5′ конце информационной РНК, которая обеспечивает присоединение рибосомы в обход обычного механизма инициации синтеза белка, требующего наличия особого модифицированного основания (кэпа) на 5′ конце и белковых факторов инициации. Первоначально IRES были обнаружены в вирусных РНК, но сейчас накапливается всё больше данных о том, что клеточные мРНК также используют IRES-зависимый механизм инициации в условиях стресса.

Многие типы РНК, например, рРНК и мяРНК в клетке функционируют в виде комплексов с белками, которые ассоциируют с молекулами РНК после их синтеза или (у эукариот) экспорта из ядра в цитоплазму. Такие РНК-белковые комплексы называются рибонуклеопротеиновыми комплексами или .

Расшифровка анализа на определение РНК гепатита С

Когда анализируется РНК, результаты HCV, необходимые для правильного лечения, включают в себя три основных пункта:

1. Положительный или отрицательный результат дал качественный анализ на гепатит РНК. В этом случае, что значит получение положительного результата: в первую очередь, вероятность заражения для окружающих. При этом положительный HCV может указывать также на недавно перенесённый острый приступ заболевания, при котором в организме ещё остались следы. Однако, если результаты показывают, что не обнаружено следов этой патологии, это почти всегда значит, что пациент здоров. Иногда на начальном этапе болезнь может быть не выявлена. Это происходит из-за того, что тест может демонстрировать результат «РНК гепатита не обнаружено», если его содержание в крови крайне мало.
2. Количество рибонуклеиновых кислот, когда тест все же дал положительный результат. Он позволяет определить то, насколько сильно успело развиться заболевание.
3. Конкретный вид заболевания. Если расшифровываются тесты на гепатит, определение его вида – одно из важнейших условий для правильного лечения. Даже существующие в России типы этой болезни требуют разницы в подходе, и терапия в каждом отдельном случае будет выглядеть по-разному. Особенно сложной ситуация станет, если пациент болен каким-либо экзотическим видом. В результатах это часто отмечается прочерком в графе определения типа и требует дополнительного осмотра.

Для получения точных результатов, соответствующих ситуации, необходимо перед началом осмотра и передачи материалов на исследование соблюдать некоторые правила:

• за трое суток до сдачи отказаться от вредной пищи, алкоголя, приёма лекарств;
• отказаться от ультразвука, рентгена и прохождения других видов осмотра за две недели до сдачи;
• сдавать кровь натощак, желательно утром.

Только в этом случае полученные результаты будут достаточно точными для того, чтобы поставить по ним правильный диагноз.

Показатели качественного теста

Результат может быть представлен только в крайне простой форме: «вирус гепатита С обнаружен» или «не обнаружен»

При этом результат может быть представлен только в крайне простой форме: «вирус гепатита С обнаружен» или «не обнаружен». Если результат положителен, то это означает, что болезнь активно развивается или, как минимум, находится в хронической стадии.

Выявление вируса происходит при помощи теста, который настроен на определённый уровень восприятия частиц. Он способен уловить только РНК болезни в диапазоне от 10 МЕ/мл до 500. Если его содержание в крови ниже этого уровня, то тест покажет отрицательный результат. Кроме того, вероятность искажения результатов как в случае качественного, так и в случае количественного тестов увеличивают следующие факторы:

• плохо взятая для теста кровь (например, в недостаточно очищенной пробирке или с неправильной техникой забора крови);
• использование средств, содержащих гепарин и другие вещества, способствующих свертываемости крови (они уменьшают эффективность теста);
• неправильная перевозка материалов до лаборатории.

Важно соблюдать и обычные правила сдачи крови для анализа, перечисленные выше

Показатели количественного теста

Норма при количественном исследовании выглядит следующим образом:

Резкие изменения уровня вируса в крови могут указывать на обострение и стремительное развитие заболевания.

После количественного теста проводится генотипический, определяющий, каким именно вирусом болен пациент.

Рибосомная РНК

Основу рибосомы – комплекса, обеспечивающего белковый синтез, составляют две длинные рРНК, которые образуют субчастицы рибосомы. Синтезируются они совместно в виде одной пре-рРНК, которая затем в ходе процессинга разделяется. В большую субчастицу входит также низкомолекулярная рРНК, синтезируемая с отдельного гена. Рибосомные РНК обладают плотно упакованной третичной структурой, которая служит каркасом для белков, присутствующих в рибосоме и выполняющих вспомогательные функции.

В нерабочей фазе субъединицы рибосомы разделены; при инициации трансляционного процесса рРНК малой субчастицы соединяется с матричной РНК, после чего происходит полное объединение элементов рибосомы. При взаимодействии РНК малой субчастицы с мРНК последняя как бы протягивается через рибосому (что равнозначно движению рибосомы по мРНК). Рибосомная РНК большой субчастицы является рибозимом, то есть обладает ферментными свойствами. Она катализирует образование пептидных связей между аминокислотами в ходе синтеза белка.

Следует отметить, что наибольшая часть всей РНК в клетке приходится на долю рибосомной – 70-80 %. ДНК обладает большим количеством генов, кодирующих рРНК, что обеспечивает весьма интенсивную ее транскрипцию.

Первичная документация – как все запомнить?

Как можно выучить все названия первичных документов? Для начала запомните, что основных первичных документов немного. Вероятно, их штук двадцать не наберется. Как вариант помощи себе, можно сделать так: для каждого участка бухгалтерского учета выписать основные «Хозяйственные операции» и к ним – названия «Первичных документов».

Безусловно, замечательным способом ненавязчего запоминания «Хозяйственных операций» и «Первичных документов» служить наработка практического навыка «Составления проводок» и «Практического ведения бухучета», используя реальные задачи. Так происходит на наших занятиях. Там мы учимся составлять проводки и отрабатывать основные модели ведения бухучета, до получения отчетов в ОСВ.

Не все «Первичные документы» делают проводки, есть исключения. Самые распространенные первичные документы не делающие проводок, но именно их чаще всего использует предприятие – «Счет на оплату», «Платежное поручение», «Доверенность». Запомните – эти документы никогда не делают проводок. Их задача – сообщить, информировать.

Строение и функции РНК

РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение — некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Мономер РНК — нуклеотид (рибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов.

Пиримидиновые основания РНК — урацил, цитозин, пуриновые основания — аденин и гуанин. Моносахарид нуклеотида РНК представлен рибозой.

Выделяют три вида РНК: 1) информационная (матричная) РНК — иРНК (мРНК), 2) транспортная РНК — тРНК, 3) рибосомная РНК — рРНК.

Все виды РНК представляют собой неразветвленные полинуклеотиды, имеют специфическую пространственную конформацию и принимают участие в процессах синтеза белка. Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК. Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией.

Транспортные РНК содержат обычно 76 (от 75 до 95) нуклеотидов; молекулярная масса — 25 000–30 000. На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке. Функции тРНК: 1) транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам, 2) трансляционный посредник. В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех тРНК имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, из-за которых тРНК приобретают конформацию, напоминающую по форме лист клевера. У любой тРНК есть петля для контакта с рибосомой (1), антикодоновая петля (2), петля для контакта с ферментом (3), акцепторный стебель (4), антикодон (5). Аминокислота присоединяется к 3′-концу акцепторного стебля. Антикодон — три нуклеотида, «опознающие» кодон иРНК. Следует подчеркнуть, что конкретная тРНК может транспортировать строго определенную аминокислоту, соответствующую ее антикодону. Специфичность соединения аминокислоты и тРНК достигается благодаря свойствам фермента аминоацил-тРНК-синтетаза.

Рибосомные РНК содержат 3000–5000 нуклеотидов; молекулярная масса — 1 000 000–1 500 000. На долю рРНК приходится 80–85% от общего содержания РНК в клетке. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы — органоиды, осуществляющие синтез белка. В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках. Функции рРНК: 1) необходимый структурный компонент рибосом и, таким образом, обеспечение функционирования рибосом; 2) обеспечение взаимодействия рибосомы и тРНК; 3) первоначальное связывание рибосомы и кодона-инициатора иРНК и определение рамки считывания, 4) формирование активного центра рибосомы.

Информационные РНК разнообразны по содержанию нуклеотидов и молекулярной массе (от 50 000 до 4 000 000). На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке. Функции иРНК: 1) перенос генетической информации от ДНК к рибосомам, 2) матрица для синтеза молекулы белка, 3) определение аминокислотной последовательности первичной структуры белковой молекулы.

История исследования

В 1847 из экстракта мышц быка было выделено вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Это соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены детали его химического строения. В частности, было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5′-фосфатом, и содержит N-гликозидную связь.
В 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество. Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Также оно обладало выраженными кислотными свойствами. Вещество было названо «нуклеином»

Соединению была приписана брутто-формула C29H49N9O22P3.
Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава «нуклеина» и открытого незадолго до этого «хроматина» — главного компонента хромосом. Было выдвинуто предположение об особой роли «нуклеина» в передаче наследственной информации.
В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.
Левин и Жакоб, изучая продукты щелочного гидролиза нуклеиновых кислот, выделили их основные составляющие — нуклеотиды и нуклеозиды, а также предложили адекватные структурные формулы, описывающие их свойства.
В 1921 году Левин выдвинул гипотезу «тетрануклеотидной структуры ДНК», оказавшуюся впоследствии ошибочной.
В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в результате чего были получены в кристаллическом состоянии четыре ДНК-образующих нуклеотида

Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов. В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
В 1951 году Чаргаффом была установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль.