Top.Mail.Ru
Ответы
Аватар пользователя
14лет
Изменено

Как осуществляется транскрипция участка ДНК, кодирующего РНК-полимеразу?

Поясню: транскрипция ДНК осуществляется РНК-полимеразой. Как появляется ПЕРВАЯ РНК-полимераза в ядре клетки?
уже существует вопрос
Как и где в клетке синтезируется РНК-полимераза?
http://otvet.mail.ru/question/43912468/
ответ на него НИЧЕГО не сообщает о том как появляется ПЕРВАЯ РНК-полимераза:
РНК-полимераза - фермент белковой природы.
Синтез всех белков происходит в 2 этапа:
1) транскрипция - с гена РНК-полимеразы информация переписывается на иРНК. Этот процесс происходит в ядре.
иРНК в ядре претерпевает процессинг (химические преобразования и выходит из ядра через ядерные поры в цитоплазму.
2) трансляция - в цитоплазме иРНК связывается с рибосомами и служит матрицей для синтеза белка - РНК-полимеразы.
Этот белок обладает специфической последовательностью аминокислот - последовательностью ядерной локализации, которая распознается рецепторами ядерного порового комплекса. В результате РНК-полимераза поступает в ядро.

Дополнен

Спасибо за вашу версию, Сергей!
вы уверены в правильности своего ответа?
проблема аналогична той, что существует при загрузке операционной системы компьютера. В компьютере эту функцию выполняет базовая система ввода-вывода или firmware.
Я полагаю, что в ядрах клеток (по аналогии) должны бы были существовать РНК, на основании которых и происходит синтез "первичных" РНК-полимераз. Аналогичные РНК (не входящие в основной хромосомный набор) , например, служат для синтеза рибосом.

Дополнен

"В цитоплазме находятся иРНК (с гена РНК-полимераз) , которые были синтезированы до начала митоза, они находятся в соединении с белками, в виде информосом ("спят" до поры до времени) . По окончании митоза с этих иРНК считывается информация, синтезируются РНК-полимеразы. "
- очень похоже на "масляное масло", вам не кажется?
Вопрос именно в этом и заключается: каким образом (с помощью какого механизма- ака- белка) с "гена РНК-полимераз" считывается белок РНК-полимеразы?
Ответ Cергея Матвеева мне кажется более логичным:
"Они натурально есть, если правильно помню, поли-А праймеры. Но и материнские полимеразы остаются. "
спасибо ему большое.

Дополнен

помимо "масляного масла" можно привести аналогию с бароном Мюнхаузеном, вынимающем себя из болота за собственные волосы. Елена! в Ваших ответах нет "точки опоры": вы в своих рассуждениях ходите по кругу курица-яйцо.

Дополнен

Елена пишет: "Вдогонку.
И в моем ответе, и в ответе Сергея Матвеева утверждается одно и тоже. А именно: иРНК для новых РНК-полимераз синтезируются в материнской клетке ее РНК-полимеразами по обычному механизму транскрипции, никакой разницы.

Дальше наши ответы расходятся. Сергей предполагает, что эта иРНК РНК-полимеразы сразу транслируется с образованием дочерних РНК-полимераз, которые ждут в клетке, пока она поделится и потом распределяются между дочерними ядрами. А я предположила, что жудут иРНК (в виде информосом) , а после деления идет трансляция с образованием дочерних РНК-полимераз.

К сути Вашего вопроса эта деталь (т. е. когда именно происходит трансляция) не относится. "

Дополнен

не совсем так.
Я задал Сергею уточняющий вопрос (и письмом и в "ответах"):
(см. выше) В своем ответе мне письмом (не в "ответах") Сергей пишет:
"Они натурально есть, если правильно помню, поли-А праймеры. Но и материнские полимеразы остаются. "
и далее: "Есть у меня одна книженка на эту тему в электронном виде. Если интересует, могу переслать. "Гены и геномы" называется. "
Сейчас я читаю эту (М. Сингер, П. Берг Гены и геномы, в2х томах, Мир 1998, 503002848X, 0935702172) и другие книги Берга и Сингера: Exploring Genetic Mechanisms University Science Books; 1 edition (March 1997) 0935702709, Dealing With Genes: The Language of Heredity University Science Books; 1st edition (August 8, 2008) 1891389580
Извините, Елена, но вы не хотите понять предмет моего вопроса. По поводу "наследования" РНК-полимераз из материнских клеток версия услышана. Однако, исходя из вероятностной природы такого наследования и основ теории информации эта версия наследования с моей точки зрения несостоятельна. Как я уже писал, она аналогична Мюнхаузеновскому принципу вытягивания себя за волосы из болота. Более логичным представляется наличие в ядре клеток (помимо основных генов ДНК, кодирующих РНК-полимеразы) РНК, самостоятельно кодирующие РНК-полимеразы, которые по своей природе ближе к рРНК и тРНК, а не иРНК- как продолжаете утверждать вы. Здесь существенно что механизмы работы иРНК и рРНК существенно различны.
Именно в этом суть моего вопроса.

Дополнен

Олег! Книга М. Сингера, и П. Берга Гены и геномы, (в 2х томах, Мир 1998) есть у меня дома, я прочитала ее примерно в 2000 г. Кроме того, у меня много разных других книг, которые я читала и читаю. Уверяю Вас, что ничего подобного той гипотезе, которую Вы предлагаете, Вы там не найдете.

Поли-А-хвосты имеются у зрелых иРНК. Они стабилизируют иРНК и способствуют ее правильному прохождению через ядерные поры. Если Вам интересно, то о поли-А-праймерах Вы можете прочитать здесь http://moikompas.ru/compas/alt_polya_mrna
Еще раз повторю, что к поставленному Вами вопросу они не имеют отношения.

Что же касается Вашей идеи, то биология отличается тем, что всякая идея должна быть подтверждена фактами. Никаких реальных фактов, свидетельствующих в пользу Вашей гипотезы, на данный момент нет.
Не все, что кажется логичным реально реализуется в природе. Например, совершенно нелогично держать внутри гена некодирующие участки - интроны, которые потом все равно вырезаются в процессе сплайсинга. Совершенно нелогично присутствие в геноме эукариот 95% некодирующей ДНК и т. д.

Поэтому Вы можете сколько угодно писать о Вашей гипотезе, пропагандировать ее, но до тех пор, пока не будет фактов, она так и останется гипотезой. Т. е. ее надо подтверждать экспериментами.
Это, кстати, совершенно не исключает справедливости Вашей гипотезы.

Когда я говорила, что в моем ответе и в ответе Сергея Матвеева нет принципиальных расхождений, то я имела в виду его ответ:
"А в чем проблема? Первая полимераза, и ДНК- и РНК-, попадает в дочернюю клетку из материнской".

Что же по сути этой гипотезы, то природа обычно реализует наиболее простой вариант. И если есть гены РНК-полимераз, то сложно допустить существование еще каких-то РНК, самостоятельно кодирующих РНК-полимеразу. Просто будет лишняя деталь в системе.
Еще раз повторю, что это совершенно не исключает справедливости Вашей гипотезы

Дополнен

факт у меня есть только один: простой количественный анализ, основанный на оценке количества молекул РНК полимераз в одном ядре.
Известна оценка концентрации РНК полимераз в живых клетках бактерий.
Она составляет 20нМ или 20 x 10^-9Моль. При оценочном объеме бактерии 1 x 10^-15литра это составляет 20 x 10^-24Моль/бактерию или (помножив на число Авогадо, 6.02 x 10^23) получаем оценку в 12 молекул на одну бактерию. Т. е. на одну бактерию приходится всего несколько молекул РНК полимеразы. Эта оценка говорит о достаточно высокой вероятности того факта, что дочерним клеткам может просто не достаться молекул РНК полимеразы, и в результате клетка окажется недееспособной и, тем самым, ставит под сомнение "наследственный" механизм передачи РНК-полимераз дочерним клеткам. Вы сами говорите о реализации Природой наиболее простого варианта. Наиболее простой вариант здесь должен быть надежным.
За ссылку большое спасибо. Как я понял, поли-А-хвосты не имеют отношения к сути интересующего меня вопроса.
В указанной книге действительно прямого ответа я не нашел, хотя сама книга очень интересна.

Дополнен

Елена пишет:
"1) у бактерий нет ядра. Они прокариоты.
2) эти 12 молекул РНК-полимераз - большое количество, учитывая миниатюрный размер клеток.
3) они находятся не во всем объеме клетки, а вблизи ДНК, и когда ДНК реплицируется с ней и расходятся в соседние клетки.
4) даже если вдруг и не разойдутся, т. е. будет 12:0, то не проблема. Ну, погибнет одна дочерняя бактерия. Их так много, что для популяции это ничтожное число. А размножаются бактерии с большой скоростью
5) Даже если все так, как Вы считаете, то у эукариот все может быть по-другому
6) никто не может утверждать точно, что расчеты приведенные Вами верны.
"получаем оценку в 12 молекул на одну бактерию" - это оценочные расчеты. Вот когда точно подсчитают число молекул, тогда можно будет о чем-то говорить.
Если помните, оценочные методы показывали, что у человека более 100 тысяч генов. А после программы "Геном человека" стало ясно, что всего 30 тыс, если не меньше.
7) Ваша гипотеза остается гипотезой. Ведь даже если эти расчеты верны, то данный факт можно объяснить как-нибудь по-другому. "

Дополнен

отвечаю в логическом порядке, нумерую ответы по вопросам:
1,5) механизм транскипции один и у бактерий (прокариотов) у у эукариотов. И одни и другие используют сходный белок РНК-полимеразы
3,4) локализация молекул по всему объему или в его определенной части не существенна. Важен механизм распределения молекул между дочерними клетками. Обычно исходят из того, что каждая молекула родительской клетки с одинаковой вероятностью может попасть в одну из двух дочерних клеток. В этом случае вероятность того, что одна из клеток не получит ни одной молекулы составляет величину, обратную 2 в степени числа молекул, т. е. в нашем случае это 1/2^12 или 1/4096 ( ~0.00024). С моей точки зрения это существенный для генетики показатель вероятности.

Дополнен

6) действительно, я взял первые подвернувшиеся в инете данные. Каюсь. Поищу более достоверные. Но и эта цифра кое-что дала: она позволила мне представить порядок величины. Повторюсь: это единицы молекул. Не тысячи-миллионы-миллиарды, и даже не сотни.
Ваша аналогия с числом генов неуместна именно для вашей аргументации: оценка в 100тыс. делалась исходя из общего числа нуклеотидных оснований в молекуле ДНК и числа оснований в одном гене путем деления. Т. е. это оценка "сверху" Скорее всего, приводимая мной оценка тоже является "потолочной". В оценке числа генов в 100тыс. не принимался в расчет информационный "кпд". Измерение концентрации белка в растворе- достаточно точная процедура. У меня остаются к ней вопросы:
-а) какова доля именно интересующего нас белка polII - возможно здесь считались все РНК-полимеразы
-б) какова доля "рабочего" белка в общем числе. Я не биолог, но уверен что не все молекулы белка обладают необходимой биологической активностью - велико значение теплового движения молекул, их взаимодействия с другими молекулами и т. п. В конце концов, часть молекул белка наверняка "повреждены" или "недозрели"
-в) в интересующем нас в конечном итоге процессе транскрипции ДНК в РНК, помимо polII, участвует большое количество других белков. Скорее всего, их число того же порядка. Образование белкового комплекса процесс вряд ли имеющий 100% кпд.
Таким образом, число "рабочих" молекул polII в ядре кл

Дополнен

Таким образом, число "рабочих" молекул polII в ядре клетки должно быть меньше оценки, получающейся на основании значения их концентрации в растворе.
2) не уверен что 12 - это большое число (см. выше) . Если оценить вклад факторов перечисленных в предыдущем пункте как множитель 1/2 (0.5) - вполне допустимый при недостаточности информации- то число рабочих polII составит уже не 12, а 6, что даст оценку вероятности получения дочерней клетки без polII уже в 1.5%.
7) Я, конечно, не специалист в генетике и клеточной биолгогии, но имею техническое и математическое образование, в частности, в оценке эффективности и надежности. Мое понимание в области исследования операций (эффективность и надежность) как раз и вошло в противоречие с тем, что крайне эффективные и надежные механизмы белковых взаимодействий в данном [очень важном] случае не подтвержаются количественными показателями.
Ваша фраза "даже если эти расчеты верны, то данный факт можно объяснить как-нибудь по-другому" осталась недоступной моему пониманию.

По дате
По рейтингу
Аватар пользователя
Новичок
14лет

Клетка, когда она появилась в результате митоза (или в результате оплодотворения) не является "пустой". В ней есть цитоплазма, и само ядро, окруженное ядерной оболочкой - кариотекой.

В цитоплазме находятся иРНК (с гена РНК-полимераз) , которые были синтезированы до начала митоза, они находятся в соединении с белками, в виде информосом ("спят" до поры до времени) . По окончании митоза с этих иРНК считывается информация, синтезируются РНК-полимеразы.
Этот фермент обладает специфической последовательностью аминокислот - последовательностью ядерной локализации, которая распознается рецепторами ядерного порового комплекса. В результате РНК-полимераза поступает в ядро.

Версия Сергея Матвеева тоже возможна, хотя представляется мне менее вероятной, поскольку в этом случае во время митоза РНК-полимераза должа находиться в цитоплазме и непонятно, как именно она распределится между двумя дочерними ядрами. В этом случае будут большие затраты на синтез белка раньше времени его использования - вряд ли такой механизм реально реализуется.

Аватар пользователя
Просветленный
14лет

А в чем проблема? Первая полимераза, и ДНК- и РНК-, попадает в дочернюю клетку из материнской.