Процессинг (англ. processing – обработка, переработка, от лат. procedo – прохожу, продвигаюсь) – совокупность реакций, ведущих к превращению первичных продуктов транскрипции и трансляции в функционирующие молекулы. Процессингу подвергаются функционально неактивные молекулы-предшественники различных рибонуклеиновых кислот (тРНК, рРНК, иРНК) и многих белков. При процессинге РНК-предшественников в наиболее простых случаях удаляются избыточные нуклеиновые последовательности с обоих концов этих молекул. В клетках эукариот обнаружен особый тип процессинга – сплайсинг (от англ. splice – сращивать, соединять), которому подвергаются предшественники всех иРНК, а также некоторые тРНК и рРНК. В молекулах этого типа кодирующие (экзоны) и некодирующие (интроны) последовательности нуклеотидов чередуются между собой. При сплайсинге интроны удаляются, а экзоны сшиваются друг с другом, образуя активные (зрелые) иРНК. В некоторых случаях возможны альтернативные варианты компановки кодирующих участков (альтернативный сплайсинг), и в таком случае из одного предшественника могут возникать разные иРНК, кодирующие разные белки. За редким исключением процессинг эукариотических РНК происходит в ядре. Для каждого типа молекул он осуществляется спец. ферментом или группой ферментов, которые узнают специфичную первичную, а часто и вторичную структуру РНК в точках процессинга. Исключение составляет сплайсинг рРНК ресничной инфузории Tetrahymena – каталитическую функцию в этой реакции осуществляет сама РНК, подвергающаяся сплайсингу. При процессинге молекул – предшественников белков (пищеварительных ферментов, коллагена, легких цепей иммуноглобулинов, гормонов и др.) наиболее часто удаляется т.н. сигнальный пептид на NH2-конце полипептидной цепи. Новосинтезированный полипептид, например, проинсулин, может содержать последовательности разных полипептидных цепей, которые при процессинге вырезаются с удалением избыточных последовательностей, а затем образуется зрелый белок. Первичный продукт трансляции может расщепляться при процессинге на большое число белков с различными функциями. Процессинг белков осуществляется специальными протеазами, узнающими специфичные аминокислотные последовательности.
Синтез молекул РНК называется транскрипцией и является 1-м этапом синтеза полипептида. В эукариотической клетке транскрипция происходит в ядре, в прокариотической клетке – в ядерной зоне (нуклеотиде). И в том, и в другом случае матрицей для синтеза служит участок одной из цепочек молекулы ДНК, которую называют кодогенной.
Процесс транскрипции во многом схож с процессом репликации и начинается с раскручивания двойной спирали ДНК, разрыва водородных связей между азотистыми основаниями двух соседних цепочек и отхождения их друг от друга. Далее свободные рибонуклеотиды соединяются комплементарно с азотистыми основаниями кодогенной цепочки ДНК и затем "сшиваются" в единую цепь. Все это осуществляется при участии фермента РНК-полимеразы. Именно этот фермент определяет, с какой из двух цепочек ДНК нужно "переписывать" информацию в молекулу РНК, где находится место начала транскрипции (определенная последовательность нуклеотидов – промотор) и где следует закончить синтез РНК (терминатор). По окончании синтеза молекула РНК отходит от матрицы (т.е. от цепочки ДНК), а молекула ДНК восстанавливает свою исходную структуру: две цепочки соединяются за счет образования водородных связей между азотистыми основаниями и молекула спирализуется и суперспирализуется.
Процесс транскрипции у эукариот и прокариот во многом сходен, но есть и некоторые отличия в синтезе РНК.
1. У прокариот есть только один тип РНК-полимеразы для синтеза всех типов РНК (иРНК, тРНК, рРНК), а у эукариот известно, по крайней мере, три типа ферментов: РНК-полимераза 1, 2 и 3 для синтеза каждого типа РНК.
2. У прокариот сразу синтезируется зрелая молекула РНК, которая без крупных модификаций принимает участие в синтезе полипептидной цепочки. У эукариот сначала синтезируется молекула РНК – предшественник (про-РНК), которая в результате процессинга превращается в зрелую РНК. Связано это с тем, что гены эукариот состоят из участков, несущих генетическую информацию – экзонов и участков, не несущих генетическую информацию – интронов; как принято говорить, ген имеет "мозаичное" строение. Транскрибируется весь ген целиком, т.е. переписывается информация и из экзонов, и из интронов; при этом образуется молекула про-РНК. Далее из молекулы про-РНК специфическими ферментами вырезаются участки, соответствующие интронам, т.е. участки, генетически незначимые, а участки, соответствующие экзонам, "сшиваются" и формируют прелую молекулу РНК.
3. У эукариот, прежде чем начнется трансляция – второй этап синтеза полипептидов, должна закончиться транскрипция в ядре, затем молекулы РНК через ядерные поры поступают в цитоплазму и там, на рибосомах, начинается трансляция.