Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

мРНК, включающему инициаторный метиониновый кодон AUG. Вслед за этим происходит связывание Ы-формилметионил-тРНК^' за счет взаимодействия между ее антикодоном и кодоном AUG (рис. 11.10). В этом процессе участвуют три белковых фактора инициации: IF1, IF2, IF3. Фактор IF3 сначала связывается с малой рибосомной субъединицей, что предотвращает ее взаимодействие с большой субъединицей и открывает возможность связывания с мРНК. В инициатор-ном комплексе фактор IF2 содержит в качестве кофактора связанный GTP. Последующее взаимодействие комплекса с большой рибосомной субъединицей сопровождается вытеснением факторов инициации и расщеплением GTP GDP + Р;. В большой субъединице находятся два участка связывания тРНК-участок связывания пептидил-тРНК (или Р-участок) и участок связывания аминоацил-тРНК (А-участок). Инициирующая Ы-формилметионил-тРНК^6' прикрепляется к Р-участку. Из всех имеющихся в клетке тРНК только тРНК-^' может участвовать в образовании инициаторного комплекса. Следующий кодон, стоящий в последовательности мРНК сразу после инициирующего AUG-кодона, попадает в А-участок, где может происходить его взаимодействие с аминоацил-тРНК, несущей подходящий антикодон.

Следующая стадия синтеза полипептида представляет собой многократное повторение цикла присоединения очередной аминокислоты к растущей полипептидной цепи. Это так называемая стадия элонгации, для осуществления которой в случае прокариот необходимо участие двух белковых факторов - EF-Tu и EF-G. Аналогичные факторы элонгации эукариотических клеток называются EF-1 и EF-2. Фактор элонгации EF-Tu в комплексе с кофактором GTP связывается с любой аминоацил

тРНК, за исключением Ы-формилметионил-тРНК|^е1. EF-Tu является одним из основных белковых компонентов прокариотических клеток (в Е. coli его содержание составляет до 6% от суммарного клеточного белка). Вероятно, аминоацил-тРНК постоянно находятся в комплексе с EF-Tu и в свободном виде практически не существуют. Комплекс амино-ацил-тРНК : EF-Tu : GTP связывается с А-участком рибосомы, при этом в зависимости от находящегося в А-участке кодона будет связываться именно та аминоацил-тРНК, антикодон которой окажется комплементарным кодону, то есть сможет образовать с ним эффективную систему водородных связей. Затем происходит высвобождение из комплекса фактора EF-Tu, сопровождающееся гидролизом GTP->GDP + Pj.

После того как подходящая аминоацил-тРНК связалась с А-участком, происходит образование пептидной связи при участии пептидил-трансферазы-фермента, входящего в состав большой рибосомной субъединицы. Остаток формилметионина переносится с тРНК|^е1 на NH2-rpynny следующего аминокислотного остатка, находящегося в виде аминоацил-тРНК в А-участке. При этом образуется пептидил-тРНК (рис. 11.11). Энергия, необходимая для этого процесса, по-видимому.

В Полностью собранная рибосома

Рис. 11.10. Образование целой рибосомы протекает через ини-циаторный комплекс при участии трех белковых факторов инициации (IF). Необходимая энергия поставляется за счет гидролиза GTP.

| учас-| , ток J \

50S

Большая субъединица рибосомы

Рис. 11.11. А-Г. Циклический процесс образования пептидной связи Д. Изображение рибосомы, связанной с мРНК, выполненное на основе данных электронной микроскопии высокого разрешения. Обратите внимание,

что растущая полипептидная цепь выходит через отверстие в большой субъединице рибосомы. (По Bernabeu С, Lake J. А. 1982. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 79, 3111.)

возникает за счет гидролиза связи N-формилметионина с TPHKf461. В следующем этапе-транслокации-принимает участие фактор EF-G в комплексе с GTP, при этом происходит расщепление GTP -*? GDP + + Р;. Рибосома продвигается вдоль мРНК на расстояние, соответствующее одному кодону, таким образом, что пептидил-тРНК переходит в Р-участок, освобождая А-участок. После этого А-участок занимает следующая аминоацил-тРНК, несущая антикодон, соответствующий кодону мРНК, который на данном этапе находится рядом с этим участком. Транслокация сопровождается диссоциацией деацилирован-ной тРНК-*161 от рибосомы. Многократное повторение рассмотренного элементарного цикла, включающего пептидилтрансферазную реакцию и последующее передвижение рибосомы вдоль мРНК на один кодон, приводит к постепенному росту полипептидной цепи, аминокислотная последовательность которой обусловлена последовательностью кодо-нов в мРНК.

По мере того как одна рибосома продвигается вдоль мРНК, инициирующий участок цепи высвобождается, на нем происходит сборка следующего активного рибосомного комплекса и на той же матрице снова начинается синтез полипептида. При взаимодействии нескольких активных рибосом с единичной молекулой мРНК образуется полирибосома или полисома (рис. 11.12).

Полипептидный синтез по данной матрице продолжается до тех пор, пока в А-участке не окажется терминаторный кодон мРНК. Обычно терминация трансляции может задаваться тремя различными кодона-ми-UAA, UAG и UGA. Последовательность оснований в этих кодонах узнается специализированными белковыми факторами терминации. У Е. coli имеются два таких белка-RF1 и RF2; первый узнает кодоны

Clu

Свободный полипептид

Gly

Рис. 11.13. Терминация синтеза полипептида происходит тогда, когда терминаторный кодон (в данном случае UGA) попадает в А-участок рибосомы и узнается белковым фактором терминации RF2.

UAA и UAG, а второй-кодоны UAA и UGA. У эукариот все три кодо-на узнает, по-видимому, один и тот же белок. Когда в А-участке оказывается терминаторный кодон, туда же подходит и терминирующий белок, который вынуждает пептидилтрансферазу сделать «холостой» шаг, в результате законченная полипептидная цепь высвобождается и отделяется от рибосомы (рис. 11.13). Рибосомные субъединицы в свою очередь диссоциируют, отделяются от мРНК и могут принять участие в синтезе следующей полипептидной цепи.

Точность полипептидного синтеза зависит от точности образования системы водородных связей между кодонами и антикодонами. До за

мыкания очередной пептидной связи рибосомы подвергают по крайней мере однократной проверке правильность образования пары кодон-ан-тикодон с тем, чтобы удостовериться, что произошло связывание правильной аминоацил-тРНК. Прямым свидетельством в пользу активной роли рибосом в контроле правильности кодон-антикодонового взаимодействия является существование мутаций, изменяющих рибосомные белки и таким образом влияющих на точность трансляции.

Специализированный перенос информации

Репликация РНК

Известны три вида процессов, в рамках которых осуществляется специализированный перенос информации (см. рис. 11.1). Один из них, перенос информации от РНК к РНК, удается зафиксировать только в клетках, зараженных вирусами, генетический материал которых представляет собой РНК. Это, например, вирус табачной мозаики (ВТМ) и многие другие вирусы растений, РНК-содержащие бактериофаги и некоторые вирусы животных, такие, как полиовирусы. Эти вирусные геномные РНК, одноцепочечные или двухцепочечные, обязательно несут гены, кодирующие специфические РНК-репликазы, т.е. ферменты, которые по РНК-матрице могут синтезировать комплементарные молекулы РНК. Эти молекулы в свою очередь могут служить матрицами для аналогичного синтеза копий родительских цепей РНК. Перенос генетической информации от РНК к РНК также основан на принципе комплементарности оснований в родительской и дочерней цепях РНК.

Обратная транскрипция

Другой вид специализированного переноса информации-от РНК к ДНК-имеет место (насколько известно) только в клетках животных, инфицированных вирусами определенного типа. До недавнего времени был известен только один тип вирусов, обладающих способностью к синтезу ДНК по РНК. Это особый тип РНК-содержащих вирусов, называемых ретровирусами. Сейчас стало известно, что еще один тип вирусов- ДНК-содержащий вирус гепатита В в своем развитии также использует перенос информации от РНК к ДНК.

Ретровирусы содержат молекулы одноцепочечной РНК, при этом каждая вирусная частица имеет две копии РНК-генома, т. е. вирусы этого типа являются единственной известной разновидностью диплоидных вирусов. Впервые они были обнаружены по способности вызывать образование опухолей у животных. Первый вирус этого типа был описан в 1911 г. Пейтоном Раусом, обнаружившим инфекционную саркому у кур. Вызывающий это заболевание вирус, названный вирусом саркомы Рауса (ВСР), послужил моделью для изучения не только опухоле-родных РНК-вирусов, но и других ретровирусов, не приводящих к возникновению опухолей. ВСР может инфицировать культивируемые in vitro куриные эмбриональные клетки и превращать их в клетки с измененными свойствами, характерными для опухолевых клеток. Измененные свойства этих клеток наследуются, т.е. передаются последующим поколениям вместе со способностью продуцировать инфекционные вирусные частицы. Эти свойства проявляются благодаря наличию в ДНК опухолевых клеток ДНК-копии (провируса) ретровирусного генома. Провирус реплицируется вместе с хозяйской ДНК и передается по наследству дочерним клеткам. Сейчас известно, что образование ДНК-провируса-это характерная особенность репликации любых рет-ровирусов, присущая не только опухолеродным вирусам. В действительности способность переносить рак для ретровирусов является свойством «благоприобретенным». Такого рода опухолевые РНК-вирусы несут естественным путем возникшие химерные геномы, в которых некий клеточный ген (онкоген) за счет рекомбинации встроился в прови-русный геном и, будучи вырванным из своего естественного окружения, вышел из-под контроля регуляторных механизмов. В норме эти механизмы позволяют онкогену вызывать неограниченный рост клеток.

Ретровирусы кодируют и содержат в инфекционных частицах фермент, называемый обратной транскриптазой, который может использовУ

Рис. 11.14. Обратная транскрипция и интеграция ДНК-копии ретровирусного генома в хромосому. А. Структура ретровирусного одноцепочечного РНК-генома. Как и в случае клеточных мРНК, на 5'-конце вирусной РНК находится «кэп», З'-конец полиаденили-рован. Повторы нуклеотидной последовательности, расположенные на кон

страница 8
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Скачать книгу "Современная генетика. Том 2" (5.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.02.2020)