Биологический каталог




Основы биохимии. Том 1

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

се гистоны — относительно небольшие белки с молекулярной массой от 12 000 до 20 000, содержащие ~25% остатков аргинина и лизина; они не содержат триптофана и, за исключением одного белка, цистеина и цистина. Классификация гистонов основана на относительных количествах лизина и аргинина. Гистон HI очень богат лизином. В то же время для гистона Н2 характерно умеренное содержание этой аминокислоты, причем существуют два типа этого гистона — Н2А и Н2В. Гистон НЗ умеренно богат аргинином и содержит цистеин. Гистон Н4 богат аргинином и глицином (табл. 7.5).

Гистоны одного и того же типа, полученные из различных животных и растений, имеют очень сходные аминокислотные последовательности. Такой консерватизм в эволюции, по-видимому, отражает необходимость сохранения последовательности, обеспечивающей существенные и специфические функции. Это лучше всего подтверждается тем фактом, что аминокислотные последовательно-

Таблица 7.5

Аминокислотный состав гистонов тимуса теленка2

Тнп гистоиа Гистои Аминокислотный состав, % Общее число аминокислот Относительное содержание аминокислот, % от общего числа Молекулярная масса

й ? 1- < ? < >> 5 основных кислых гидрофобных Богатый лизи- HI 27 2 24 215 31 5 10 ~21 000

ном

Умеренно бога- Н2В 16 6 125 24 13 17 13 774

тый лизином

Богатый арги- Н2А 11 9 11 129 23 14 24 15 246

нином и лизи-

ном

Богатый арги- НЗ 10 156 135 24 15 18 15 342

нином

Богатый глици- Н4 10 14 15 102 27 11 23 11 282

ном и аргинином

Данные из работ различных авторов; обобщены в работе: Lewin В., Gene Expression-2, Euka ryotic Chromosomes, p. 106, John Wiley & Sons, New York, 1974. " Плюс два цистеина.

232

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

сти гистона Н4 из проростков гороха и тимуса быка отличаются только двумя из 102 остатков, присутствующих в молекуле. В ги-стоне Н4 Г\1Н2-концевая область содержит большинство основных остатков, в то время как СООН-концевая область молекулы содержит большую часть гидрофобных остатков и лишь незначительное число основных аминокислот. Такое необычное распределение аминокислот проявляется также в известных последовательностях гистонов Н2А, Н2В и НЗ. Напротив, в молекуле гистона HI СООН-концевая область содержит больше основных остатков и богата пролином, а в МНг-концевой — больше кислых и гидрофобных остатков.

В состав гистонов входят модифицированные аминокислотные остатки, например О-фосфосерин, моно-, ди- и три-е-М-метиллизин, ?-?-ацетиллизин и различные метилированные производные аргинина. Возможная роль гистонов и значение модифицированных остатков обсуждаются ниже (гл. 25).

Кроме взаимодействия с ДНК гистоны также взаимодействуют друг с другом. Экстракцией 2 ? NaCl (а не кислотой) из хроматина выделен тетрамер, состоящий из двух молекул гистона НЗ и двух молекул гистона Н4. В этих же условиях гистоны Н2А и Н2В могут быть выделены вместе в виде димера. Современная модель структуры хроматина предполагает, что один тетрамер и два димера взаимодействуют с 200 парами оснований ДНК, что составляет участок длиной -~70 нм. При этом образуется сферическая структура диаметром 11 нм. Считается, что хроматин представляет собой подвижную цепь, составленную из таких единиц. Эта предположительная модель подтверждается данными электронной микроскопии и методом дифракции рентгеновских лучей, а также расщеплением хроматина дезоксирибонуклеазой как в выделенных ядрах, так и в очищенных нитях хроматина (гл. 25).

7.2.12.2. Протамины

Протамины встречаются в зрелой сперме некоторых видов рыб после завершения деления клеток, когда эти основные белки замещают гистоны. Протамины — относительно небольшие белки, не содержащие многих аминокислот, но чрезвычайно богатые аргинином. Протамины не получены из ядер соматических клеток.

7.3. Структура рибонуклеиновых кислот

Существуют три вида РНК, различающиеся составом, размером, функциональными свойствами и локализацией в клетке. Ниже сначала представлены некоторые общие данные, касающиеся структуры РНК, затем вкратце обсуждены свойства различных видов РНК; специальные функции изложены в гл. 26.

7. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

7.3.1. Межнуклеотидная связь

В РНК возможна этерификация гидроксидных групп при атомах С-2', С-З' и С-5'. При обработке РНК фосфодиэстеразой змеиного яда основными продуктами гидролиза являются нуклеозид-5'-фосфаты; при обработке РНК фосфодиэстеразой селезенки образуются нуклеозид-З'-фосфаты. Следовательно, как и в случае ДНК, межнуклеотидные связи в РНК находятся между атомами С-З' и С-5'.

В отличие от ДНК РНК гидролизируется слабыми щелочами (рН 9 при 100°С и рН 12 при 37 °С). Эта обработка приводит к перемещению одной связи и образованию 2/,3'-циклического фосфата, показанного ниже, для каждого пуринового и пиримидинового мононуклеотида, присутствующего в РНК-

2' З'-циклонук леозиЭ

Дальнейшее действие щелочи на циклические соединения вызывает произвольное гидролитическое расщепление, что приводит к смеси изомерных 2'- и З'-мононуклеотидов.

Возможность образования циклических промежуточных продуктов существует только для РНК, так как ДНК не имеет гидроксидной группы при С-2'. Это объясняет относительную стабильность ДНК в слабых щелочах. Панкреатическая рибонуклеаза и рибонуклеаза Т1 (табл. 7.3) также образуют и гидролизуют циклические 2',3'-фосфаты, которые превращаются только в З'-фосфа-ты. Структура и механизм действия панкреатической РНазы приводятся ниже (гл. 9). Различные типы циклических нуклеотидов, например аденозин-3',5'-циклофосфат, как доказано, играют важную роль в процессах метаболизма (часть третья).

7.3.2. Транспортная РНК

Транспортная РНК (тРНК) составляет ~10—20% клеточной РНК и объединяет сравнительно небольшие молекулы с молекулярной массой ~ 30 ООО. тРНК функционирует как «адаптор» в синтезе пептидной связи, причем по крайней мере одна специфическая тРНК служит для каждой аминокислоты. В настоящее время идентифицировано более 60 различных тРНК; роль тРНК рассматривается в гл. 26.

234

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Щелочной гидролиз тРНК высвобождает нуклеозид N с З'-кон-ца, смесь 2'- и З'-мононуклеотидов и pNp с 5'-конца. Каждая тРНК представляет собой цепь, включающую от 75 до 90 нуклеотидов.

Хотя тРНК состоит в основном из четырех рибонуклеотидов (адениловой, гуаниловой, цитидиловой и уридиловой кислот), в ней имеются незначительные количества других нуклеотидов. Они включают в себя нуклеотиды, содержащие псевдоуридин (см. ниже), различные метилированные аденины и гуанины, метилированные пиримидины (такие, как тимин и 5-метилцитозин) и др. Не все они встречаются в какой-либо одной молекуле тРНК, но псевдоуридин и дигидроуридин* являются наиболее распространенны-

Таблица 7.6

Некоторые нуклеозиды, найденные в транспортных РНК, выделенных из различных источников

Название Сокращение Название Сокращение

Аденозин А 1 -Метилгуанозин itfG

1 -Метил аденозин irM №-Метилгуанозин msn

2-Метиладенозин msA №№-Диметилгуанознн tr^G

1Чв-Метиладенозин meA 7-Метилгуанозин m7G

Мв,Г\1в-Диметиладенозин m|A 2'-0-Метилгуанозин Gm

Мб-Изопентеннладенозин i^A Инозин I

Мв-Изопентенил-2-метил- ms2i6A 1-Метилинозин m4

тиоаденозин

N6- (?-Треоннлкарбо- t6A Псевдоуридин ?

нил)аденозин Am 2'-0-Метилпсевдоурндин

2'-0-Метиладенозин

Риботимидин3 ?

Цитидин С

5-Метилцитидин m5C Уридин и

Ы'-Метилцитидин m4C 5,6-Дигидроуридин hU или D

Ы'-Ацетилдитидин ac«C З-Метилурпдин m3U

2'-0-Метнлцитндин Cm 2'-0-Метилуридин Um

2-Тиоцитидин s2C 2-Тиоуридин6 S2U ИЛН 2S

4-Тиоуридип s4U или 4S

Гуанозин G 5-Карбоксиметилуридин cm5U

Второе название 5-метилуридин. ^ 2-Тиоуридины имеют в 5-положенни заместители — метил, метиламннометнл н 5-карб-метоксиметильную группу.

* А также риботимидин. — Прим. перев.

7. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

235

n(ch3)2 ?

I II

?

6,6-ди1иетиламинопурин (?6, ?6- диметиладенин)

СН

ОН

I

кг

I II \н (h3q2n-c4n/C^n/

?

О II

?? СН?

о=с

R

2,2-диметиламино-б-оксипурин дигидроуридин (И2,Иг-д.иметилгианин) (лактамная форма)

nh,

НОСН.

ОН ОСН3

2'-0- мети лци ти-дин

hnch2ch=cx

/СН3

К^\с^.

I II >

R

(ne-(A2-H3oneHmeHnji)-аденозин

??

О II

.с.

;nh

о=с. 5^СН с

сн, носн2

он он

5-рибоэилурацил (псевдоуридин)

Рис. 7.8. Структурные формулы некоторых редких оснований и нуклеозидов

тРНК. R —рибоза.

ми и универсальными. Список некоторых известных минорных компонентов тРНК и их сокращенные обозначения приведены в табл. 7.6. Структура некоторых из них показана на рис. 7.8.

Псевдоуридин представляет особый интерес, так как в нем отсутствует обычная ?-гликозидная связь, C-1-атом рибозы связан с 5-положением урацила С—С-связью. В случае 2'-0-метилнуклео-тидов нуклеотидные связи оказываются устойчивыми к гидролизу щелочью и ферментами. Возможная функциональная роль псевдо-уридина и других необычных оснований обсуждается ниже (гл. 26).

Определена первичная структура более 50 тРНК, а в случае фенилаланин-специфичной тРНК известно также и пространственное строение (гл. 26).

Наиболее общий метод анализа первичной структуры тРНК заключается в следующем. Молекулы тРНК, меченные 32Р, гидролизуются до небольших фрагментов под действием панкреатической РНазы, РНазы Т1 или смеси этих ферментов. Радиоактивные фрагменты гидролиза, олигонуклеотиды, разделяются двумерным электрофорезом (гл. 5).- В первом направлении проводят высоковольтный электрофорез на ацетате целлюлозы при рН 3,5. Затем продукты переносят на ДЭАЭ-целлюлозу и вновь проводят электрофорез при кислых зна-

236

1. основные компоненты клегки

чениях рН. Все олигонуклеотиды, образующиеся при обработке РНазой

страница 44
< 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 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 1" (7.28Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(18.09.2019)