|
|
Основы биохимии. Том 2т каталазной активностью. Однако если добавить порфирин, то образуется активная каталаза, что свидетельствует о синтезе апофермента даже в отсутствие синтеза простетической группы. В белках содержится обычно только двадцать аминокислот (гл. 4). Модификация этих остатков путем фосфорилирования, метилирования, гидроксилирования, иодирования, гликозилирования и т. д. происходит во время или после окончания образования полипептидной цепи. Ферменты, определяющие эти процессы и их специфичность, находятся под генетическим контролем; специфи- 25. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I 1037 Таблица 25.4 Некоторые ковалентные модификации аминокислот в белках Модифицируемая аминокислота Производное Тнп белка ?-Концевые остатки Ацетилированные Gly, Ala, Ser и т. д. Различные белки Аргинин Различные ?-метилпро-изводные Гистоны, белки мозга Аспарагин Гликозилирование амидного азота Различные глобулярные гликопротеиды С-Концевые остатки а-Карбоксамид Различные гормоны Цистеин Цистин Различные белки Цистеин Связывание с FAD Некоторые ферменты, цитохром Цистеин Тиольный эфир протопорфирина Глутаминовая кислота ?-Карбоксиглутамил Протромбин и др. Глутаминовая кислота и лизин у-Глутамил-е-1Ч-лизил Фибрин ?-Концевой глутамин Пирролидонкарбоновая кислота Различные белки Гистидин ?'- или №-метилпроиз-водное Оксилизин О-Гликозилоксилизин Коллагены Оксипролин О-Гликозилоксипролин Коллагены, экстензины Лизин 6-Оксилизин Коллагены Лизин ?, ?-Моно-, ди- и триме-тиллизины Гистоны и т. д. Лизин 6-Окси-е-К-триметил- лизин Диатомовый белок Лизин ?-?-Ацетиллизин Гнстоны Лизин Лизиналь Коллагены Лизин Лизинонорлейцин Коллагены, эластины Лизин Десмозин, изодесмозин Эластины Лизин Биотинил по ?-аминогруппе Карбоксилазы Лизин Липоил по ?-аминогруппе Пируватдекарбоксилаза Лизин Основание Шиффа с пи-ридоксальфосфатом Многие ферменты Пролин З-Оксипролин Коллагены Пролин 4-Оксипролин Коллагены, эластнн 1033 III. МЕТАБОЛИЗМ Продолжение- Модифицируемая аминокислота Производное Тип белка Пролин Сернн Серии Серии Серии Треонин Треонин Тирозин Тирозин Тирозин Тирозин Тирозин Тирозин Тирозин 3,4-Диокснпролнн О-Глпкозилсерин О-Фосфопантетеин О-Фосфосернн ?-Концевой пируват О ? л икоз илтрсонин ?-Концевой а-кетобути-рил Тирознн-О-сульфат о-Дитирозин, о-тритиро-зин Моно- и дииодтирозин Трииодтирозин, тироксин Моно и дибромтирозин Ортоокисление Аденилирование Диатомовый белок Различные глнкопро-тенды Ацилпереносящий белок Различные белки Некоторые ферменты Различные гликопро-теиды Некоторые ферменты Фибриноген и т. д. Резилин Тироглобулин, скелетные-белки кораллов, медуз, ? т. д. Тироглобулин Скелетные белки кораллов и т. д. Меланины Глутаминсинтетаза ческие остатки, (которые подвергаются .модификации, определяются в одних белках последовательностью аминокислот, а в других — конформацией. В некоторых случаях модификация служит для контроля активности ферментов ,и является обратимой, например, у фосфорилазы (разд. 15.2.3) и глутамннсинтетазы (разд. 20.2.3). В других случаях простетическая группа может быть ковалентно связана с .белком, например амидная связь соединяет биотин с ?-аминогруппой лизина в карбоисилирующем ферменте (разд. 14.5). Примеры ковалентной модификации аминокислотных остатков в белках перечислены в табл. 25.4. 'Производные, являющиеся промежуточными продуктами ферментативных реакций, а также металлолитанды многих ферментов ,в таблице не приведены. Ковалентные сшивки между пептидными цепями имеются во многих фибриллярных белках, таких, как коллаген и эластин. Сшивки образуются .в результате реакций, протекающих после оинтеза полипептидных цепей. Образование необычных аминокислот, таких, как десмозин и изодесмозин из лизиновых остатков в эластине, является примером таких процессов гл. 38). 25. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I 1039 25.5.3. Проблемы кодирования TaiK как генетический контроль определяет только аминокислотную последовательность, .и как ДНК, так и пептидные цепи являются линейными полимерами, то они должны быть коллинеарны в том смысле, что последовательность оснований должна определять аминокислотную последовательность. Однако ДНК состоит из четырех оснований, а именно A, G, С и Т, а белок —¦ из 20 аминокислот. Хотя в ДНК могут присутствовать .в небольших количествах и другие основания, но они функционируют как случайные заменители сдного из соычных оснований. Например, метилцито-зин спаривается с гуанином таким же образом, как и цитозин. Двадцать аминокислот, входящие в состав белков, стандартно сокращаются так: Ala, Arg, Asp, Asn, Cys, Glu, Gin, Gly, His, He, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Тгр, Туг и Val (табл. 4.1). Цистин отсутствует в этом списке, так как в белки включается цистеин, а цистин образуется в результате последующего окисления из двух цистеиновых остатков. Глутамин и аспарагин включены в этот описок, так как включение каждой из этих аминокислот в полипептиды находится под независимым генетическим контролем. Так как в ДНК содержится всего четыре основания, а в белках — 20 аминокислот, то кодирующая единица, или кодон, т. е. специфическая комбинация оснований, определяющая включение аминокислоты, должна содержать более чем одно основание. Если кодон для каждой аминокислоты содержит два основания, то возможно 42=16 кодонов. Для кодонов из трех оснований (триплетов) возможно 43 = 64 комбинации, что более чем достаточно для кодирования 20 аминокислот. Все имеющиеся сведения говорят о том, что кодон состоит из трех оснований (гл. 26). Изучение различных белков показало, что точечная мутация, т. е. замена одной пары оснований, наследуется по законам Менделя и затрагивает только одну аминокислоту в полипептидной цепи. Более того, мутации, близко расположенные на генетической карте (согласно данным по генетической рекомбинации), приводят к близко расположенным изменениям в аминокислотной последовательности. Это было обнаружено при иселедов'аниях на «-белке триптофансинтетазы Е. coli (гл. 26) и белке оболочки бактериофага Т4 (гл. 28). Такие исследования дали прямые доказательства коллинеарности пептидной цепи и ДНК в гене (гл. 26). См. литературу к главе 26. Глава 26 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. И Гены и белковый синтез. Генетический код. Контроль белкового синтеза 26.1. Ген и белковый синтез В этой главе будут рассмотрены механизмы белкового синтеза-Так как белки синтезируются из отдельных аминокислот, то основные (вопросы можно сформулировать так: 1) .каким образом становится доступной энергия, необходимая для образования пептидных связей? 2) каким образом последовательность нуклеотидов ДНК переводится в специфическую аминокислотную последовательность белка? 3) каковы генетические механизмы, определяющие, когда должна быть использована генетическая информация? Перед рассмотрением деталей механизма белкового синтеза коротко рассмотрим основные черты процесса в целом. Процесс можно разбить на три стадии: 1. Синтез с помощью фермента РНК-полимеразы нити РНК, которая является комплементарной копией одной из двух нитей матричной ДНК; это .процесс транскрипции. При этом синтезируются три типа РНК — матричная (мРНК), рибосомная (рРНК) и транспортная (тРНК). Гибридизационные исследования (гл. 7) показали, что в хромосоме имеются уникальные последовательности, комплементарные каждой из этих РНК- 2. Созревание РНК-транскрипта путем расщепления специфическими эндонуклеазами, .в результате чего первичные РНК-транскрипты превращаются в функционально активные мРНК, рРНК и тРНК. 3. Трансляция мРНК на рибосомах — цитоплазматических частицах, содержащих рРНК и белки, с участием тРНК, в результате чего образуется полипептидная цепь. Следует подчеркнуть две основные черты процесса трансляции: 1) синтез нолипептидной цепи начинается с ?-концевой аминокислоты, и элонгация цепи происходит путем последовательного присоединения аминокислот. Временная последовательность добавления аминокислот к растущей полипептидной цепи коллинеарна с последовательностью аминокислотных остатков в этой цепи, начиная с аминоконцевого остатка. 2) мРНК «прочитывается» группами из трех нуклеотидов (кодоны), начиная с определенной 26. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. II точки; триллетный кодон определяет, какая из 20 аминокислот .должна быть добавлена ,к растущей полипептидной цепи. Обсуждение деталей белкового синтеза мы начнем с рассмотрения механизма трансляции, затем перейдем к генетическому колу и, наконец, рассмотрим механизм транскрипции и его контроль. :26.2„ Компоненты механизма трансляции Г26.2.1. Транспортная РНК (тРНК) Каждая молекула тРНК представляет собой единую цепь примерно из 80 нуклеотидов, многие из которых модифицированы (табл. 7.6). Нуклеотндная последовательность более чем 50* моле- з' Эроэкэгсевая тРНК аминоацильныи конец
© А ? pG « С 72 С • G G • С G — и А • и и • А • А 65 G тФс- D-пегпля is ? -v^/ ~ „ «vv^ Qm'AJ в» 18 ^gC*)** 23 4 2-26 mg46 21 m G 26 Эополнительная петля 44 я G 45 С · G A С · G A · U G · m5C 31 Д · ? ЗЭ (Cm) A ' антииойоноЕая 33 (0) (Y) 37 петпя Gm A A 34 "Рис. 26.1. Схема структуры клеверного листа для тРНКр|,е дрожжей. Инвариантные основания для всех тРНК обведены кружком; полуинвариантные, например пурины или пиримидины, указаны в скобках. {Jack ?., Ladner J. ?., Klug ?., J. ____ Mol. Biol., 108, 619, 1976.) * В настоящее время известна первичная структура более 120 видов молекул тРНК. — Прим. перев. 1С42 III. метаболизм антикоЭоК. i-1 увеличенная Рис. 26.2. Схема трехмерной структуры дрожжевой тРНКр|,е, показывающая укладку цепи и взаимодействия между основаниями. Рибозофосфатный скелет показан непрерывной линией. Длинные прямые линии показывают пары оснований в двуспиральных участ |
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 |
Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |