С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 69
Текст из файла (страница 69)
гл. 3): при изменении температуры, РН, осмотического давления и т. д. Кроме того, сама плейотропия генов группы П позволяет исследовать их как модификаторы генов группы 1. 15.5. Транскрипция ДНК Транскрипцией называется перенос информации с двуцепочечной молекулы ДНК на одноцепочечные молекулы РНК. Прн этом матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая смысловой цепью.
В транскрипции, так же, как и в других матричных процессах, различают три стадии: инициацикл элонгацию и терминацию. Фермент (или ферменты), осуществляющий этот процесс, называют ДНК-зависимой РНК-полимеразой илн просто РНК-полимеразой, которая проводит следующую реакцию: 383 л~ АТР ~л~ АМ рнк-..».р"., мк'-, „„~М « „, + с, ° „„Рр ! ЛНК ла лнк ОТР л~()МР л СТР 1сс~ СсМР При этом полимеризация полирибонуклеотида (РНК) происходит в направлении от 5' к 3'-концу растущей цепи. Лучше всего изучена РНК-полимераза Е. Со(!.
Большой вклад в расшифровку суоъединичной структуры этого фермента внесла группа советских исследователей под руководством Р.Б. Хесина. РНК-полимераза Е. сой состоит из четырех субъединиц: двух одинаковых — а, которые объединены в молекуле так называемого минимального фермента еще с двумя различными субъединицами: 8 и 8!.'Такой леинииальный фермент (2688')' с молекулярной массой 480 000 Д осуществляет транскрипцию, но не способен «узнаватьв на ДНК специфические стартовые позиции начала этого процесса. Для «узнавания» стартовых участков, или праматоров, к минимальному ферменту должна присоединяться еще одна субъединица — в (сига!а)-фактор.
Н~уклеотидные последовательности праматоров обычно богаты парами АТ. Их называют также ТАТА-последовательностями или последовательностями Прибнова. Примеры некоторых из них представлены на рис. 15.8. После инициации транскрипции в-фактор покидает минимальный фермент и дальнейшая элонгация, т.
е. наращивание РНК, производится тетрамером РНК-полимеразы (рис. 15.9). Скорость роста цепи РНК у Е. Сой при 37'С составляет около 40 — 45 нуклеотидов в секунду. (Сравните ее со скоростью репликации — гл. 6.) Завершается процесс транскрипции после присоединения другого белкового фактора — о (ро)-фактора, или фактора терминации (рис. 15.9). Терминация транскрипции происходит в специальных участках ДНК вЂ” тердуинаторах, содержащих инвертированные повторы.
т а с т т с т ь д с !т д тд д тд р д с д а а зт А д А а д с с т а д т т т т т а д ддатдддсдсаа 'рдййта~дссдс тадддсадсдатадатсд АСТААСАТССАб й(чаДТАРАААТС "Стдаатддсдстдасда ас утсссастса ййт4дтя)татбаААттатаАасааАтААсАА дсстстаасаат, дтддвб1аттасдтатдстддаадаатта тттдт тасдаст~тс(тяйур!аттдсдддтдддасддтдасдтс .л.! дссдстаасаатадтАсу3(дасдсдтсдасдаадсасдстадс сатсдтттад ТсутасдьтрРассссасттсссадтддааадасда асттссаастса~т1~атта!татааддттатадасаадтддсдд м ту Аг ту Аг лс ууу 2 л„ ач ео 2 Дс й.сса свнк" Ос а чча мо Рис. !5.3. Нуклеотиднал последовательность нескольких молекул ДНК (Р. Ауа!а, К К!3ег, 2930).
рамкой ойоаначенм прочоторм, к котормм присоединвстсв рпк-полимерата, и начало транскрипии»; подчеркнут вервмй счнтмваеммй нуклеотид 332 Рис. Ш.9, Схема процесса траисхрипции. П, Р, Р, О,р — суаъеаииицм РНК-аоиимераем У Е. сой одна РНК-полимераза синтезирует все три типа молекул клеточной РНК: иРНК, рРНК, тРНК. Дискретный характер молекул РНК вЂ” продуктов транскрипции — хорошо виден на электронных микрофотографиях хромосом типа ламповых щеток (см. гл. 4).
На рис 15.10 показан фрагмент транскрибируемой петли такой хромосомы. Видно, что транскрипты образуют градиент с постепенным удлинением и компактизацией РНК в пределах единицы транскрипции. У эукарнот известны три типа РНК-полимераз: ! — ответственная за синтез рРНК, П вЂ” ответственная за синтез иРНК, Ш— ответственная за синтез тРНК и ннзкомолекулярной РРНК вЂ” 5$ РНК. Поскольку РНК вЂ” продукт транскрипции — синтезируется на матрице ДНК, следует ожидать высокой степени корреляции нуклеотидного состава этих двух типов полимеров. Однако исследования, предпринятые в конце 50-х годов А. Н. Белозерским и А.
С. Спириным, показали лишь небольшую корреляцию нуклеотидного состава РНК н ДНК из различных источников. Это указывало на то, что только небольшая фракция клеточной РНК в каждый данный момент отражает состав ее ДНК. Э. Волкин и Ф. Астрахан, изучая синтез РНК в бактериях Е. со10 зараженных фагом Т2, выявили в клетках новую фракцию РНК, состав которой подобен составу ДНК фага.
Эта РНК была очень нестабильной. Так была открыта иРНК, переносящая информацию от ДНК к рибосомам, на которых синтезируется белок. Поскольку 383 Рис. 15.!О. Активно транскрибируемый на хромосомах ламповых шеток из ооцитов курицы (фото Е. Р. ! агииской и А. Г. Цветкова, 1986). А — хорошо выражена ассимметрия боконых петель, транскрипционные единицы имеют характерный вид «елочек», длина боковых фибрилл рибонуклеопротеида увеличивается в направлении транскрипции. Отчетливо виден градиент размеров транскрипта, увеличнваюшегося по мере иродвижения (стрелки) РНК-полимеразы. Б — петли со слабо выраженной поляризацией подавляющую часть клеточной РНК представляют стабильные рРНК и тРНК, общая корреляция состава ДНК и РНК оказывается незначительной.
В дальнейшем у эукариот были открыты особые типы стабильной иРНК, например иРНК глобинов, присутствующая в безъядерных эритроцитах млекопитающих. !5.6. Трансляция иРНК Трансляцией называетсл синтез белка на рибосомах, направляемый матрицей иРНК. При этом информация переводится с четырехбуквенного алфавита нуклеиновых кислот на двадцатибуквенный алфавит аминокислотных последовательностей полипептидных цепей. В этом процессе различают три стадии. 1. Стадия активации аминокислот — образование аминоацилиденилатов в результате взаимодействия аминокислот с АТФ под контролем фермента, специфического для каждой аминокислоты. Эти ферменты — амипоацил-тРНК-сиптетазы — участвуют и в следующей стадии.
2. Стадия аминоацилировакия тРНК вЂ” присоединение аминокислотнйх остатков к тРНК вследствие взаимодействия тРНК и комплекса аминоацил-тРНК-синтетазы с аминоациладенилатами. Каждый аминокислотный остаток присоединяется к своему специфическому классу тРНК. 3. Собственно трапсллция, или полимеризация, аминокислотных остатков'с образованием пептидных связей и таким образом полимеризация полипептидных цепей. Эта стадия осуществляется на рибосомах под контролем матрицы иРНК в соответствии с правилами генетического кода (см. следующий раздел). Таким образом, основными участками процесса трансляции являются иРНК, рибосомы, тРНК, амииоацил-тРНК-сиктетазы. Роль транспортным РНК в синтезе белка была отведена еще до их открытия. В 1955 г.'Ф.
Крик в неопубликованной статье постулировал существование олигонуклеотида — адиптора, кото рый может нести аминокислоту и образовывать водородные связи с кодирующей полинуклеотидной матрицей. Изобретение адаптора было необходимо в связи с невозможностью обнаружить между аминокис.ютами и нуклеиновыми кислотами стереохнмическое соответствие, достаточное для того, чтобы обеспечить считывание генетического кода. В 1957 г. в лаборатории М. Хогланда было показано, что в ходе белкового синтеза активированные аминокислоты переносятся на особый тип РНК, получивший тогда наименование растворимой РНК и называемой теперь транспортной.
Адапторная гипотеза была доказана в начале бО-х годов в экспериментах Ф. Шапвиля, Г. фон Эренштейна и др. В одном из экспериментов цистеиновую тРНК нагружали цистеином. Затем цистеиновый остаток при помощи никеля Ренея превраптали в аланиновый. Таким образом получали комплекс Ала-тРНК""~, 385 ~з †~з остаток Амтмкодон 386 Аммнокмспотный который далее использова- АА лн в бесклеточной системе 3' из ретикулоцитов кролика < для синтеза гемоглобина. В результате в синтезируе< мых молекулах алании за- О-сэ мещал цистеин. Следовасу-«э тельно, судьба аминокисс с лотного остатка в составе см-О аминоацил-тРНК всецело определяется специфичностью тРНК, выполняющей функции адаптора.
В соответствии с адапторной гипотезой каждая тРНК должна обладать участком — ангикодоном, комплементарным лодону иРНК, который определяет включение в растущую полнпептидную цепь одного аминокислотного остатка. Все тРНК как про-, так и эукариот имеют сходО ную структуру. Они содержат около 80 оснований, различаются по составу рис.
!5.!!. Вторичная структура трНКт"' оснований, часть которых представленная в конфигурации клеверного модифицнрпваиа. Модифилиста. кация оснований происхоЗвевдонвоя помеченм модифицнроввннме основа. днт уже Посяе Синтеэа ния. ф — псевдоуридии, модифицированное основание, производное урвциав тРНК в ее определенных положениях. Схематически структуру тРНК принято изображать в форме «клеверного листа» в соответствии с возможностью образования водородных связей между основаниями (рис.
15.111. Пространственная конфигурация молекулы тРНК, выясненная на основе рентгеноструктурного анализа, показана на рис. 15.!2. Главным участником процесса трансляции, его организующим центром является рибосолги. Этот сложный молекулярный агрегат, состоящий из белков н рибонуклеиновых кислот, в ходе всей трансляции выполняет множество функций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
