С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Делеции или изменения последовательности Шайи — Далгарно резко снижают эффективность трансляции соответствующих иРНК у бактерий. Сигналом инициации трансляции у про- и эукариот служит кодон для метионина АСС, если он находится в начале иРНК. В этом случае его «узнает» специальная инициирующая формилметиониновая (у бактерий) нли метиониновая (у эукариот) тРНК. (В остальных случаях кодаи АСС «читается» как метиониновый.) Сигналами инициации служат также кодоны С()С и ()()С.
Это взаимодействие происходит на рибосоме в ее аминоацильном центре (или А-центре), располагающемся преимущественно на малой субчастице рибосомы. Взаимодействие иРНК (кодон А()С), малой частицы рибосомы и формилметионил-тРНК»"" образует комплекс инициации (рис.
15.17), который задает фазу трансляции иРНК триплетами. Далее 397 ~( нему присоединяется ббльшая субчастица рибосомы, и формилтионил-тРНК~и'" перемещается в лелтидильный центр (или Р ентр) рибосомы, расположенный преимущественно на ббльш~й субчастице. При этом рибосома сдвигается на один триплет вддль иРНК и ее свободный А-центр связывает следуюцп»ю ами(гоацил-тРНК в соответствии с кодоном иРНК. Рибосома дви»(сется вдоль матрицы (от ее 5' к 3'-концу), последовательно считывая кодоны. При этом происходит элонгацил лолипелтида путеа) образования пептидных связей между аминокислотными остатками (рис. 15.17).
Полипептидная цепь нарастает от Х-конца к С-криву. Процесс продолжается до тех пор, пока рибосома не встретит на иРНК один из трех кодонов — терминаторов, который считывается в ее А-центре. Терминация полипептида заключается в диссоциации пептидил- тРНК на полипептид и тРНК, освобождении иРНК и субчастиц рибосомы, которые тем самым становятся способными к новому акту инициации трансляции. Ьелок ггн»тсзнрустгя на молекулах нРНК, »н»»»»»рь»тых» рнбо с» чан»г .- та»»юяывасмых пн глриб»»» .чих н ли л» .по омах. Весь процесс трансле(ни с»н»ро»юж(ц»ст».я рас»це»»лснн» ч молекул ОТР.
нрнчсм трсо)гстся участие лон»..ннгсльныл бслконых фактороя, специфичных пнн»»роггссс»н н»нщн.н( гн (фак»»»ры нннцнацноц олонгэннн (факторы элен»ш(нн) н гсрмннацнн (ф;»кторы тсрмннь цнн). Этн ослкн не я»инк>тся нгггс» Вольпон час п ю рноосомы, нрнггое»тннянггся к нсн на определен~ ых этапах трансляции. В оошнх чсргах гцюнссс гранслнцни одннакон у ьгсх органнзмон. Здесь необходимо упомянуть еще одно свойство кода — его квазиуниверсальность. Как показали эксперименты с бесклеточными системами, а также клонирование и расшифровка первичной структуры генов в сопоставлении с первичной структурой соответствующих белков, большинство кодонов у разных объектов читается одинаково.
В то же время существуют и некоторые варианты значения кодонов, которые впервые были обнаружены при исследовании белкового синтеза в мигохондрилх. Так, кодон УОА, обычно служащий терминатором (см, табл. 15.3), в митохондриях дрожжей, человека, быка кодирует триптофан. АОА в митохондриях читается как Мет, а не Иле (табл. 15.3), СОΠ— как Тре, а не Лей. В то же время кодоны АСА и АОО в некоторых митохондриях используются как терминаторы, а не как кодоны для аргинина (см. табл.
15.3). Эти отличия в составе кодового словаря митохондрий связывают с их возможным симбиогенетическим происхождением (см, гл. 10), с сохранением некоего примитивного варианта кода. Правда, такая»»простота» может быть и вторичным следствием малой информационной емкости ДНК митохондрий. Известно, что их генетический материал кодирует небольшую часть белков митохондрий, хотя они и имеют собственные тРНК и рРНК. Отклонения от универсальности кода обнаружены и у Рагатес(ыт рг(танге((ш ОАА в цитоплазме читается как Глн. Нег м»пря»»» ны .»гн» к.,»»»н»»нн»п он он»я.» )нны р а»н и»;»н генетическою кода, на основе знании механизма белкового синтеза и его пунктуации на уровне иРНК, очевидно, что кодоны ирнциаторы н терминаторы обусловливают проявление генной дискретности генетической информации.
Как будет показано в следую(цей главе, сами иРНК могут быть и полигенными у бактерий, одйако кодируют синтез дискретных белковых молекул, что обусловлено именно считыванием кодонов — инициаторов и терминаторой. 066 Трп ' а'Р— Тнр 0А0 0АС 0А6 Лей 006 АА6 Лнз ~ СА6 Г » 6А6 Глу Рнс. 1д1Я. Замены аминокислот, наблголавщнесл прн реверсплк амбар-мутантов по структурному гену щелочной фосфатазы Е. со!1 (по А. Гарену, !9ОЯ1 !5.9.
Генетический анализ трансляции. Супрес~ия Большое значение в изучении процесса трансляции имеет метод генетического анализа. В частности, структура нонсез(с-колонов (УАО н ()АА была выяснена к 19б5 г. еще до полной Расшифровки генетическою кода, когда был известен только состав кодонов для большинства аминокислот, но не чередование нуклеотидов в кодонах. В 19б2 г.
С. Бензер и С. Чеймп описали так называемые амбермутации в локусе гн фага Т4. Онн могли ревертировать к дикому типу за счет дополнительных (супрессорных) мутаций в геноме бактерии-хозяина. Аналогичные амбер-мутации, подавляемые теми же генами-сулргссорами, были обнаружены во многих генах бактериофага Т4 и бактерии Е. соа. При использовании систем ген— фермент было показано, что амбер-мутации приводят к преждевременному прекращению роста полипептндной цепи и в клетках синтезируются только 1ч-терминальные фрагменты соответствующих белков.
В результате амбгр-сулргссии синтез полипептидов восстанавливается. А. Гарси, изучавший генетический контроль синтеза щелочной фосфатазы у Е. со(1, сравнил аминокнслотные остатки, находившиеся в молекуле фермента дикого типа и у внутригенных ревертантов по локусу, кодирующему щелочную фосфатазу. Полученный результат представлен на рнс. 15.18. Показаны только те кодоны соответствующих аминокислот„которые связаны со структурой амбер-кобона заменой одного нуклеотида.
На основе этих данных амбер-кодаи был идентифицирован как ()АО. Аналогичным образом другие исследователи (С. Бреннер, Ф. Крик) расшифровали структуру еще двух нонсенс-кодонов: охра-(1АА и опал-()ОА. Этн цветные наименования кодонов никак не соответствуют их характеристикам, а просто отражают романтизм. свойственный и молекулярным генетикам. Существование всех трех типов мутантных колонов-терминаторов и их супрессия были показаны и для эукариотических микроорганизмов — дрожжей Еигс)т. сегепг(пе и 5сИгозиссутаготусех ролуЬе. Знание генетического кода позволило решить и обратную задачу: расшифровать некоторые гемоглобинопатии у человека (болезни, связанные с появлением аномальных форм гемоглобина) как результат мутаций, превращающих нормальные сигналы терминации глобинов в значащие кодоны (см.
гл. 20). Обнаружение генов-супрессоров, посмысливающих» нонсенсаллели разных генов, указывает на то, что трансляция генетического кода может меняться. Характер специфичности нонсенссупрессоров Е.сой по отношению к нонсенс-кодонам, представленный в таол. 15.5, подчиняется правилам неоднозначного соответствия кодонов иРНК и антикодонов тРНК, как если бы охра-сулрессоры — супрессоры нонсенса ()АА — кодировали тРНК с антикодоном А()() (см. табл. 15.4), который может считывать ()АА и ()АСв.
В то же время строгие супрессоры для кодонов ()Аб и ()СвА транслируют только эти кодоны. Действительно, изучение трансляции в бесклеточных системах показало, что за считывание нонсенсов отвечают мутантные тРНК. Если в качестве иРНК взять геном РНК-содержащего фага й17 с охра-мутацией в самом начале гена, кодирующего белок оболочки фага, и добавить его в бесклеточную систему, полученную из штамма Е. сод', не неимеющето охра-супрессоп,пто синтез белка оболочки фага не происходит. Если в такую 4се систему добавить тРНК из штамма Е.
сей, несущего охра-супресЫр„то белок оболочки синтезируется, т.е. нонсенс-кодон уже более не прекращает трансляцию в гене, кодирующем этот белок. В таком эксперименте была идентифицирована индивидуальная тРНК, ответственная за нонсенс-сулрессию. Ею оказалась тирозиновая тРНК с антикодоном А()(), отличающимся от стандартного аитикодона А()ь* (см. рис.
!5.11), необходимого для считывания тирозинового кодона ()АС одной заменой: Ст на 1). Таким образом, мутации, затрагивающие антикодон тРНК, меняют их кодоновую специфичность и тем самым создают возможность для супрессии мутаций (мутантных кодонов) на уровне трансляции. Как правило, ион- таблица уб.б. Коаоноппя спеппфячсенс-супрессорными оказывают- пость нонсенс-супрсссороп у Е. той. ся те тРНК, антикодоны кото- Способность супрссрых могут быть превращены за- снровпть нонсснсп меной одною нуклеотида в ан- супрвссор тикодоны, комплементарные ко- ЦАО 0АА 0ОА донам-терминаторам.
Такие нонсенс-супрессоры, кодирую- + щие тРНК, обычно доминантны. ч()Р (()АА) + + Таким же путем могут воз- Я/Р ((тбА) — — + пикать и миссенс-сулрессоры, т. е. мутации, приводящие к такому изменению тРНК, при котором она начинает транслировать «не свой» кодон. Наиболее подробно исследованы миссенс-супрессорные глициновые тРНК Е. сорь Например, тРНК"," с антикодоном ССС обычно транслирует кодон ООО (Гли). Мутационная замена в ее антикодоне ССС на С()С приводит к тому, что теперь тРНК!'" «узнает» кодон ОАО для глутаминовой кислоты, Таким образом, если в результате прямой мутации в каком-либо гене из кодона ООО (Гли) будет получен кодон ОАО (Глу) — миссенс-мутация, то супрессия такой мутации может быть осуществлена мутантной тРНК<гк" с антикодоном С()С, которая будет подставлять глицин на место глутаминовой кислоты.
Произойдет супрессия миссенсмутации. Мутации, затраюсяпкнпис гп гика,сп и»; РНК. погнут пппяодсст' и к сулрсссии мггаиии гила «"! иг сс«исы„юнас-. !с 'прссксс)с.,ися тРНК!"' 5а)лсолейа !)<р)лтипипс и:г'«сся и! гягп пня Форма с чс тырьмя основаниями я антил!, ппс. С('('('. '(акая тРНК очи гыяас с четыре основания ОООО я с,гс юе яс «шк к!ясон« ятои поглесксвательности в рсзультас прям: Й ","..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
