Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Например, рибонуклеаза Р образует правильные5'-концы всех молекул тРНК в клетке Е.coli. Рибонуклеаза III вырезает предшественники 5S-, 16S- и 23S-pPHK из первичного транскрипта, расщепляя определенные связи в двухспиральных шпилечных областях. Молекулы мРНК у прокариот, наоборот, практически не претерпевают модификации. Более того, многиеиз них транслируются еще до того, как заканчивается их транскрипция. В то же время некоторые вирусные мРНК (например,мРНК фага Т7) расщепляются рибонуклеазой III раньше, чем начинается трансляция.60Часть IV.ИнформацияВторой тип процессинга - присоединениенуклеотидов к концам некоторых РНК.Например, последовательность ССА присоединяется к 3'-концам молекул тРНК.которые еще не обладают этой концевой последовательностью.
У эукариот к3'-концу большинства молекул мРНКприсоединяется длинная последовательность poly(A), а метилированный нуклеотид G (так называемый «колпачок», или«кеп») - к 5'-концу (разд. 29.22).Модификации оснований и рибозныхостатков представляют собой третий типпроцессинга. У эукариот одна 2'-гидроксильная группа примерно на сто рибозныхостатков в рРНК ферментативно метилируетсяза счет S-аденозилметионина.У бактерий в рРНК метилируются неостатки рибозы, а основания. Особенно интересны необычные основания, которыевстречаются во всех молекулах тРНК(разд. 27.3).
Они образуются путем фер-ментативной модификации обычных рибонуклеотидов, входящих в состав предшественника тРНК. Например, псевдоуридилат и риботимидилат образуются путеммодификации уридиловых остатков послетранскрипции.У эукариот все транскрипты подвергаютсяинтенсивномупроцессингу.Расщепление и модификация предшественников рРНК и тРНК напоминают соответствующие процессы у прокариот. Удивительное отличие состоит в том, что мРНКэукариот образуется путем расщеплениябольшого транскрипта и последующего сращивания (сплайсинга) получающихся приэтом фрагментов.
Это явление мы рассмотрим в одной из следующих глав(разд. 29.21). У эукариот транскрипцияи трансляция происходят в различных компартментах клетки. По всей вероятности,процессинг РНК играет ключевую рольв регуляции транспорта мРНК, рРНКи тРНК из ядра в цитозолъ.транскрипцию совершенно различным путем. Рифамицин, образуемый бактериямиStreptomyces, и его полусинтетическое производное рифампицин специфически ингибируют инициацию синтеза РНК.
Эти антибиотики не предотвращают связыванияРНК-полимеразы с ДНК-матрицей. Рифампицин препятствует образованию первой фосфодиэфирной связи в цепи РНК.При этом антибиотик практически невлияет на элонгацию цепи. Столь высокаяизбирательность ингибирующего действияделает рифампицин ценным инструментомв молекулярно-биологических исследованиях. Например, его можно использоватьдля подавления инициации новых цепейРНК, не затрагивая транскрипции тех цепей, синтез которых уже начался. Мишенью для рифампицина, видимо, служитβ-субъединица РНК-полимеразы.
Были выделены мутанты Е. coli, устойчивые к рифампицину (так называемые rif-r-мутанты). В некоторых из них электрофоретическая подвижность β-субъединицы изменена.Механизм действия актиномицина D (со-25.18. Антибиотики - ингибиторы транскрипции: рифамицин и актиномицинАнтибиотики - очень интересные молекулы,так как многие из них представляют собойвесьма специфические ингибиторы биологических процессов. Актиномицин и рифамицин - два антибиотика, ингибирующихРис.
25.20.При расщеплении этого первичного транскрипта образуются молекулы 5S, 16S и 23SрРНК и одна молекула тРНК.Спейсерные участки закрашены желтым цветом.держащего полипептиды антибиотика, продуцируемого микроорганизмом Streptomyces) совершенно отличен от механизма действия рифампицина.
Актиномицин D прочно связывается с двухспиральной ДНК иза счет этого подавляет ее активностьв качестве матрицы для синтеза РНК.Он состоит из двух идентичных циклических пептидов, соединенных феноксазоновой системой колец (рис. 25.22). Составэтих циклических пептидов необычен: онисодержат саркозин, метилвалин и D-валин.Кроме того, в их молекуле имеется эфир25. Информационная РНКи транскрипция61Рис. 25.21.Пространственнаямодельструктуры актиномицина D.Феноксазоновое кольцо обозначено красным цветом, циклические пептиды - желтым.(По рисунку, любезно предоставленному д-ром HenrySobell.)ная связь между гидроксильной группойтреонина и карбоксильной группой метилвалина.Актиномицин D прочно связываетсяс двухспиральной ДНК, но не с одноцепочечными ДНК или РНК, двухспиральнойРНК или РНК-ДНК-гибридами.
Крометого, связывание актиномицина с ДНК заметно усиливается с увеличением содержания остатков гуанина. Спектроскопическиеи гидродинамические исследования комплексов актиномицина D с ДНК свидетельствуют о том, что феноксазоновоекольцо актиномицина проникает в ДНКмежду двумя соседними парами оснований. Такой способ связывания называетсяинтеркаляцией (рис. 25.23). При низкихконцентрациях актиномицин D ингибируеттранскрипцию, не оказывая сколько-нибудьсущественного влияния на репликациюДНК. На синтез белка непосредственно актиномицин также не влияет.
Благодаряэтому актиномицин D широко использовался в качестве специфического ингибито62Часть IV,Информацияра образования новых РНК как в прокариотических, так и в эукариотических клетках.Недавно структура кристаллическогокомплекса одной молекулы актиномицинас двумя молекулами дезоксигуанозина была изучена на уровне атомного разрешения(рис.
25.23). В этом комплексе феноксазоновое кольцо актиномицина зажато междудвумя гуаниновыми кольцами. Один изциклических пептидов расположен над феноксазоновым кольцом, другой - под ним.Каждый из этих пептидов образуетсильные водородные связи с 2-аминогруппой гуанинового остатка. Между антибиотиком и нуклеозидами осуществляетсямного энергетически выгодных вандерваальсовых взаимодействий. Важная особенность этого комплекса состоит в том,что он почти симметричен.
Ось симметриивторого порядка проходит вдоль линии,соединяющей средние атомы О и N феноксазонового кольца. Конформация всегокомплекса показывает, что актиномицинузнает в ДНК последовательность оснований GpC. Обратите внимание, что еслив одной цепи ДНК имеется последовательность 5'GpC3', то в комплементарной цепипоследовательность будет 3'CpG5'.
По-видимому,актиномицининтеркалируетв ДНК между двумя GC-парами оснований и взаимодействует с остатками G в основном таким же образом, как и в комплексе с динуклеотидом. Согласно этоймодели, циклические пептидные остаткилокализованы в малой бороздке спиралиДНК. Главная особенность этой моделисостоит в том, что симметрия молекулыактиномицина соответствует симметрииопределенной последовательности в ДНК1.25.19. Разработаны совершенные методыопределения последовательностинуклеотидов в РНКВысокая разрешающая способность метода гель-электрофореза дает возможностьбыстро определять последовательности нуклеотидов как в молекулах РНК, так и1Изложенная точка зрения на структуру комплекса актиномицина D с ДНК не является общепризнанной.
Существует и другая гипотеза,согласно которой актиномицин не интеркалирует в ДНК, а связывается в малой бороздке,причем структура комплекса актиномицина Dс динуклеотидом GpC не отражает структурыего комплексов с протяженными молекуламиДНК. - Прим. перев.Рис. 25.22.Структура актиномицина D.в молекулах ДНК. Для этого 3'- или 5'-конец цепи РНК метят радиоактивной группой. Затем меченую цепь частично расщепляют по одному из четырех оснований,чтобы получить набор фрагментов. Специфическое (или избирательное) расщеплениеможно провести с помощью ферментов,специфичных к определенному основаниюэндонуклеаз (табл. 25.4). Например, рибонуклеаза Т1 гидролизует РНК с 3'-стороныостатков G.
Кроме того, РНК можно специфически расщепить с помощью химической модификации одного из четырех оснований. Затем остов расщепляют в месте,где расположено модифицированное основание. После этого четыре набора фрагментов разделяют гель-электрофорезоми последовательность оснований РНК читают непосредственно с радиоавтографа(рис. 25.24), как и в случае ДНК(разд.
24.28). Эти подходы позволяют легко определять в молекулах РНК последовательность 100-200 нуклеотидов.Другая стратегия сводится к тому,чтобы определять последовательность нуклеотидов не в самой РНК, а в комплемен-тарной ДНК. Но как получить комплементарные фрагменты ДНК? Один из методов состоит в следующем. С помощьюрестрикционных эндонуклеаз фрагментируют большие молекулы ДНК. Затем методом гибридизации идентифицируют рестрикционные фрагменты, содержащие последовательность, комплементарную исследуемой РНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
