Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Участок синтеза отбрасывает аминокислоты, превышающие по размеру нужнуюаминокислоту, а гидролитический участокразрушает те активированные промежуточные продукты, которые меньше по размеру, чем требуется. Очевидно, высокая надежность синтеза белка в первую очередьзависит от механизма коррекции с помощьюгидролитической активности, которой обладают многие аминоацил-тРНК—синтетазы.Рис. 27.3.Исправление ошибок с помощью гидролиза ошибочногопродукта.Рис. 27.4.Последовательностьоснований дрожжевой аланиновойтРНК.
Модифицированные нуклеозиды (отмечены зеленым)сокращенно обозначаются следующим образом: инозин - I,метилинозин - mI, дигидроуридин - UH 2 , риботимидин Т, псевдоуридин - ψ, метилгуанозин - mG и диметилгуанозин - m2G.27.3. Молекулы транспортных РНК имеютобщий план строенияВ 1965 г, Роберт Холли (Robert Holley) послесеми лет упорных поисков впервые определил последовательность оснований однойиз транспортных РНК. При исследованиидрожжевой аланиновой тРНК была получена первая полная последовательность нуклеиновой кислоты. Эта работа стала источником новых идей, касающихся биологической активности молекулы тРНК. В процессе расшифровки последовательности Холлиразработал общие методы для определенияпоследовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах. Последовательность дрож90Часть IV.Информацияжевой аланиновой тРНК показана нарис. 27.4.
Молекула представляет собой одну цепь из 76 рибонуклеотидов. 5'-конецфосфорилирован (pG), а 3'-конец имеет свободную 3'-гидроксильную группу. Характерная особенность этой молекулы - высокое содержание оснований, отличных от А,U, G и С. В ней содержится девять необычных нуклеотидов: инозин, псевдоуридин,дигидроуридин, риботимидин и метилированные производные гуанозина и инозина.Участок прикрепления аминокислоты представляет собой 3'-гидроксильную группуостатка аденозина на 3'-конце молекулы.Последовательность IGC в середине молекулы - антикодон.ОнкомплементаренGCC - одному из кодонов аланина.Вскоре были определены последовательности нескольких других молекул тРНК.К настоящему времени уже известны последовательности более 70 тРНК.
Самое удивительное, что все эти последовательностиможно изобразить в форме клеверного листа, в котором около половины нуклеотидов образует пары оснований. Следовательно, молекулы тРНК обладают многимиобщимиструктурнымиособенностями.В этом факте нет ничего неожиданного, таккак все молекулы тРНК должны взаимодействовать примерно одинаковым образомс рибосомами и мРНК. Говоря конкретно,все молекулы тРНК должны укладыватьсяв А- и Р-участки рибосомы и должны взаимодействовать с ферментом, катализирующим образование пептидной связи.Все молекулы транспортных РНК обладают следующими общими свойствами.1.
Все они представляют собой одну цепьдлиной от 73 до 93 рибонуклеотидов (массаоколо 25 кДа).2. Они содержат много необычных оснований, как правило, от 7 до 15 на молекулу.Многие из этих необычных оснований представляют собой метилированные или диме-тилированные производные A, U, С и G, которые образуются путем ферментативноймодификациитРНК-предшественника(разд. 25.17). Роль этих необычных оснований неизвестна. Вполне возможно, что метилирование препятствует спариванию некоторых оснований и делает их таким образомдоступными для других взаимодействий.Кроме того, метилирование изменяет гидрофобность некоторых участков тРНК,что может иметь важное значение для ихвзаимодействия с синтетазами и рибосомными белками.3. 5'-конец тРНК фосфорилирован.
На5'-конце обычно расположен остаток pG.4. На 3'-конце всех тРНК находится последовательность ССА. Активированнаяаминогруппа прикрепляется к 3'-гидроксильной группе концевого аденозина.5. ПримернополовинануклеотидовтРНК спарена и образует участки двойнойспирали (рис. 27.5). Не спарены пять группоснований: 3'-концевая область ССА (акцепторная ветвь); ТψC-петля, которая получила свое название по последовательности риботимидин - псевдоурацил - цитозин;добавочная петля, число остатков которойразлично в разных тРНК; дигидроуридиловая петля, которая содержит несколькоостатков дигидроуридина; антикодоноваяпетля.6.
Антикодоновая петля состоит из семиоснований, расположенных в следующейпоследовательности:27.4. Транспортная РНК имеет L-образнуюформуК настоящему времени трехмерная структура молекулы тРНК установлена на атомном уровне благодаря рентгеновским кристаллографическим исследованиям, осуществленным в лабораториях АлександраРича и Арона Клуга (Alexander Rich, AaronKlug). В результате проведенного ими независимого рентгенографического изученияфенилаланиновой тРНК получено множество новых данных о структуре молекулытРНК.27.
Синтез белка91Рис. 27.5.Общая схема строения молекул тРНК.1. Молекула имеет L-образную форму(рис. 27.6 и 27.7).2. В молекуле имеется два участка двойной спирали. Каждая из этих спиралей содержит примерно десять пар оснований, что соответствует одному витку спирали. Спиральные участки расположены перпендикулярно друг другу, что и придает молекулеL-образную форму.
Схема спаривания оснований, постулированная в модели клеверного листа, построенной по результатам определения последовательности, оказалась правильной.3. Большинство оснований вне спиральных участков образует необычные водородные связи. Эти третичные взаимодействия возникают между основаниями, которые обычно не комплементарны другдругу (например, G—G, А—А и А—С). Более того, рибозофосфатный остов взаимо92Часть IV.Информациядействует с некоторыми основаниями и даже с другим участком самого остова.
Вомногих подобных взаимодействиях 2'-ОНгруппа остатков рибозы выступает в качестве донора или акцептора при образованииводородных связей. Кроме того, значительная часть оснований упакована в стопки(межплоскостные взаимодействия). Эти гидрофобные взаимодействия между соседними ароматическими кольцами играют основную роль в молекулярной архитектуре.4. ССА-конец - участокприкрепленияаминокислоты - расположен на одном изконцов L. Другой конец L представляет собой антикодоновую петлю. Таким образом,аминокислота, связанная в аминоацилтРНК, удалена от антикодона (на расстояние примерно 80 А). Дигидроуридиловаяпетля и ТψC-петля образуют угол буквы L.5.
ССА-конец и прилегающая к нему спиральная область не очень сильно взаимодействуют с остальной молекулой. Этачасть молекулы может изменять конформацию при активации аминокислоты и присинтезе белка на рибосоме.ОпределениетрехмернойструктурытРНК - важный шаг в изучении процессатрансляции на молекулярном уровне. Ещесовсем недавно решение этого вопроса казалось делом далекого будущего. Теперь идеии усилия исследователей в данной областиобращаются к еще более сложным задачам,таким, как изучение трехмерной структурыкомплексов аминоацил-тРНК—синтетазыс тРНК и даже тРНК, связанной с мРНКи рибосомными белками.27.5.
В узнавании кодона участвуетантикодон, а не активированнаяаминокислотаМы уже упоминали, что антикодонтРНК - участок, узнающий кодон мРНК,и что узнавание происходит путем спаривания оснований. Играет ли какую-нибудьроль в этом процессе аминокислота, присоединенная к тРНК? Ответ на этот вопросбыл получен следующим путем. Вначале цистеин присоединили к соответствующейтРНК (она обозначается тРНК С у s ). Затемприсоединенный остаток цистеина превратили в аланин, обработав Cys-тРНК C y s никелем Ренея. В результате атом серы отделился от активированного остатка цистеина; связь цистеина с тРНК при этом незатрагивалась.Так была получена гибридная аминоацилтРНК, в которой аланин ковалентно присоединен к тРНК, специфичной к цистеину.Рис.
27.7.Рис. 27.6.Фотография скелетной моделидрожжевой фенилаланиновойтРНК, основанная на картеэлектронной плотности с разрешением 3 А. (Печатаетсяс любезного разрешения д-раSung-Hou Kim.)Схематическоеизображениетрехмерной структуры дрожжевойфенилаланиновойтРНК. (По рисунку, любезнопредоставленному д-ром SungHou Kim.)27. Синтез белка93Какой кодон узнаёт эта гибриднаятРНК - аланина или цистеина? Ответ былполучен при использовании этой гибриднойтРНК в бесклеточной системе синтеза белка.
Матрицей служил случайный сополимер,построенный из U и G в соотношении 5 : 1 ;в норме он вызывает включение цистеина(UGU), но не аланина (GCX). Но когда в инкубационную смесь добавили Ala-тРНК Cys ,произошло включение аланина в полипептид. Другими словами, аланин включалсятак, как если бы к тРНК, специфичной к цистеину, был присоединен цистеин. Был сделан вывод, что узнавание кодона не зависитотаминокислоты,прикрепленнойктРНК.Такой же результат был получен в техслучаях, когда роль матрицы выполнялагемоглобиновая мРНК. В качестве гибридной аминоацил-тРНК использовали14С-аланил-тРНКCys.Единственный радиоактивный триптический пептид (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
