Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 26
Текст из файла (страница 26)
е. пептид, содержащий 14С-аланин) соответствовал пептиду, который в норме содержитцистеин, а не аланин. С другой стороны, нив одном пептиде, который в норме содержиталанин, а не цистеин, не было обнаруженометки. Этот эксперимент, равно как и предыдущий, убедительно доказал, что аминокислота в аминоацил-тРНК не играет никакой роли в выборе кодона.27.6. Молекула транспортной РНКможет узнавать более одного кодонаблагодаря «качаниям»По каким правилам происходит узнаваниекодона антикодоном в тРНК? Проще всегопредположить, что каждое из оснований кодона образует уотсон-криковскую пару оснований с комплементарным основаниемантикодона.
Тогда кодон и антикодон должны полностью соответствовать друг другус учетом антипараллельности (на схемештрих обозначает комплементарное основание):94Часть IV.ИнформацияТак, X и X' должны быть либо А и U (илиU и А), либо G и С (или С и G). Из этой модели следует, что каждый антикодон можетузнавать только один кодон.
Однако факты,которыми мы располагаем, противоречатэтому. Некоторые выделенные в чистом видемолекулы тРНК могут узнавать болееодного кодона. Например, дрожжевая аланиновая тРНК, изученная Холли, связываетсяс тремя кодонами: GCU, GCC и GCA.Только первые два основания этих кодоноводинаковы, третье различается. Можетбыть, узнавание третьего основания кодонаиногда менее избирательно, чем узнаваниедвух других? Общая картина вырожденности генетического кода показывает, что деломожет обстоять именно так. XYU и XYCвсегда кодируют одну и ту же аминокислоту, a X Y A и XYG обычно имеют одинаковыйсмысл. Исходя из этих данных, Крик предположил, что на спаривание третьего основания должны накладываться менее строгиестерические ограничения, чем на спариваниедвух других.
Были построены модели различных вариантов спаривания оснований,чтобы определить, какие из них сходны состандартными А — U - и G—С-парами в отношении расстояния и угла между гликозидными связями. В это исследование былвключен инозин, так как он встречается в некоторых антикодонах.
Если предположить,что в спаривании третьего основания кодона допустима некоторая стерическая свобода («качание», или неоднозначное соответствие), то комбинации, приведенныев табл. 27.2, кажутся вполне возможными.В настоящее время правомочность гипотезы «качаний» доказана. АнтикодонытРНК с известной последовательностьюсвязываются с теми кодонами, которыепредсказывает эта теория.
Например, антикодоном дрожжевой аланиновой тРНКТаблица 27.2. Допустимые типы спаривания третьего основания кодона в соответствии с гипотезой «качаний»Первое основаниеантикодонаТретье основаниекодонаCАUGIGUА или GU или СU, С или Аявляется IGC. Эта тРНК узнает кодоныGCU, GCC и GCA:основание в антикодоне. Эти спонтанныесобытия противоположны по своей сути химической модификации in vitro аминокислоты, прикрепленной к тРНК. Любопытнаистория открытия таких мутантных тРНК.В течение многих лет генетики знали, чтоповреждающее действие некоторых мутаций может быть подавлено другой мута-Итак, I спаривается с U, С и А, как и предсказывает теория.Фенилаланиновая тРНК, имеющая антикодон GAA, узнает кодоны UUU и UUC, ноне UUA и UUG:Таким образом, G спаривается с U или с Св третьем положении кодона, как и предсказывает гипотеза качаний.Можно сделать два обобщения, касающихся кодон-антикодонового взаимодействия.1.
Первые два основания кодона спариваются обычным образом. Узнавание происходит точно. Следовательно, кодоны, которые различаются по одному из первыхдвух оснований, должны узнаваться различными тРНК. Например, и UUA, и CUAкодируют лейцин, но считываются различными тРНК.2. Первое основание антикодона определяет, считывает ли данная молекула тРНКодин, два или три типа кодонов: С и А узнают по одному кодону, U и G - по два кодона, I - три кодона. Итак, одна из причинвырожденности генетического кода заключается в неточности, или неоднозначности,спаривания («качании») третьего основаниякодона.
Именно в этом мы усматриваем основную причину распространенности необычного нуклеозида инозина в антикодонах. Инозин увеличивает число кодонов,которые способна считывать данная молекула тРНК (рис. 27.8).27.7. Мутантные молекулы транспортныхРНК могут подавлять другие мутацииНовый этап в изучении процесса узнаваниякодона начался в связи с исследованиямимутантных тРНК, в которых изменено одноРис.
27.8.Благодаря «качаниям» инозинможет давать пары основанийс цитозином, аденином и урацилом.27. Синтез белка95Рис. 27.9.Супрессия мутации, приводящей к терминации цепи, второй мутацией в молекулетРНК.цией. Предположим, какой-то фермент сталнеактивным из-за превращения кодонаGCU (аланин) в кодон GAU (аспартат).
Мутации какого рода могли бы восстановитьактивность этого фермента?1. Обратная мутация того же основанияА—>С даст исходное кодовое слово.2. Другая мутация A—>U даст валин(GUU), который, возможно, полностью иличастично восстановит активность фермента.3. Мутация в другом месте того же генаможет обратить действие первой мутации.Такой измененный белок будет отличатьсяот белка дикого типа двумя аминокислотами.4.
Мутация в другом гене может преодолеть повреждающее действие первой мутации. Это явление называется межгеннойсупрессией.В течение долгого времени механизм действия межгенных супрессоров оставался загадкой. Теперь мы знаем из генетическихи биохимических исследований, что большинство таких супрессоров действует, изменяя считывание мРНК. Рассмотримк примеру мутацию, которая приводит к появлению терминирующего кодона UAG(т. е.
стоп-кодона, или сигнала терминации).Результатом мутации будет образованиенеполных полипептидных цепей. Такие мутации называются нонсенс-мутациями (отангл. nonsense - бессмысленный), так как неполные полипептиды обычно неактивны.Действие нонсенс-мутации UAG можетбыть подавлено мутациями в нескольких96Часть IV.Информацияразличных генах. Один из этих супрессоровсчитывает UAG как кодон тирозина,что может привести к синтезу активногобелка вместо неполной полипептидной цепи(рис. 27.9). Почему же эта мутантная РНКвставляет тирозин в ответ на кодон UAG?В норме тирозиновая тРНК узнает кодоныUAC и UAU.
Эта мутантная тРНК идентична нормальной тирозиновой тРНК, за исключением одной замены основания в антикодоне: GUA—>CUA. Мутация G—>С первого основания антикодона меняет специфичность узнавания. Как предсказываеттеория «качаний», измененный антикодонможет узнавать только UAG.Супрессорная тРНК этого типа будет закреплена отбором скорее всего в том случае,если мутировавшая тРНК не была необходимой. Иными словами, должна существовать другая разновидность тРНК, котораяузнает те же кодоны, что и мутировавшаятРНК. Действительно, у E.coli имеются дверазличные тРНК, которые в норме узнаюткодоны UAC и UAU.
Изменяется та тРНК,которая присутствует в небольшом количестве. Функция этой минорной разновидности тирозиновой тРНК в норме неясна.В связи с существованием такой супрессорной мутации возникает еще один вопрос. Если мутантный кодон в UAG считываетсякак тирозин, а не как сигнал терминации,что происходит при нормальной терминации цепей? Как ни странно, большинствополипептидных цепей в клетках супрессорного мутанта терминируется нормально,возможно, по той причине, что сигнал тер-супрессия не обладает стопроцентной эффективностью.Были обнаружены и другие виды мутантных тРНК. Миссенс-супрессоры изменяют считывание мРНК, так что в ответ нанекоторые кодоны вставляется измененнаяаминокислота (например, глицин вместо аргинина).
Особенно интересны супрессорысдвига рамки. Одна из таких тРНК содержитлишнее основание в антикодоновой петле.Благодаря этому она считывает в качествекодона четыре основания вместо трех. Например, UUUC считывается как кодон фенилаланина вместо UUU. Такая измененнаятРНК может супрессировать вставку лишнего основания.27.8. Рибосомы - органеллы,в которых происходит синтез белка,состоят из большой и малой субчастицРис. 27.10.Электронные микрофотографии 70S-рибосом (А), 50S-субчастиц (Б) и 30S-субчастиц (В).(Печатается с любезного разрешения д-ра James Lake.)минации представляет собой нечто большее, чем просто кодон UAG.
Действительно, известно, что некоторые кодирующиепоследовательности заканчиваются двумяразличными стоп-кодонами. Кроме того,Перейдем теперь к механизму синтеза белка. Этот сложный процесс происходит в рибосомах, которые можно рассматривать какорганеллы синтеза белка, подобно тому какмитохондрии считают органеллами окислительного фосфорилирования. Рибосома весьма специализированная и сложнаяструктура. Ее диаметр - примерно 200 А.Лучше всего изучены рибосомы E.coli.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
