Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Масса этой рибосомы составляет 2500 кДа,а коэффициент седиментации 70S. Ее можнодиссоциировать на большую (50S) и малую(30S) субчастицы. Далее эти субчастицыможно диссоциировать на составляющие ихбелки и РНК. 30S-субчастица содержит 21белок и одну молекулу 16S-PHK.
50S-субчастица содержит примерно 34 белка и 2 молекулы РНК (23S и 5S). Рибосома E.coli примерно на две трети состоит из РНК и наодну треть - из белка.Рибосомы цитоплазмы эукариотическихклеток несколько крупнее бактериальныхрибосом. Интактная эукариотическая рибосома имеет коэффициент седиментации 80S.Подобно бактериальной рибосоме, она диссоциирует на большую (60S) и малую (40S)субчастицы. Малая субчастица содержитодну молекулу 18S-PHK, а большая субчастица - три молекулы РНК (28S, 7S1) и 5S).Рибосомы митохондрий и хлоропластов отличаются от цитоплазматических рибосом1Эту рРНК по сложившейся традиции чащеобозначают 5,8S-PHK.- Прим. перев.27. Синтез белка97Рис.
27.11.Рибосомы можно диссоциировать примерно на 55 белкови три молекулы РНК.эукариот. Они больше похожи на 70S-частицы, а не на 80S. Между синтезом белкав митохондриях, хлоропластах и бактерияхимеется много общего.27.9. Рибосомы можно реконструировать изсоставляющих их молекул белков и РНКРибосомную 30S-субчастицу можно реконструировать из смеси 16S-PHK и 21 белка,входящего в ее состав. Сборку этих компонентов с образованием функционально активной 30S-субчастицы впервые осуществилМасаясу Номура (Masayasu Nomura)в 1968 г. Через несколько лет была реконструирована 50S-субчастица.
Эти эксперименты имели важное значение в двух отношениях. Во-первых, они продемонстрировали, что вся информация, необходимая длясборки этой органеллы, содержится в структуре ее компонентов. Для сборки не нужныникакие внерибосомные факторы. Такимобразом, образование рибосом in vitro представляет собой процесс самосборки.
Вовторых, реконструкцию можно использовать для того, чтобы выяснить, необходимли тот или иной компонент для сборки рибосомы или собственно для ее функционирования. Например, таким образом был выявлен компонент рибосомы, отвечающий заее чувствительность к антибиотику стрептомицину (разд. 27.20). Из работ по реконструкции 30S-субчастицы были сделаны следующие выводы.98Часть IV.Информации1. 16S-PHK необходима для ее сборкии функционирования.
Эта потребность весьма специфична, так как 16S-PHK из дрожжей не может заменить 16S-PHK из E.coli.Роль молекул рибосомной РНК остаетсяобластью пристального интереса со стороны исследователей.2. В опытах по реконструкции каждыйраз из системы исключали один из белков,чтобы выяснить, может ли интактная30S-субчастица образоваться из остальных20 белков и 16S-PHK.
Оказалось, что покрайней мере шесть белков необходимо длясборки 30S-частицы.3. Для сборки функционально активной30S-частицы необходимо большинство входящих в нее белков. Итак, 30S-субчастицапредставляет собой кооперативную целостную в функциональном отношении структуру.27.10 Белки синтезируются в направленииот аминоконца к карбоксильному концуОдним из первых вопросов, касающихся механизма синтеза белка, был вопрос о том,синтезируются ли белки в направлении отаминоконца к карбоксильному концу илинаоборот. Четкий ответ на этот вопрос далиопыты Говарда Динциса (Howard Dintzis)с импульсной меткой. Ретикулоциты, актив-Рис. 27.12.Разделение белков рибосомной 50S-субчастицы с помощью двумерного электрофореза в полиакриламидномгеле.
(Печатается с любезногоразрешенияд-раCharlesCantor.)27.11. Информационная РНК транслируетсяв направлении 5'—>3'Направление считывания мРНК определяли с помощью синтетического полинуклеотидаиспользованного в качестве матрицы в бесклеточной системе синтеза белка. ААА кодирует лизин, а ААС-аспарагин. Полипептидный продукт имел структуруРис. 27.13.Электрофоретическое разделение в полиакриламидном гелебелков нативной рибосомной30S-субчастицы (слева) и реконструированной30S-субчастицы (справа). В реконструированной субчастице присутствуют все те же белки, что ив нативной. (Печатается с любезногоразрешенияд-раMasayasu Nomura.)но синтезирующие гемоглобин, инкубировали в присутствии 3 Н-лейцина в течениекоротких промежутков времени, недостаточных для синтеза полных цепей. Синтезированный в этих условиях гемоглобин разделяли на α- и β-цепи и обрабатывалитрипсином. Затем определяли удельную радиоактивность полученных пептидов, т.е.отношение их радиоактивности к общемусодержанию лейцина.
В пептидах, расположенных в нативном белке вблизи карбоксильного конца, было больше радиоактивности, чем в пептидах вблизи аминоконца.Наблюдалось постепенное возрастание радиоактивности от аминоконца к карбоксильному концу (рис. 27.14). Сильнее всего былпомечен карбоксильный конец, так как онсинтезировался последним. Следовательно,направление роста цепей — от аминоконцак карбоксильному концу.Поскольку аспарагин был расположен накарбоксильном конце, кодон ААС был считан последним. Следовательно, трансляцияидет в направлении 5'—>3'. Напомним, чтомРНК также синтезируется в направлении5'—>3' (разд. 25.14). Это означает, что мРНКможет транслироваться уже в то время, когда она еще синтезируется.
Действительно,Рис. 27.14.3РаспределениеН-лейцинав α-цепи гемоглобина, синтезированного после инкубации ретикулоцитов в течение короткого времени в присутствииметки. Более высокая радиоактивность С-конца по сравнению с N-концом указывает, чтоС-конец синтезируется последним.27. Синтез белка99у E.coli 5'-конец мРНК взаимодействуетс рибосомами вскоре после того, как он синтезируется (рис. 27.15). Таким образом,трансляция тесно сопряжена с транскрипцией.27.12. Одну молекулу мРНК одновременнотранслирует несколько рибосомОдну молекулу мРНК могут одновременнотранслировать несколько рибосом. Это существенно увеличивает эффективность использования мРНК.
Группа рибосом, связанных с одной молекулой мРНК, называется полирибосомой или полисомой. Рибосомы, входящие в состав этой структуры,работают независимо, и каждая из них синтезирует полную полипептидную цепь. Примаксимальной плотности рибосом намРНК одна рибосома приходится на 80 нуклеотидов. Полирибосомы, синтезирующиегемоглобин (цепь гемоглобина содержит145 аминокислот, а мРНК - соответственно500 нуклеотидов), обычно состоят из пятирибосом. Рибосомы, расположенные ближевсего к 5'-концу мРНК, несут самые короткие полипептидные цепи, а те, что ближек 3'-концу,- почти полные цепи.
После освобождения полипептидного продукта рибосомы диссоциируют на 30S- и 50S-субчастицы.27.13. Синтез белка в бактерияхинициируется формилметиониновой тРНККак начинается синтез белка? A priori простейшая возможность состоит в том, чтотранслируется вся мРНК, и никакие особыесигналы начала синтеза не нужны. Однакоэксперименты показали, что трансляция неначинается непосредственно на 5'-концемРНК.
На самом деле первый транслируемый кодон почти всегда расположен нарасстоянии не менее чем 25 нуклеотидов от5'-конца. К тому же многие молекулымРНК у прокариот полицистронны, т.е. кодируют две или более полипептидные цепи.Например, одна молекула мРНК длинойоколо 7000 нуклеотидов кодирует пять ферментов пути биосинтеза триптофана у E.coli.Каждый из этих пяти ферментов имеетсобственные сигналы начала и конца трансляции в мРНК. На деле все изученные молекулы бактериальных мРНК содержат сигналы начала и конца каждой кодируемойими полипептидной цепи.100Часть IV.ИнформацияРис. 27.15.Транскрипция участка ДНКE.coli и трансляция новообразующейся мРНК. Транскрибируется лишь часть хромосомы.[Miller О.
L,Hamkalo В. А.,Thomas С. A., Jr., Visualizationof Bacterial Genes in Action,Science, 169, 392 (1970).]Ключом к изучению механизма инициации цепи стало открытие того факта, чтопримерно половина N-концевых аминокислот белков E.coli - метионин, хотя в другихположениях полипептидной цепи эта аминокислота встречается редко. Кроме того, Nконец новообразованных белков обычномодифицирован, из чего следует, что в инициации, очевидно, участвует какое-то производное метионина.
Действительно, синтезбелка у бактерий начинается с формилметионина (fMet). Существует особая тРНК,которая переносит формилметионин к рибосоме для инициации синтеза белка. Этаинициаторная тРНК (сокращенно обозначается mPHKf) отличается от той тРНК, которая вводит метионин во внутренние положения (сокращенно тРНК m ). Буква f указывает, что метионин, присоединенныйк инициаторной тРНК, может быть формилирован, тогда как метионин, присоединенный к тРНК m ,- нет.Метионин присоединяет к этим двум раз-Рис.
27.16.Схематическоеизображениеорганизацииполирибосомы(полисомы). Рибосомы движутся вдоль мРНК в направлении 5'—>3'. Рибосомы работают независимо друг от друга.новидностям тРНК одна и та же аминоацил-тРНК—синтетаза. Затем специальныйфермент формилирует аминогруппу метионина, присоединенного к тPHK f .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
