Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Донорактивированной формильной группы в этойреакцииN 10 -формилтетрагидрофолят.27.14. Сигналом инициации служит кодонAUG (или GUG), которому предшествуетнесколько оснований, способных спариватьсяс 16S-PHKКакие структурные особенности мРНК позволяют системе синтеза белка различатькодоны AUG? Первым шагом на пути к решению этого вопроса было выделение инициаторных участков ряда мРНК. Для этогокомплексы мРНК с рибосомами, образовавшиеся в условиях, допускающих инициацию, но не элонгацию, расщепляли панкреатической рибонуклеазой. Во всех случаях отрасщепления была защищена последовательность длиной около 30 нуклеотидов.Как и предполагалось, каждый из этих инициирующих участков содержал кодон AUGили GUG (рис. 27.18).Кроме того, каждый участок инициациисодержит богатую пуринами последовательность, центр которой находится на расстоянии примерно 10 нуклеотидов в 5'-сторону от инициирующего кодона.
Роль этогобогатого пуринами участка стала ясна, когда была расшифрована последовательность16S-PHK. 3'-конец этой рибосомной РНКсодержит последовательность из нескольких оснований, комплементарную богатомупурином участку в областях инициацииРис. 27.17.Образованиенил-тРНК f .формилметио27. Синтез белка101Рис. 27.18.Последовательности участковинициации синтеза белка некоторых бактериальных и вирусных РНК.мРНК. Из продуктов ферментативного расщепления инициирующего комплекса удалось выделить комплекс 3'-концевого фрагмента 16S-мРНК и области инициациимРНК (рис.
27.19). Последовательности более чем 70 изученных участков инициациипоказывают, что число пар оснований, которые мРНК образует с 16S-PHK, колеблется от 3 до 9. Интересно, что изменение силыэтого взаимодействия дает возможность регулироватьэффективностьинициации.Итак, место начала синтеза белка определяется взаимодействиями двух типов: спариванием оснований мРНК с 3'-концом16S-pPHK и с формилметиониновой инициаторной тРНК.27.15.
В результате образованияинициирующего 70S-комплекса формилметиониновая тРНК связываетсяс Р-участкомСинтез белка начинается с ассоциациимРНК, рибосомной 30S-субчастицы и формилметиониновой тРНК. Они образуют30S-комплекс инициации (рис. 27.20). Дляобразования этого комплекса необходимыGTP и три белковых фактора, называющихся IF-1, IF-2 и IF-3. Один из этих факторовинициации - IF-3 - участвует в связываниимРНК с 30S-субчастицей. Кроме того, IF-3препятствует ассоциации 50S- и 30S-субчастиц с образованием непродуктивного 70S-102Часть IV.Информациякомплекса без мРНК, a IF-1 и IF-2 способствуют связыванию инициаторной тРНКс комплексом мРНК и 30S-субчастицы.Затем 50S-cyбчастица присоединяетсяк инициаторному 30S-комплексу, образуяинициаторный 70S-комплекс. На этом этапепроисходит гидролиз связанного GTP.
70Sинициаторный комплекс (рис. 27.20) готовк стадии элонгации белкового синтеза. Молекула fMet-тPHK f занимает Р-участок (пептидильный участок) рибосомы. Второй участок на рибосоме для связывания молекулытРНК-А-участок(аминоацильный) - ещепуст. Существование раздельных участковР и А было показано при изучении пуромицина - антибиотика, о котором говоритсяниже (разд. 27.21). Сейчас важно отметить,что fMet-тPHK f располагается таким образом, что антикодон спаривается с инициирующим кодоном AUG (или GUG) в мРНК.Таким образом, рамка считывания устанавливается специфическим взаимодействиемрибосомы и fMet-тPHK f с мРНК.
Напомним, что в этом взаимодействии участвуетбогатый пурином участок, расположенныйсо стороны 5'-конца от инициирующего кодона. Он спаривается с 3'-концом 16S-PHK,входящей в состав 30S-субчастицы. Выяснение этого сложного способа, которым достигается правильная ориентация инициаторной тРНК, породило любопытную проблему.
Каким же образом в опытах порасшифровкегенетическогокода(разд. 26.3) могли транслироваться poly(U)и другие синтетические полипептиды безсигналов начала трансляции? Ответ заключается в том, что, к счастью, в этих экспериментахпроисходиланеспецифическаятрансляция благодаря тому, что концентрация Mg 2 + в реакционной смеси была выше,чем это имеет место in vivo.Рис. 27.19.Спаривание богатого пуриномучастка (показано синим цветом) в области инициациимРНК и 3'-концевого участка16S-pPHK (красный цвет). Кодон AUG (зеленый цвет) определяет начало полипептиднойцепи. Показанная на рисункемРНК кодирует А-белок фагаR17.27.16. Фактор элонгации Тu доставляетаминоацил-тРНК в А-участок рибосомыЦикл элонгации белкового синтеза включает три этапа: 1) связывание аминоацилтРНК (узнавание кодона); 2) образованиепептидной связи; 3) транслокация.
Циклначинается с введения аминоацил-тРНКв пустой А-участок рибосомы. Выбор определенной разновидности тРНК зависит оттого, какой кодон мРНК находитсяв А-участке. Комплементарная аминоацилтРНК доставляется в А-участок белком,который называется фактором элонгацииEF-Tu. Когда аминоацил-тРНК занимаетправильное положение на рибосоме, происходит гидролиз GTP, связанного с EF-Tu.GDP остается прочно связанным с EF-Tuдо тех пор, пока он не вытесняется другимфактором элонгации, а именно EF-Ts.Образовавшийся комплекс Тu с Ts распадается при связывании GTP с Тu; новыйкомплекс Tu-GTP готов для следующегораунда элонгации.
Эта ассоциация и диссоциация белков (рис. 27.21) ускоряетсяи приобретает характер повторяющегосяцикла за счет энергии гидролиза GTP.Важно отметить, что EF-Tu не взаимодействует с fMet-mPHK f . Поэтому инициаторная тРНК не попадает в А-участок.В то же время Меt-тРНКm связываетсяс EF-Tu, подобно всем другим аминоацилтРНК. Этим и объясняется тот факт, чтовнутренние кодоны AUG не считываютсяинициаторной тРНК.27.17. После образования пептидной связипроисходит транслокацияТеперь у нас имеется комплекс, в которомаминоацил-тРНКзанимаетА-участок,Рис.
27.20.Стадия инициации синтеза белка: образование 30S-комплексаинициации и затем 70S-комплекса инициации.27. Синтез белка103Рис. 27.21. Цикл реакций с участием фактора элонгации Тu.а fMet-тРНК занимает Р-участок. Все готово к образованию пептидной связи(рис. 27.22). Эту реакцию катализирует пептидилтрансфераза - фермент, представляющий собой составную часть 50S-субчастицы.
Активированный формилметиониновый остаток fMet-TPHK f (расположеннойв Р-участке) переносится на аминогруппуаминоацил-тРНК (в А-участок), образуядипетидил-тРНК.После образования пептидной связи ненагруженная тРНК занимает Р-участок,а дипептидил-тРНК занимает А-участок.Следующий этап цикла элонгации - транслокация. Происходят три перемещения: ненагруженная тРНК покидает Р-участок,пептидил-тРНК переходит из А-участкав Р-участок и мРНК продвигается на тринуклеотида.
В результате следующий кодон занимает нужное положение длясчитывания очередной мРНК. Для транслокации необходим третий фактор элонгации - EF-G (называемый также транслоказой). Во время транслокации происходитгидролиз GTP, связанного с EF-G. Гидролиз GTP обусловливает отделение EF-Gот рибосомы. Следовательно, GTP может104Часть IV.Информациядействовать каталитически.Транслокация - еще один пример направленного движения, энергию для которого обеспечиваетгидролизнуклеозидтрифосфата.Послетранслокации А-участок освобождаетсяи подготавливается к связыванию аминоацил-тРНК, чтобы начать новый цикл элонгации (рис.
27.23).27.18. Синтез белка терминируетсяфакторами освобожденияЕсли А-участок рибосомы занят кодонамиUAA, UGA или UAG, то связывания аминоацил-тРНК обычно не происходит. Нормальные клетки не содержат тРНК с антикодонами, комплементарными сигналамтермииации. Их узнают белковые факторыосвобождения. Один из этих факторов освобождения - RF-1 - узнает кодоны UAAили UAG. Второй фактор освобождения —RF-2 - узнает UAA или UGA. Таким образом, белки способны узнавать тринуклеотидные последовательности с высокой специфичностью.Связывание одного из факторов освобождения с терминирующим кодономв А-участке каким-то образом активируетпептидилтрансферазу, и она гидролизуетсвязь между полипептидом и тРНК в Ручастке.
Фактор освобождения изменяетспецифичность пептидилтрансферазы таким образом, что акцептором активированного пептидильного остатка становитсялазой. Под действием аминопептидазы может произойти отщепление одного илинескольких N-концевых остатков. И у прокариот, и у эукариот концевой метионининогда отщепляется в то время, когда синтез остальной полипептидной цепи ещепродолжается.2.
При окислении двух цистеиновыхостатков могут образоваться дисульфидныесвязи.3. Боковые цепи некоторых аминокислотмогут быть специфически модифицированы. Например, некоторые остатки пролина и лизина в коллагене гидроксилируются. Гликопротеины образуются путемприсоединения сахаров к боковым цепямаспарагина, серина и треонина. Некоторыебелки фосфорилируются. К ферментам ковалентно присоединяются простетическиегруппы, например липоевая кислота.4.
Полипептидные цепи могут подвергаться специфическому расщеплению, например при превращении проколлагенав коллаген и проинсулина в инсулин.Трансляция мРНК вируса полиомы даеточень длинную полипептидную цепь, которая гидролизуется с образованием нескольких белков.27.20. Стрептомицин ингибирует инициациюи вызывает неправильное считываниеинформационной РНКРис. 27.22.Образование пептидной связи.Н 2 О, а не аминогруппа. Затем полипептидная цепь покидает рибосому. 70S-рибосомадиссоциирует на 30S- и 50S-субчастицыи приготавливается к синтезу новой белковой молекулы.27.19.
Многие белки модифицируютсяпосле трансляцииМногие полипептиды, образующиеся притрансляции мРНК,- еще не окончательныепродукты. Они могут быть впоследствиимодифицированы различными способами.1. Формильная группа на N-конце бактериальных белков гидролизуется деформи-Мы уже видели, что антибиотики - чрезвычайно важный инструмент в биохимических исследованиях, так как действие многих антибиотиков весьма специфично.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
