Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Б некоторые такие контакты образуются группами попять, а другие — по шестьсубъединиц.[Harrison S.C.,Trends Biochem. Sci., 3,4 (1978).]но этому, у бактерий имеются ферменты,называемые рестриктирующими эндонуклеазами, которые расщепляют чужеродныемолекулы ДНК. Эти ферменты были открыты в результате наблюдения, что фаги, выращенные на одном штамме бактерий (например, E.coli В), плохо растут на другомштамме (E.coli К) и наоборот. Такое явление, когда фаг плохо растет на штамме, отличном от того, на котором он был выращен, было названо рестрикцией. Однако-5небольшая часть фага (примерно 1 0 ) избегает рестрикции и в дальнейшем хорошорастет на новом хозяине.
При этом фагитеряют способность расти на старом хозяине.Все эти данные показали, что специфическая модификация в клетках-хозяевах защищает фаг от рестрикции. Затем Вернер Арбер (Werner Arber) продемонстрировал, чтоспецифическая модификация клеткой-хозяином на самом деле воздействует на фаговуюДНК и что рестрикция обусловлена деградацией ДНК фага. ДНК клетки-хозяинаи другие молекулы ДНК, содержащиесяв клетках-хозяевах, метилированы по определенным участкам. Те же участки узнаети рестриктирующая эндонуклеаза, котораярасщепляет только неметилированные последовательности.
Таким образом, метилирование определенного основания в последовательности-мишени (участке узнавания)препятствует гидролизу ферментом рестрикции (рис. 30.17). Момент, в которыйпроисходит модификация, имеет принципиально важное значение: бактериальнаяДНК не подвергается расщеплению, потомучто она метилируется раньше. Только чтореплицированная бактериальная хромосома, метилированная только по одной - родительской - цепи, устойчива к действиюфермента рестрикции.
Такая наполовинумодифицированная ДНК становится полностью метилированной до начала следующего цикла репликации.У бактерий обнаружено два типа системрестрикция-модификация. В системах типаI активность метилазы и нукдеазы ассоциирована с крупным комплексом, состоящимиз нескольких субъединиц. Например, такиекомплексы у E.coli К и В состоят из полипептидных цепей трех типов.
α-Цепь обладает эндонуклеазной активностью, β-цепь метилазной активностью, а γ-цепь несетучасток узнавания ДНК. Ферменты типаI нуждаются в S-аденозилметионине ив АТР для проявления как нуклеазной, таки метилазной активности. Ферменты типаI расщепляют не модифицированную ДНКв случайном месте на расстоянии 1900 пароснований или более в 5'-сторону от участка30. Вирусы177Рис. 30.17.Метилирование участков узнавания (последовательностеймишеней) защищает их от расщепления рестриктирующейэндонуклеазой.узнавания1 и одновременно гидролизуютАТР. В системах типа II, наоборот, метилазы и нуклеазы разделены. S-аденозилметионин служит донором метальной группыв реакции модификации, но не участвуетв расщеплении ДНК. Еще одно отличие состоит в том, что нуклеазы и метилазы типаII не нуждаются в АТР.
Самое удивительное, что места расщепления нуклеазами типа II весьма специфичны. Как уже обсуждалось в одной из предыдущих глав(разд. 24.27), многие из этих ферментов узнают определенную последовательность из4-6 пар оснований и гидролизуют в каждойцепи единственную строго определеннуюфосфодиэфирную связь в этой области. Отличительная особенность этих участков расщепления состоит в том, что они симметричны относительно оси вращения второгопорядка (рис. 30.18). Ферменты рестрикции - незаменимый инструмент в исследовании структуры ДНК (разд.
24.27) и созданииновых молекул ДНК (разд. 31.9).1Арбер изучал систему рестрикции—модификации типа I на содержащем одноцепопечнуюДНК фаге fd, поэтому он мог указать положение участка расщепления относительно участкаузнавания так, как это сделано в тексте.- Прим.перев.178Часть IV.Информация30.10. Стратегия репликацииРНК-содержащих вирусовРепликация РНК-содержащих вирусовпредставляет собой особую проблему, таккак в незараженных клетках-хозяевах нетферментов для синтеза РНК по РНК-матрице. Следовательно, РНК-содержащиевирусы должны нести генетическую информацию для синтеза РНК-зависимой РНКполимеразы (которую называют такжеРНК-репликазой или РНК-синтетазой) илидля РНК-зависимой ДНК-полимеразы (называемой также обратной транскриптазой).РНК-содержащие вирусы удобно классифицировать в зависимости от РНК, содержащейся в вирионе, и мРНК.
По определениюмРНК представляет собой ( + ) Р Н К , а ком-Рис. 30.18.Специфичность рестриктирующей эндонуклеазы Hind III изHemophilus influenza и соответствующей метилазы. Зеленымцветом показана ось симметрии второго порядка.Пикорнавирусы группа мелких (pica) РНК-содержащих (рна - от айгл. RNA) вирусов. Одна одноцепочечная молекула (+)РНК окружена икосаэдрической белковой оболочкойдиаметром 270 А. К пикорнавирусам относятся вирус полиомиелита, риновирус (вызывающий обычную простуду) и вирус ящура крупного рогатого скота.Рис.
30.19.Способы экспрессии геновРНК-содержащихвирусов.[Baltimore D.,Bacteriol. Rev.,35, 326 (1971).]плементарная ей цепь - (—)РНК. Известнычетыре пути репликации и транскрипцииРНК-содержащих вирусов (рис. 30.19). Вирусы 1-го класса (например, вирус полиомиелита) - вирусы, содержащие положительную цепь РНК.
Они синтезируют(—)РНК, которая используется в качествематрицы для образования (+)мРНК. Вирусы 2-го класса (например, вирусы бешенства) содержат отрицательную цепь РНК,у них (—)РНК вириона служит матрицейдля синтеза (+)мРНК. Вирусы 3-го класса(например, реовирусы) содержат двухцепочечную РНК; (±)РНК вириона направляетасимметрический синтез (+)мРНК. Наиболее необычны вирусы 4-го класса - ретровирусы (например, вирус саркомы Рауса).У них выражение генетической информации,содержащейся в (+)РНК вириона, опосредовано образованием ДНК, которая служитматрицей для синтеза (+)РНК.
Такимобразом, поток генетической информацииретровирусов направлен от РНК к ДНКи затем обратно к РНК.в цитоплазму клетки-хозяина, эта молекулаРНК вириона используется в качестве матрицы для синтеза белка. Она транслируется рибосомами клетки-хозяина с образованием белков капсида и особой РНК-полимеразы, работающей по РНК-матрице (РНКрепликазы). Затем РНК-репликаза синтезирует (—)цепи на матрице (+)РНК вириона(рис. 30.21). (—)РНК в свою очередь служитматрицей для синтеза множества (+)цепей,которые участвуют в синтезе белка или упаковываются в капсиды и дают новые вирионы.Рис. 30.20.30.11.
Белки вируса полиомиелитаобразуются путем множественногорасщепления гигантского предшественникаВирус полиомиелита состоит из одноцепочечной (+)РНК длиной 7,5 kb, заключенной в икосаэдрический капсид. Проникнув30. ВирусыЭлектроннаямикрофотография частиц вируса полиомиелита. (Печатается с любезногоразрешения д-ра John Finch.)179Рис.
30.21.Репликация РНК вируса полиомиелита.Поразительная особенность выражениягенов вируса полиомиелита состоит в том,что (+)РНК вириона служит матрицей длясинтеза непрерывной полипептидной цепи,содержащей более 2000 аминокислотныхостатков. Дэвид Балтимор (David Baltimore)показал, что этот гигантский полипептидрасщепляется протеазами клетки-хозяинана семь белков: четыре белка оболочки, однуРНК-репликазу и два белка, функция которых пока еще неизвестна (рис. 30.22).
Новообразованная полипептидная цепь расщепляется на три куска, которые затемподвергаются дальнейшему расщеплению.В частности, два белка оболочки образуются из предшественника на завершающейстадии сборки вириона.Почему вирус полиомиелита синтезируетсвои белки таким на первый взглядсложным путем? По-видимому, у него нетвыбора. Напомним, что в эукариотическихклетках молекула мРНК по непопятной пока причине может при трансляции датьтолько одну полипептидную цепь. Прокарио180Часть IV.Информациятические мРНК, наоборот, сплошь и рядомполицистронны (например, мРНК лактозного оперона).
Таким образом, вирус полиомиелита использует расщепление полипротеина, чтобы преодолеть ограничения, накладываемые особенностями животнойклетки-хозяина.30.12. С геномной РНК вирусавезикулярною стоматита транскрибируетсяпять моноцистронных мРНКВирус везикулярного стоматита вызывающий легкое заболевание крупного рогатогоскота, и вирус бешенства - примеры второгоспособа выражения генов. Их вирионы содержат одноцепочечную молекулу ( — ) Р Н К ,которая не может служить матрицей.Поэтому первый этап ее экспрессии - синтез(+)РНК. Поскольку в незараженных клетках нет РНК-репликазы, вирусы должны содержать этот фермент в составе вирионаи вводить его при заражении в клетку. Действительно, два из пяти белков вирионаВВС осуществляют репликацию РНК. Дляпроявления инфекционности вируса необходимы белок L массой 200 кДа (от англ.large - большой) и белок NS массой 45 кДа(от англ.
nonstructural - неструктурный),присутствующие в небольших количествах.Геномная РНК находится в комплексес большим числом молекул белка нуклео-Рабдовирусы вирусы, имеющие форму пули. К ним относятся вирусы везикулярного стоматита и бешенства. Название происходит от греческого слова rhabdo, что означает «палочка».Рис. 30.22.Синтез белков вируса полиомиелита путем множественного расщепления гигантскогополипептидного предшественника.капсида N массой 50 кДа - основного белкавириона. ВВС заключен в липидную двуслойную мембрану, которую он захватывает из плазматической мембраны в процессе отпочковывания от клетки (рис. 30.23).Белок G (от англ.
glycoprotein - гликопротеин) массой 65 кДа, кодируемый вирусом,образует шипы, выступающие из этой мембраны. Белок матрикса М массой 29 кДарасполагается между оболочкой и нуклеокапсидом. Эти пять белков ВВС образуютсяпри трансляции пяти (+)мРНК, а не путем расщепления одного полипротеина. Таже самая РНК-репликаза синтезируети длинную (+)РНК, содержащую всю генетическую информацию вируса. Эта полная(+)РНК в свою очередь служит матрицейдля синтеза (—)РНК, которая упаковывается и дает новые вирионы.ми. Проникнув в клетку-хозяина, вирионтеряет наружную икосаэдрическую оболочку, состоящую из трех видов белков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
