Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 30
Текст из файла (страница 30)
40.2). Последовательность этой области, если читать ее от 3'- к 5'-концу, имеет следующую структуру: варьирующее основание, модифицированный пурин, собственно антикодон (х, у, г), пиримидин, пиримидин- 5'. Обратите внимание, что антикодон считывается Синтез белка и генетический код Атр о о !! !! АМР+ Ф Ф вЂ” Аленин — Ри поза — Π— Р— 0 — С вЂ” СН вЂ” й ! ! ОН (чн Ф-АМР.АК 2 (актиеироеаннал аминокислота! НООС вЂ” НС й н и Фермент (Ф) тРНК тРНК-АК Аминоацил.АМР ферментнмй комплекс Аминоацил-тРН К Аминокислота (АК) Рис.
40Л. Образование аминоацил-тРНК. Двухступенчатая реакция с участием аминоацил-тРНК-синтетазы приводит к образованию аминоацил-тРНК. В первой реакции образуется комплекс АМР -аминокислота -"фермент. Активнрованная аминокислота переносится на соответствующую тРНК-молекулу, АМР и фермент высвобождаются, после чего фермент может снова участвовать в синтетазной реакции. мРНК о' Ри .. -и,ж Ф ФР Плечо антикоаона т Фенилаланил-т С Э С А 3' Р(те Рис. 46.2.
Узнавание кодона антикодоном. (ЛЛ)- — один из кодонов фенилаланина. Молекула тРНК, езаряженнаял феннлаланином (Р(те), содержит в антикодоновом участке комплементарную последовательность ААА, образующую комплекс с кодоном из трех пар оснований. Антикодоновый участок, как правило, содержит следующую гептануклеотидную последовательность: варьируемый нуклеотид ((ч(): модифицированный пурин (Рц "); антиколон (Х.
У. е ): два пиримилина (Ру) (ориен гация 3' -+ 5'). в направлении 3' — 5', а генетический код от 5' к 3', так как кодон в мРНК н антикодоновая петля в тРНК— антипараллельны. Вырожденность генетического кода касается в основном третьего нуклеотида кодона и предполагает, что образование комплементарной пары между ним и соответствующим нуклеотидом антикодона не должно быть абсолютно строгим. Как уже упоминалось, это явление принято называть неполным соответствием или качанием, поскольку в области взаимодействия последнего нуклеотида кодона с антикодоном допускается нестрогое связывание —- «качание».
Например, 2 кодона аргинина АОА и А(3О могут специфически связываться с одним и тем же антикодоном, содержащим на 5'-конце остаток урацила. Аналогично три кодона глицина СтСт13, Сто и ССтА могут образовывать пары с антикодоном СС1. Инозин (1) — это еще одно из необычных (минорных) оснований„встречающихся в структуре тРНК. Узнавание кодона молекулой тРНК не зависит от того, какая аминокислота присоединена к ее 3'-концу. Это было продемонстрировано в эксперименте, в котором радиоактивный цистеин, присоединенный к специфической молекуле тРНК (тРНК„т), химическим пугем превращали в алании. При этом антико- Глава 40 доновый участок самой тРНК.„, оставался неизменным.
При использовании такой аланнл-тРНК„, в трансляции гемоглобиновой мРНК радиоактивный алании обнаруживали в аминокислотной последовательности в положениях, в норме занимаемых остатками цистеина. Этот зксперимепг продемонстрировал, что сам аминокислотный остаток не принимает участия в специфическом узнавании кодона. Как уже отмечалось, встраиваемые в полнпептидную цепь аминокислотные остатки вообще не контактируют непосредственно с мРНК-матрицей. МУТАЦИИ Мутации — это изменения в нуклеотидной последовательности гена.
Даже если первоначально мутация произошла в некодирующей цепи гена, одна из образующихся в ходе репликации дочерних молекул будет обязательно содержать мутацию в соответствующем месте кодируюшей цепи и даст начало популяции мутантных клеток. Мутации замены оснований Различают два типа замены оснований: гранзицнн и трянсверенн. Под транзициями понимают замену пуриновых оснований на пуриновые, а пиримидиновых — на пиримидиновые. Трансверсиями называют замены пуриновых оснований на пиримидиновые или пиримидиновых оснований на пуриновые (рис. 40.3). Если нуклеотидная последовательность гена, содержащего замену, транскрибируется, то образовавшаяся молекула мРНК будет иметь комплементарную замену в соответствующем локусе.
Точковая замена в молекуле мРНК при трансляции в аминокислотную последовательность может приводить к разным последствиям: 1) если замена приходится на третий пуклеотид кодона, то вследствие вырождениости генетического кода существует вероятность того, что аминокислотная последовательность останется неизменной и мутация никак не проявится; 2) может иметь место мнесекс-эффект, когда одна аминокислота вследствие замены нуклеотида замещается другой аминокислотой. Такая замена, в зави- т н — в с т А А е~ — ме с — е е е — ~ с Транзнцин Трансверсии Рве. 40.3. Схема возникновения транзнцнй н трансверснй. симости от ее локали кщии в аминокислотной последовательности белка, может быть приемлемой, частично приемлемой нли неприемлемой в сношении функции данного белка.
Из анализа генегического кода можно заключить, ч ~ о чаще всего точковые мутации будут приводить к заменам на аминокислоты с довольно похожими функциональными ~руппами. Если происходит приемлемая замена, молекула белка может оказазься функционально неотличимой от нормальной. В результате частично приемлемой замены нарушается нормальное функционирование белка. И наконец. неприемлемая замена приводит к полной потере его функции; 3) в результате точковой мутации может возникнуть нонсенс-кодон, присутствие которого приводит к преждевременной терминации синтеза белка.
Как правило, фрагмент, образующийся в результате преждевременной тсрмипации. не способен выполнять функцию интактной молекулы белка. Мутации глобнвовых генов Роль мутаций удобно проанализировать на примере генов гемоглобинов. В этой области накоплен большой фактический материал, касающийся аминокислотных последовательностей нормальных и измененных гемоглобинов (см. гл. 6).
На примере гсмоглобиновой молекулы можно продемонстрировать влияние точковых замен аминокислот, а также пронллюстрировазь некоторые из рассмотренных ранее общих особенностей генетического кода. Некоторые мышино не проявляю>пел в,ввно.н виде. Отсутствие влияния отдельных точковых мутаций прямо можно показать только с помощью определения нуклеотидной последовательности гена гемоглобина или соответствующих мРНК большо|о числа людей с нормальным гемоглобином.
Однако, на основании косвенных данных можно судить о том, что в гене р-цепи кодон 67 (кодирующий валин) не является идена ичным у всех индивидов с нормальным р-глобином. В гемоглобине типа Милуоки в 67 положении р-цепи расположена глутаминовая кислота, а в гемоглобине Бристоль- — аспарагиновая кислота. Если считать замены в положении 67 аминокислотной цепи р-глобина следствиями однонуклеотидных замен в соответствующем кодоне мРНК, то кодону аспарьп иновой кислоты СА() или САС гемоглобина Бристоль до точковой мутации могли предшествовать валиновые колоны С1Л) или С1)С.
В то же время кодонам глугамииовой кпслоз ы в САА или САС в мРНК гемоглобина Милуоки должны были предшествовать валиновые кодоны С1)А или С(ЗС. Гемоглобин типа Сидней, имеющий в 67 положении алании (кодоны СС~1; ССС; ССЛ или ССС), мог произойти вследствие однонуклеотидной замены любого из четырех кодонов валина (С(лл; С1)С; С()Л или С(лС) (рис. 40.4). Синтез белки и генетический код НЬА (нормальный) 33.67 Валин НЬ Милуоки Р 67 Гну тамат НЬ Бристоль 13-67 Аслартат НЬ Сидней 33-67 Аленин ОАА Рис. 40.4. В нормальной ~3-цепи гемоглобина А человека в 67-м положении находится валин, копируемый одним из четырех кодонов, заключенных в прямоугольник. В аномальном гемоглобине типа Милуоки в этом положении обнаруживается глутамат, кодируемый либо САА-, либо ОАС7-кодовом. Оба кодона могут возникнуть в результате единичной транс- версии валиновых кодонов Ы3А или СТО. Аналогично аланин в положении 67 Д-цепи гемоглобина типа Сидней может быть результатом однонуклеотидной замены в любом из четырех валиновых колонов.
Аспарагиновая кислота в гемоглобине типа Бристоль может появиться в результате замены одного нуклеотнда в одном из двух валиновых кодонов С7(Л3 или С33С. цепи гемоглобина (рис, 40.5, вверху) может служить мутация, которая выявляется по изменению электрофоретической подвижности гемоглобина эритроцитов практически здоровых людей. У представите- Миссеис-мутиции А. Приемлемые миссеис-мутации. Примером приемлемых миссенс-мутаций в структурном гене ~3- Кодоны Молекула белка Аминокислота Лизин-61 ААА или АА6 НЬ А. В-цель Л рнемле мал мутация НЬ Хнкари,д-цепь АА37 или ААС Асларагин ОАА или 6АБ ао оа НЬ А, 6-цепь Частично приемлемая мутация НЬ 8, 13-цепь Гистидин-66 НЬ А, и-цель СА33 или САС Неприемлемая мутация Тирозин НЬ М(Бостон), и.цель ЬШ или ОАС Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
