Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Следует отметить, что триптофан — относительно редкая аминокислота. Еше реже два остатка триптофына распола!аются друг за другом в сос!ыве полипепгидов, Ре~в лчцлч экспрессии генов 119 Лидерный пептид Ме1 !.уе А1е йе РЬе Че! 1.еи )уз,а!у,Тгр. Тгр Агд Тпг 8ег 40 60 о АААасААоооосаодсоаАААааооааоысасдсоосс 1 20 рррддаооСАСаоАААААаааОАоеадс 80 100 120 ЦЙ5ААсааасдаоаодоосдсСАоасаоАААасддосдадодсссдасссассоддоадасааасоооо 140 160 180 ооооаддсААААоодададдоААс АоасдддедсАААААссадсососаддсоасо- ..
1 Мег а!и Тпг а)п 1.уз Рго Тпг 1.еи а)и 1еи 1.еи . Попипептид Тгр Е Рие. 41.10. Нуклеотидная последовательность 5'-конца Тгр-мРНК. Показан нетерминироваииый транскрипт. При терминации транскрипции на аттенуаторе образуется 140-нуклеотидный транскрипт. Его 3'-конец обозначен стрелкой. 3'-Конец 90-члениого транскрипта, образованного при остановке в сайте паузы транскрипции, показан жирной чер~ой.
Два сайта связывания рибосомы с триплетами АОО в центре подчеркнуты. Заключены в квадраты кодоны начала (АОО) и конца (1)СгА) трансляции. Показаны предполагаемые аминокислотиые последовательности лидериого пептида и начала белка Тгр Е. (11ергодисей хт!гп реппгееоп Ггогп Уапогзку С. Анепиаг!оп !и гЬе сопгго1 оГ ехргезз!оп оГ Ьасгепа! орегоне. 1Чагиге 1981, 289, 751.) поэтому трансляция лидерного пептида является способом «тестирования» уровня тРНК"", который в свою очередь зависит от уровня триптофана в клетке. Когда РНК-пол имераза возобновляет транскрипцию после сайта остановки (в положении 90), рибосома, транслирующая лидерный пептид, доходит до стоп-кодона (в положении 70) при наличии в достаточных количествах тРНКг'".
При недостатке тРНКт'Р рибосома останавливается раньше — на участке„содержащем два тандемных триптофановых кодона. Положение рибосомы на лидерном транскрипте определяет выбор одной из двух альтернативных вторичных структур, образуемых РНК-транскриптом.
Нуклеотидная последовательность лидери ого транскрипта такова, что между областями, обозначенными цифрами 1 и 2, 3 и 4, возможно формирование шпнлечных структур (рис. 41.11) в соответствии с правилами образования комплементарных пар (А: 1.1, О: С). Шпилька между областями 3 и 4 служит сигналом термннации транскрипции. В этом случае транскрипция завершается примерно за 140-м нуклеотндом с образованием преждевременно терминированного транскрипта длиной 140 нуклеотидов. Области 2 и 3 транскрипта также способны образовать шпильку. Это приводит к образованию альтернативной вторичной структуры, препятствующей формированию терминнрующего сигнала шпильки 3:4. Когда рибосома временно останавливается на двух Тгр-кодонах (рис. 41.11, Ц, область 1 оказывается «зашишена», а области 2 и 3 образуют шпилечную структуру.
Тем самым исключается преждевременная терминация и РНК-полимераза может продолжить транскрипцию за 140-й нуклеотид с образованием полицнсгронной мРНК, которая кодирует ферменты биосинтеза триптофана. Если в клетке имеется достаточное количество Тгр — тРНКг'р„рибосома проходит Тгр-кодоны в лндерной последовательности и доходит до сигнала остановки трансляции (1.)ОА) в области 2, экранируя таким образом обе области — ! и 2.
При этом сегменты 3 и 4 могут образовать шпильку — сигнал преждевременной терминации транскрипции, далее которого РНК-полимераза не сможет вести транскрипцию оперона. Вместо полицистронной мРНК, кодирующей ферменты триптофанового оперона, образуется преждевременно терминированный транскрипт длиной 140 нуклеотидов. Образование взаимоисключающих вторичных структур (мезкду областями 2 н 3 или 3 и 4) и является внутриклеточным сигналом, информирующим РНК-полимеразу о способности клетки транслировать триптофановые кодоны. На рис.
41.12 представлены амннокислотные последовательности лидерных пептидов„предсказанные по соответствующим нуклеотидным последовательностям, для нескольких других оперонов Е. сонг' и БаЬпопеИа ГурЫтиг(пп. Из рисунка видно, что в лидирующей последовательности сушественно превалирует именно та аминокислота, ферменты биосинтеза которой кодируются данным опероном. Недавно феномен аттенуации был описан и для клеток млекопитаюших. Механизм аттенуации для них неизвестен, однако очевидно, что он должен сильно отличаться от вышеописанного, поскольку транскрипция и трансляция у эукариот происходят в разных внутриклеточных компартментах.
Глава 4т' 120 в Достаточно ТГр к Недостаток Ттр Нет трансяяции Терминация Нет тармннации Терминация Рис. 41д1. Модель процесса аттенуации для Ттр-оперона Е.со!!. При избытке триптофана рибосома, транслирует лидерную РНК, в результате синтезируется полный лидерный пептид. Рибосома маскирует области 1 и 2 цепи мРНК и препятствует таким образом образованию шпилек иэ последовательностей 1:2 и 2:3. В этих условиях свободно образуется только шпилька 3:4, РНК-понимераэа (не показана) транскрибирует лидерный пептид до полной остановки транскрипции.
При недостатке триптофана заряженная тРНКтсе будет лимитирующим фактором и рибосома задержится на тандемных триптофаиовых колонах лидерного пептида. В данном случае рибосома маскирует только область, поэтому может образоваться шпилька 2:3, что исключает возможность образования терминирующей шпильки 3:4. В связи с этим РНК-полимераэа продолжает транскрипцию области структурных генов. Когда лидерный транскрипт не транслируется, становится возможным образование шпильки 1:2 непосредственно после синтеза соответствующих участков в ходе транскрипции, что в свою очередь создает благоприятные условия для формирования терминирующей шпильки 3:4. (1(ертодисед ттг(!Ь рспп(ьь(оп Ггот Охепдег 13., Уигасгь)г) О., ь'апоЫсу С. Апепигабоп оГ !Ье Еьстгвг!стт!а со!г' !Тур1орЬап орегон: Ко!е оГ КХА ьесопс)агу ь!гас!цте птцо1гдпц Тгу!орЬап содоп гед)оп.
Ргос. Ха!1. Асад. Вс(. 1)ВА !979, 76, 5524.) РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ У ЭУКАРИОТ В эукариотических клетках ядерная мембрана физически разделяет процессы транскрипции и трансляции, поскольку рибосомы присутствуют только в цитоплазме. Экспрессия генов у эукариот включает гораздо большее число этапов, нежели у прокариот, особенно это относится к процессингу РНК. Соответственно у эукариот существует ряд точек приложения регуляторных воздействий, полностью отсутствующих в прокариотических системах. Так, процессинг РНК у эукариот включает кэпирование 5'- конца первичного транскрипта.
добавление полиаденилатного «хвоста» к 3'-концу транскрипта и вырезание интронов. Полученные к настоящему времени данные свидетельствуют„что экспрессия генов эукариот регулируется на уровне транскрипции, процес- синга РНК в ядре н стабильности мРНК.
Кроме того, было показано, что на экспрессию эукариотических генов оказывают влияние амплификация и перестройка генов. Лндерные пептиды РЬе, Н)ь, ь.еи, ТЬг, и Вч РЛеА: Мет- уь-Н!ь-11е-Рте-РНЕ-РНЕ-РНЕ-А1ачрНЕ4рНЕ4рНЕ- ТЛг-РНЕ-Рто Н!ь: МеьТЛг-Агц-Ча)-61п-РЬе-) уь-НБ-НБ-НБ-Н!Б-НБ- НБ-НБ-Рго-Аьо 1.еш Меьйег-Н)ь!1е-Ча1-Агд-РЬе-тЛг-б)у-(.Е0.1.Е0-(.Е0- Ш3-Аьп-А)а-РЛе-1 )е-Ча!-Агц-61у-Агц-Рго-Ча1- 6!у-6 1у-1!е-6 1п-Н ге ТЬг: Меп) уь-Агц-Ве-бег-ТНВ-ТНВ-Ие-ТНВ-ТНВ-ТНВ11е- ТНВ4!е-ТНВ- ТНВ-6!у-Аьп-6!у-А! а-61 у Вьс МееТЬг-А)а-1Е04 Е0-Агц-МЯ14(.Е-бег-(.ЕО-МЯ1= ~/Я(Л( Е-Вег-МЯ(.МЯ(, УЯ(:/(.Е-Н Ец( Е-РгоРго-Суь-61у-А)а-А)а-~еа-61у-Агц-61у-1 уь-А!а Рис.
41.12. Установленные по нуклеотидной последовательности первичные структуры лидерных пептидов РЬе А-. Н(ь-. 1.ец-. ТЬт- и 11тт (иэопейцин, лейцин, еалин)-оперонов Е.со!1 или 5. г)рЫтггт!гг»г. Аминокислоты, регулирующие данный оперон, выделены шрифтом и подчеркнуты. (гсергодисед ед!Ь рспп)ьь(оп Гготп Уапо(ь(су С. Анепцабоп (п сои!го1 оГ ехртеьяоп оГ Лас!ег)а! орегоне. (ча1 иге 1981, 289, 751.1 Благодаря достижениям генной инженерии за последние годы достигнут значительный прогресс в понимании процесса экспрессии эукариотичсских генов. Однако, поскольку большинство эукариот содержит значительно больше генетической информации, чем прокариоты, а возможности манипуляций с генами зукариот существенно ограничены, молекулярные аспекты регуляции эукариотических генов изучены гораздо хуже.
В этой части главы очень кратко представлено несколько типов регуляции эукариотических генов. Амплификация генов в ходе развития На ранних этапах развития многоклеточных возникла необходимость в резком увеличении числа определенных молекул, например рибосомных РНК или мРНК белков, формирующих такие специфические образования, как, например„ яичная скорлупа. Одним из путей интенсификации синтеза таких молекул может служить увеличение числа копий соответствующих генов. Так, например, повторяющиеся последовательности ДНК включают сотни копий генов рРНК и тРНК. Многокопийность этих генов заложена в геномном материале гамет изначально и, следовательно, передается от поколения к поколению. У некоторых организмов, таких, как плодовая мушка (()гоьорг!!!а), амплификация нескольких определенных генов„например генов белков хориона, происходит в ходе оогенеза.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
