Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Существует пять основных классов гистонов, некоторые из которых подразделяются на подклассы. Одни и те же классы гнстонов были найдены во всех изученных клетках животных и растений. Все гистоны — относительно небольшие белки с молекулярной массой от 12000 до 20000, содержащие -25% остатков аргинина и лизина; они не содержат триптофана и, за исключением одного белка, цнстенна н цистнна. Классификация гнстонов основана на относительных количествах лизина и аргинина. Гистон Н1 очень богат лизином. В то же время для гистона Н2 характерно умеренное содержание этой аминокислоты, причем существуют два типа этого гистона — Н2Л и Н2В.
Гистон НЗ умеренно богат аргинином и содержит цистеин. Гнстоп Н4 богат аргинином н глицином !табл. 7.5). Гистоны одного и того же типа, полученные из различных животных и растений, имеют очень сходные амннокнслотные последовательности. Такой консерватизм в эволюции, по-видимому, отражает необходимость сохранения последовательности, обеспечивающей существенные и специфические функции. Это лучше всего подтверждается тем фактом, что аминокнслотные последовательно- Таблица 7.5 Аминокислотный состан гнстонон синуса теленка' Аниионвслетиаа пютев Ви рй ао Яй Молеиулярнеа насев тип глотова 125 24 13 17 13 774 !1 !29 23 14 24 15 246 Н2В 16 6 Н2А 1! 9 Нз 10 156 Н4 !О !4 135 24 !5 18 15 342 !5 !02 27 !! 23 !1 282 а Данине иэ работ рээлиеиых авторовг обобпсенм в рэботег тенге В., Пепе Ехргем1оп-а, епиа гуовс спгоюоаогпев.
р. 196, яоьп вгиеу а бонэ. Вен тогм 1974. б Плюс Лва Пнстеина. Богатый сизи- ном Умеренно бога- тый лнанном Богатый арги- НИНО М И Ливе- ном Богатый арги- нином Богатый глнци. ном и аргнни- ном Н! 27 2 24 2!5 31 5 !О 2! ООО е ОснОВные КОмпОненты клетки 232 сти гистона Н4 из проростков гороха и тимуса быка отличаются только двумя из 102 остатков, присутствующих в молекуле. В гистоне Н4 1(112-концевая область содержит большинство основных остатков, в то время как СООН-концевая область молекулы содержит большую часть гидрофобных остатков и лншь незначительное число основных аминокислот.
Такое необычное распределение аминокислот проявляется также в известных последовательностях гнстонов Н2А, Н2В и НЗ. Напротив, в молекуле гнстона Н1 СООН- концевая область содержит больше основных остатков и богата пролином, а в ННЕ-концевой — больше кислых н гидрофобных остатков. В состав гнстонов входят модифицированные аминокислотные остатки, например О-фосфосерин, моно-, ди- и три-е-)ч'-метиллизин, е-(ч-ацетиллизин н различные метилированные производные аргинива.
Возможная роль гистонов и значение модифицированных остатков обсуждаются ниже (гл. 25) . Кроме взаимодействия с ДНК гистоны также взаимодействуют друг с другом. Экстракцней 2 М 11аС! (а не кислотой) из хроматнна выделен тетрамер, состоящий нз двух молекул гистона НЗ и двух молекул гистона Н4. В этих же условиях гистопы Н2А и Н2В мокнут быть выделены вместе в виде димера.
Современная модель структуры хроматина предполагает, что один тетрамер и два днмера взаимодействуют с 200 парами оснований ДНК, что состав.чает участок длиной 70 нм. При этом образуется сферическая структура диаметром 11 нм. Считается, что хроматин представляет собой подвижную цепь, составленную из таких едениц.
Эта предположительная модель подтверждается данными электронной микроскопии и методом дифракцни рентгеновских лучей, а также расщеплением хроматина дезокснрнбонуклеазой как в выделенных ядрах, так и в очищенных нитях хроматина (гл. 25). 7.2Л2.2. Протамммм Протамины встречаются в зрелой сперме некоторых видов рыб после завершения деления клеток, когда эти основные белки замещают гистоны. Протамнны — относительно небольшие белки, не содержащие многих аминокислот, но чрезвычайно богатые аргииином.
Протамины не получены из ядер соматических клеток. 7.3. Структура рибонуклеиновых кислот Существуют трн вида РНК, различающиеся составом, размером, функциональными свойствами н локализацией в клетке. Ниже сначала представлены некоторые общие данные, касающиеся структуры РНК, затем вкратце обсуждены свойства различных видов РНК; специальные функции изложены в гл. 26. Ъ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 2зз 7.3.1. Межнуклеотидная связь В РНК возможна этерификация гидроксидных групп при атомах С-2', С-3' и С-5'.
При обработке РНК фосфодиэстеразой змеиного яда основными продуктами гидролиза являются нуклеозид-5'- фосфаты; при обработке РНК фосфодиэстеразой селезенки образуются нуклеознд-3'-фосфаты. Следовательно, как и в случае ДНК, межнуклеотидные связи в РНК находятся между атомами С-3' и С-5'. В отличие от ДНК РНК гндролизируется слабыми щелочами (рН 9 при 1ОО'С н рН 12 прн 37'С). Эта обработка приводит к перемещению одной связи и образованию 2',3'-циклического фосфата, показанного ниже, для каждого пуринового и пнримидинового моионуклеотида, присутствующего в РНК.
В' асцнанонуаааоанэ монофоо~рав Дальнейшее действие щелочи на циклические соединения вызывает произвольное гидролитическое расщепление, что приводит к смеси изомериых 2'- и 3'-мононуклеотидов. Возможность образования циклических промежуточных продуктов существует только для РНК, так как ДНК не имеет гидроксидной группы при С-2'. Это объясняет относительную стабильность ДНК в слабых щелочах. Панкреатическая рибонуклеаза и рибонуклеаза Т1 (табл. 7.3) также образуют и гидролизуют циклические 2',3'-фосфаты, которые превращаются только в 3'-фосфаты.
Структура и механизм действия панкреатической РНазы приводятся ниже (гл. 9). Различные типы циклических нуклеотндов, например аденозин-3',5'-циклофосфат, как доказано, играют важную роль в процессах метаболизма (часть третья). 7.3.2. Транспортная РНК Транспортная РНК (тРНК) составляет — !Π— 20то клеточной РНК и объединяет сравнительно небольшие молекулы с молекулярной массой -30000. тРНК функционирует как аадаптор» в синтезе пептидной связи, причем по крайней мере одна специфическая тРНК служит для каждой аминокислоты. В настоящее время идентифицировано более 60 различных тРНК; роль тРНК рассматривается в гл.
26. ! ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ 1Целочной гидролнз ТРНК высвобождает нуклеозид Н с 3'-конца, смесь 2'- и 3'-мононуклеотидов и р)т)р с 5'-конца. Каждая ТРНК представляет собой цепь, вкл1очающую от 75 до 90 нуклеотидов. Хотя ТРНК состоит в основном из четырех рибонуклеотидов 1адениловой, гуаниловой, цитидиловой и уридиловой кислот), в ней имеются незначительные количества других нуклеотидов. Они включают в себя нуклеотиды, содержащие псевдоурндин 1см.
ниже), различные метилированные аденнны и гуанины, метилированные пиримидины (такие, как тимин и 5ьметилцитозин) и др. Не все они встречаются в какой-либо одной молекуле ТРНК, но псевдоуридин и дигидроуридин* являются наиболее распространенны- Таблица 7.5 Некоторые нуклеозиды, найденные в транспортных РНК, выделенных из различных источников Сокращение Наэвакке Название 1-Метилгуанозин ХмМетилгуанозин ХэХа-Днметилгуанозин 7-Метилгуаиозин 2'-О-Метнлгуанозин пттО пэзьэ а пттО И козин 1-Метнлинозин 1 птэ1 1еА Псевдоуридпн р 2'-О-Метилпсевдоурнднн 1111 Аго Рнботимидин' С птаС птаС асаС Сгп з'С Ци ундин 5-Метилцигндин Х'-Метилцигндип Хь-Лцетилцигидин 2'-О-Метилцптндин 2-Тноцнтндин 11П или Р пЖ1 17пт 55П илн а5 зэП нли а5 стоа11 Гуанозии в В~орое название б-металурнкнн. а З-Ткоураданы имеют в 6-лоложенкк заместателн — метил, метнламкнометвл а З-кара.
метоксвметвлькум груолу. * А также риботимидин. — Прим. нерва. Аденознн 1-Метиладенозин 2-Метиладенозин Ха-Метиладенозин Х'.Х'-Диметнладенозии Х'-Изопентениладенозин Х'-Изопентеннл-2-метилтиоаденозин Х'-1Х-Треонилкарбоиил)аденозин 2'-О-Метнладенозин А пттЛ птзА гпаЛ пфА таА пва1аА Урании 5,5-Днгидроуриднн 3-Метилуриднн 2сО-Мегилуриднн 2-Тно>ридина 4-Тиоуридип 5-Карбоксиметнлурндим 288 7. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ )Ч(снз)з 1 1 о 11 ны сн, ! о=с..сн, Х н дигидрауридии (пангламиая грарма) он ГЪН (НзС)з)Ч вЂ” С~~ й ~ ~ь нс, с й 2,2-димеюипамино-б-оисипурии (Нэнкдимеюипгуании) б,б-димешиламинапурин (Н~ Нь-диметпиладзнин) О 11 с. НЫ,ЫН ! '! о=с сн с Ынз ы~~ сн нысн:сн=с 1 Н1~~ с Г ы х ОН ОСНз ЗЬО-МЕЛ7ИПЦИГЛИ- дии ОН ОН 5-рибозилурзцил (псездоуридин) (Хз-(Ь'-изапенпинил)- адеиозии Рис.
7.8. Структурные формулы некоторых редких оснований н нуклеозидов тРНК. й — рибоаа. Наиболее общий метод анализа первичной структуры тРНК заключается в следующем. Молекулы тРНК, меченные ззр, гндролизуются да небольших фрагментов под действием панкреатической РНазы, РНазы Т! или смеси этих ферментов. Радиоактивные фрагменты гидролиза, олигонуклеотнды, разделяются двумерным электрофарезом (гл. Ь). В первом направлении проводят высоковольтный электрофорез на зцетате целлюлозы при рН 3,5.
Затем продукты переносят на ДЭАЭ-целлюлозу и вновь проводят электрафорез при кислых зна- ми н универсальными. Список некоторых известных минорных компонентов тРНК и их сокращенные обозначения приведены в табл. 7.6. Структура некоторых из них показана на рис. 7.6. Псевдоуридин представляет особый интерес, так как в нем отсутствует обычная )т)-гликозидная связть С-1-атом рибозы связан с 5-положением урацила С вЂ” С-связью.
В случае 2'-О-метилнуклеотидов нуклеотидные связи оказываются устойчивыми к гндролизу щелочью и ферментами. Возможная функциональная роль пссвдоурндипа и других необычных оснований обсуждается ниже (гл. 26). Определена первичная структура более 50 тРНК, а в случае фепилаланип-специфнчной тРНК известно также и пространственное строение (гл. 26).
!. ОснОВные кОмпоненты клегки чениях рН. Все олигонуклеотиды, образующиеся при обработке РНазой Т1 болыиннсгза тРНК, могут быть разделены ятям методом. Нуклеотвдная последовательность каждого из выделенных олигонуклеотндов может быть установлена расщеплением подходящими видо- и зкзонуклеазами с последующим фракпионированием и идентификацией продуктов деградапни. Линейная последовательность дрожжевой аланиновой тРНК приводится на рис. 7ть 77 остатков соответствуют молекулярной массе 26600 (для !Ча-соли). Как обычно, бсфосфатная группа показана слева, 3'-гидроксндная группз— справа. ь ь юз ! ! п4 щз РС.С С-СС П-С-О-С-С-С-С-С-С-С-А-С-!хо-С СШ-Д-С-С-С-С-С-С-О-С-С-С-О-О-1-С-С-1- 1 зо ?о зо й-С-С-С А-С-Л-С-ц'-С-и-С-С-СС-тч! С-С Л-П-П-С-С-С.С-А-С-О-С-С-П-С-С-Л-СС-ЛОН ао но яо 70 77 Рнс.
7.9. Нуклеотидная последовательность аланиновой тРНК дрожжей, !!ь— смесь !! и И!. Остальные сокращения приведены в табл. 7.6. Т.З.З. Рибосомная РНК Рнбосомы (гл. 26) содержат большую часть общей РНК клетки; в некоторых бактериях на них приходится 80% общей РНК. Этот вид РНК (рРНК) прочно связан с белками. рРНК составляет 40 — 607о сухой массы рибосом и обычно присутствует в виде трех компонентов с коэффициентами седимептацни 63, 16 — 18 Я и 23 — 28 8. Свойства этих частиц далее рассмотрены в связи с их биологическими функциями (гл. 26).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
