Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 107
Текст из файла (страница 107)
На весь процесс расходуется 3 энв. АТР при синтезе каждой пептидной связи. Так, 1 молекула АТР расходуется на активацию аминокислоты и образование амнноацнл-тРНК; 2 молекулы СТР гидролизуются до С!ПР и Р! во время элонгацни. Так как для инициации необходима дополнителы!ая молекула !зТР, то для синтеза первой пептидной связи необходимо 4 экв. АТР. Почти всегда молекула мРНК транслируется одновременно большим количеством рибосом; образующаяся при этом структура называется полирибосома или полисома.
У бактерий трансляция 5'-конца мРНК идет уже тогда, когда еще не закончен синтез 3'-конца самой мРНК. Часто мРНК содержит ннформацио о нескольких белках, каждый из яоторых закодирован в соответствующем участке мРНК (полицистронная матрица). В этом случае рнбосомы и законченные полипептидные цепи освобождаются на каждом терминаторном сигнале, а синтез следующей пептндной цепи требует реиницнации на начальном участке каждого цистрона. 26.3.4. Ингибиторы синтеза белков Как и при исследовании других сложных метаболических процессов, ингибиторы отдельных специфических реакций сыграли большую роль прн выделении стадий бносинтеза нуклеиновых кислот и белков. Некоторые из этих ннгибиторов являются синтетическими соединениями, другие были впервые выделены из культуральных фильтратов различных организмов как ентибиот!!ки и использовались при попытках лечить инфекционные заболевания или ингибировать рост малигннзированных тканей.
Соединения, которые ингибнруют образование пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, косвенно блокируют образование нуклеиновых кислот; онн описаны в гл. 24. Ингибиторы синтеза мРНК, которые блокируют ДНК-зависимую РНК-полимеразу, будут рассмотрены ниже. В этом йб. Генетические аспекты метаволизмм и нбз разделе мы рассмотрим ингибиторы, которые являются антибиотиками и влияют на трансляцию мРНК.
Обладая способностью специфически реагировать с рибосомами прокариот, некоторые из этих агентов получили широкое распространение прн лечении инфекционных заболеваний. Пуромицин, который структурно аналогичен амнноацил-тРНК, ингибирует синтез белка, маскируясь под аминоациладенозиновую часть аминоацнл-тРНК и конкурируя с эминоацил-тРНК в качестве акцептора при реакции транспептидации. После того как растущий пептнц или формилметнонин переносятся на амнногруппу пуромицнна, вновь образованный пептидил- или формилметнонилпуромицин покидает рибосому; это прерываетнормальныйростцепи, и неполная пептидная цепь, имеющая пуромициновый остаток на карбоксильном конце, уходит с рибосомы.
сн, сн, ы нн он о=с — сн — сн,~~~~осн ! хна О ОН о=-.с — сн к ! ын, амииаааиа. мкян иааомиаии Стрептомипин ингибирует синтез белка, связываясь с ЗОЬ-субьединицей; стрептомнцин-ЗОБ-комплекс образует менее эффективный и более лабильный иницнаторный комплекс, диссоциация которого прерывает процесс трансляции. Связывание стрептомпцина с ЗОЯ-субъединицей также меняет эффективность н точность связывания аминоацил-тРНК с соответствующим кодовом в А-участке. Устойчивость к стрептоннцину н, более того, зависимость от него возникают в результате мутационных изменений отдельных белков рибосомальной ЗОБ-субъединицы. Теграциклин ннгибирует элонгацию полипептндных цепей, блокируя вхождение аминоацил-тРНК в А-участок; растущая полипептидная цепь остается в Р-участке и может нормально реагировать с пуромнцином.
Хлорам4еникол блокирует пептндилтрансферазную активность 508-субъеднницы в 70$-рнбосомах. !п.метхаолнзм 1ОЗ4 Циклогексифипд, как предполагают, действует таким же образом, как и хлорамфеникол, на 605 субъединицу в 805-рибосомах.
Эритромицин связывается с 605-рибосохрной субъединицей и, вероятно, блокирует стадию транслокацни, «замораживая» таким образом пептнднл-тРНК в А-участке. Мутации, приводящие к устойчивости к эрнтромицину, затрагивают один из белков 605- субъединнцы рибосом Е. соЕ Фусидовая кислота — стероид, который влияет на стадию транс- локации после образования пептидной связи, всроятно, предотвращая расщепление ПТР н сопряженной реакции расщепления 'тхТР и транслокацни с участием фактора ЕГ-2.
Дифтериффный токсин специфически ингибирует синтез белков у эукариот, но не у прокариот. После того как интактный токсин попадает в клетку, он претерпевает расщепление трипснноподобным ферментом, в результате чего образуется фрагмент, который блокирует транслокацню, оставляя растущую пептндильную цепь в А-участке.
Активным фрагментом токсина является фермент, который катализирует перенос АВРкрибозной части 1С1А11+ на белок ЕГ-2, таким образом блокируя его активность. Реакция АГТР-рибозплирования обратима, н АВР-рябова может быть удалена с ЕР-2 добавлением большой концентрации никотинамида. Нфф +фсг фт риф фррр- ТОКСИН 26.4. Генетический код В связи с тем что в ДНК имеются только четыре типа оснований, а белки содержат 20 аминокислот, очевидно, что для кодирования аминокислоты необходимо более одного основания.
Пара пли дублет оснований может ксдировать только 16 аминокислот 14т); в связи с этим было предсказано„что нодон, т. е. нуклеотпдная последовательность, кодирующая аминокислоту, должен быть триплетным. Самая первая экспериментальная проверка этой идеи заключалась в проверке последствий действия красителя профлавнна на г11-локус бактериофага Т4 (гл. 28). ынт. ирасриаиин Благодаря способности ннтеркалировать между основаниями в двойной спирали ДНК профлавнн может вызывать делецнп пли Ж ГБНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА, и вставке нуклеотидов в геном во время репликации, Такое генетическое изменение приводит к образованию нефункционирующего белка из-за того, что рамка считывания кодонов сдвинута в точке делении или вставки В результате этого аминокислотная последовательность полностью меняется, начиная с точки делеции нлн вставки в сторону С-конца пептндной цепи, как показано на условном примере с делецией: ! ! 1ув ! ! ААА ! ! !.ув- Рго- ! Рйе- ! ! ! ссс ', у)!дс ,' 5 С!у- ! Авп ! ! ССВ , 'ААГ! ' ! С!и 1-ув ! ! САС ! ААС ! ! ! ! ! мормапьмое Рье- с .мгывамме ОЛ! после лепечем ег ! -Агв ! -Агв -Ча! ! ! Рго! Однако делеция трех нуклеотндов подряд приводит к образованию белка, в котором делетирована одна аминокислота.
При этом рамка считывания для остальной части белка сохраняется. Если делеции (или вставки) нуклеотидов происходят не в соседних положениях цепи, то ами|нокислотная последовательность меняется только на участке между первым и последним изменением в полинуклеотидной цепи. Действительно, было показано, что введение путем кросси~нговера в г11-ген фага Т4 трех делецнй (или вставок) приводит к образованию функционально активного белка; две или одна делеция (или вставка) дают неактивный белок. Этот результат свидетельствует о том, что код является тркплетным, т. е.
должен считываться группами по три нуклеотида. Выяснение генетического кода, т. е. определение тринуклеотпдных последовательностей, характерных для каждой аминокислоты, стало возможным после обнаружения того, что синтетический полимер — ро!у(г)) (гл. 7) может служить в качестве МРНК для синтеза полпфенилаланина в экстрактах Е. со!г, способных к белковому синтезу.
Среди 18 аминокислот, испытанных в этой системе, только фепилаланин дал соответствующий полипептид. Следовательно, принимая во внимание триплетность кода, тринуклеотпд 1ЛЛ3 является кодоном фенилаланина. В дальнейшем генетический код был расшифрован с помощью трех типов экспериментов: 1. Использование полинуклеотидов, синтезированных с гюмощью ферлгента полинуклеотидфосфорилазы. Этот фермент катализирует следующую реакцию; лМРР ч==:е !!ЧХ!Р)а+ лр; где ХОР— любой рибонуклеозиддифосфат, а (!х)МР)гг — полимер, содержащий и рибонуклеозидмонофосфатных остатков. Как было отмечено выше, ро!у($3) приводит к синтезу полифенилаланина. Ро!у(С) и ро!у(Л) приводят к образоваиию полипролина и полили- П1. МЕТАБОЛИЗМ зина соответственно.
Такие гомополимеры и сополимеры, полученные из смесей рибонуклеозцддифосфатов, были использованы для выяснения состава колонов, соответствующих определенным амино кислотам; однако такой подход не позволяет определить последовательность основа~ний в кодоне. 2, Связывиние тринуклеотидов известной последовательности и соответствующих тРг!)( с рибосомами. Ро!у(()) может связываться с рпбосомами, образуя комплекс, связывающий только фенилаланнновую тРН1(. Аналогичным образом тринуклеотиды с известной последовательностью, связавшись с рибосомами, приводят к связыванию только определенных тРНК.Так, б'-сЛ'С!-3' способствует связыванию лейциновой аминоацилированной тРНК и т. д. Наиболее эффективными тринуклеотидами являются такие, у которых свободны 3' и 2'-концевые гпдроксндные группы, а 5'-гидроксидная группа фосфорилирована.
Хотя изучение связывания тРН)( в присутствии тринуклеотидов в большинстве случаев дает однозначный результат, некоторые отиесениякодоновбыли сомнительны либо вследствие низкого уровня связывания, либо из-за .необходимости проведения эксперимента в нефизиологических условиях, в частности при высоких концентрациях Мд'+. 8. Однозначное отнесение кодонов с помощью сополил!еров с известной нуклеотидной последовательностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
