Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 110
Текст из файла (страница 110)
Некоторые температурочувствительные мутанты Е. со(! содержат специфически измененную 5'-субъединицу. Все четыре субъедииицы иеобходямы для образования активного фермента из субъединиц. Воссоздание фермента происходит в определенном порядке: ,6 /~' а 2!! — — !' аг — ~ + а. Р -~ — + а!дд' ! ахдР'а кар-фермеатп 34 — 1658 иь метАБОлизм иасифици РИК-калии «алаферие ркк-лали алиев« ИГР и вм л тр и Рис. 26.6.
1)икл траискрвппив. Диаграмма показывает стадии синтеза траискрипта РНК прокариотиой РНК-полимеразой. Р и Т обоаиаиают промоториую и термина- торную последовательиости, ХТР— рибоиуклеовидтрифосфаты. (Сап«лье«1)л М. А, р. 17 1п й. 1оз)сд апб М. СЬагпЬег11п, ебаи ИЫА Ро!угпегазе. Со!б Брг)пя НагЬог ьвЬпга1огу, Со!б арбой НагЬог, Н. Уи 1976.) 26.5.2. Стадии в синтезе РНК, направляемом ДНК ДНК-зависимый синтез РНК с помощью РНК-полимеразы мож но разбить на несколько стадий, которые в целом составляют цикл транскрипции (рис. 26.6). Этими стадиями являются: 1) связывание матрицы, 2) инициация цепи, 3) злонгация и 4) терминация и освобождение фермента. 26.6 2.1. Сввзываиие с матрипея Первая стадия транскрипционного цикла включает взаимодействие РНК-полимеразы с матричной ДНК и образование двойного комплекса, который может связывать рибонуклеозидтрифосфаты и Ж ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА.
П пжт инициировать синтез цепи РНК. Хотя РНК-полимераза проявляет заметное сродство ко .всем участкам молекулы ДНК, с исключительно высокой константой связывания (.К„,=2.10п М-') она связывается только с отдельными последовательностями на одной из двух нитей матричной ДНК вЂ” на так называемых промоторных участках. Несколько дальше расположены нницнаторные участки, с которых и начинается транскрипция соовветствуюгцего гена.
и-Субъединица уменьшает ноопецифическое связывание РНК-поли. меразы с ДНК на три порядка н может таким образом способствовать ускорению и повышению эффективности нахождения ферментом промоторного участка. Связывание РНК-полимеразы с аромоторным участком приводит к частичному плавлению (расхождению нитей) спирали ДНК в атом ччастке с образованием так называемого открытого промоторного комплекса. Таким образом, фермент должен открыть ограниченное количество пар оснований, чтобы по лучить доступ к информации, которая должна транскрибироваться. Прочное связывание РНК-полимеразы с ДНК приводит к тому, что примерно 40 нуклеотидных остатков не подвергаются действию панкреатической ДНазы (гл.
7). Это позволило выделить промоторы ряда матриц и установить последователшюсть некоторых нз них. Белки-репрессоры, которые препятствуют транскрипции с определенных промоторных участков (см. ниже), блокируют образование открытых промоторных комплексов. В тех случаях, которые были исследованы наиболее подробно, репрессор прочно связывается с определенной последовательностью вблизи от или непосредственно н составе промотора на так называемом операторном участке (см, ниже) н препятствует транскрипции, непосредственно блокируя доступ РНК-полимеразы к промотору. 26.5.2.2.
Ияяццвццв я влвцгвццв Инициация цепи РНК с.помощью РНКАполимеразы происходит без помощи затравки. АТР и СТР могут служить специфичеекими инициирующими нуклеотидами с образованием динуклеозндтетрафосфата согласно следующей реакционной схеме: А ДНК РРРо + РРРХ 4. РРРСРХ + РР, Этот динуклеотнд элонгируется путем последовательного присоеди- нения рнбонуклеозидмонофосфата к 3-гидроксидному концу А днк РРРСРХ+ пРРРà — ~ РРРСРХ(рт)„+пРР; 34' нь метаволнзм Рифажпицин, который связывается с р-субъединицей РНК-полимеразы, полностью ингибирует реакцию инициации.
сн сн сн сн о снвсоорифвыицин В (рифвмпицин) Стрептолидигин, который также связывается с ))-субъединицей, блокирует злонгацию цепи. Это свидетельствует о том, что р-субьеднница участвует как в инициации, так и в процессе синтеза РНК. Действие актиномицина Е), предотвращающее рост цепи, было опи сано выше (равд. 26.о).
После инициации элонгации происходит существенное уменьшение сродства о-субъединицы в РНК-полимеразе. Эта субъединица диссоциирует от холофермента и может быстро взаимодействовать с другой молекулой кор-фермента РНК-полимеразы, если она доступна. Рост цепи, вероятно, сопровождается плавлением пар оснований только в той части дуплекса ДНК, которая подвергается транскрипции, Взаимодействие между матричной ДНК и РНК- транскрнптом является временным, и полное спаривание оснований в двуспиральной ДНК восстанавливается после завершения транскрипции. Таким образом, транскрипция в отличие от репликацин ДНК является полностью консервативным процессом. 26.5.2.3.
Термннацня ценн н высвобождение фермента Терм~нация синтеза РНК при участии РНК-полимеразы происходит 1п чйго на специфических последовательностях и сопровождается высвобождением фермента. В других случаях терминация некоторых транскриптов!и чйго не происходит на тех же участках, что и 1п ч1го, и продолжается на прилежащих участках. В некоторых, но не всех случаях, которые были изучены,терминациянасоответствующих участках )п Жго может быть индуцирована добавлением белка, который называется р-б)иктор. Этот фактор, который обычно не ассоциирован с холоферментом РНК-полимеразы, явля- М ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. И 1069 ется олнгомерным белком (М 50000) и был впервые идентифицирован по способности уменьшать количество РНК при транскрипции 1п и!го благодаря индукции терминации.
р-Фактор, ассоциированный с ДНК, обладает АТРазной активностью. Образующаяся цепь РНК может освободиться от ДНК, но РНК-полимераза остается связанной с ДНК. Таким образом, р-фактор сам по себе не вызывает высвобождения фермента от матрицы после завершения транскрипции, и длн заключительной стадии процесса транскрипции необходимы некоторые дополнительные факторы. 26.5.3. РН К-полимеразы эукариот РНК полимеразы были выделены из тимуса теленка, культуры клеток человека, печени крысы и дрожжей. В каждом случае в ядерной фракции было обнаружено три различных фермента.
Все трн — высокомолекулярные белковые комплексы (М от 500000 до 700000) и содержат чрезвычайно сложный набор субъединиц. Один из этих ферментов, называемый РОК-полимеразой 1, или А, состоит из шести субъединиц с М 200000, 126000, 51000, 44000, 25000 и 16500 соответственно в соотношении 1: 1: 1: 1: 2: 2. РНК-полиАГЕ- рази П, илп В, состоит нз пяти субъеднннц с М 214000, 140000, 34000, 25000 и 16000 соответственно.
РНК-лолимераза Ш, или 'С, содержит по крайней мере десять полипептидов с М 155000, 138000„89000, 70000, 53000, 49000, 41000, 32000, 29000 и 19000 соответственно. Хотя все три РНК-полимеразы являются ядерными ферментами, их локализация в ядре, так же кзк и функции, различна. Так, РНК-полимераза 1 обнаружена в ядрьппке и катализирует синтез рибосомальных РНК. РНК-полимераза 11 присутствует в нуклеоплазме и, вероятно, ответственна за синтез мРНК.
РНК-полимераза Н! также присутствует в нуклеоплазме„и считается, что она ответственна за синтез 5$ РНК и тРНК. Эти три фермента различа. ются также по чувствительности к п-алшнитину„токсическому началу грнбз Аталйа рйа11оЫез. а-Аманитин специфически ннгибирует РНК-полимеразу 11, и клетки, устойчивые к а-аманитину, содержат РНК-полимеразу 11, устойчивую к этому яду. РНК-полимераза 1 полностью устойчива по отношению к а-аманнтину, а РНК- полимераза 111 ингибируется им, но для этого необходима в 1000 раз большая концентрация а-аманитина, чем для ингнбирования РНК-,полпмеразы 11.
Хотя это еше не изучено детально, эукариотические РНК-полимеразы очень похожи на соответствующие бактериальные ферменты как по требованиям к матрице и предшественникам, так и по катализируемым ими реакциям. Синтез РНК идет через ряд стадий, включая связывание фермента, вероятно со специфическими промоторными участками, инициацию роста цепи, которая начинается ш. метхаолизм 1ото обычно с АТР или СТР, рост цепи н, наконец, обрыв и высвобождение цепи. Митохондрии содержат РНК-полимеразу, которая четко отличается от ядерных ферментов и, вероятно, используется для синтеза мнтохондриальных РНК.
Следует отметить„что фермент из митохондрий Л'еигозрога сгазза имеет малую молекулярную массу (64 64000) и состоит из единственной полипептидной цепи. Как и бактериальные РНК-полимеразы, он ингибируется рифампицпном, но нечувствителен к а-аминитину, что, возможно, отражает прокариотическое происхождение митохондрий. 26.5.4. Созревание РНК-транскриптов Многие первичные транскрипты претерпевают посттранскрипцнонную модификацию, которая может быть четырех типов: 1) эндонуклеолитическое расщепление длинных первичных транскриптов, которые могут быть,в некоторых случаях полигенными, т.
е. содержать более чем одну кодирующую последовательность; 2) добавление иуклеотидов к 3'-концу транскрипта; 3) добавление нуклеотидов к 5'-концу транскрипта; 4) модификация оснований в трамскрипте, происходящая чаще всего в тРНК (тл. 7). Как отмечено ~ниже, регуляция экспрессии гена может осуществляться на уровне созревания РНК и на уровне транскрипции. 26.6.4Л. Рибоеомяме РНК У прокариот 16$ и 238 РНК образуются путем созревания 305-предшественнигка (2,1.10е), который расщепляется на две цепи с М 0,6 1Ое (178) и 1,2-10е (253), которые далее превращаются в 16$ и 238 РНК, входящие в состав прокариотических рибосом.
55 РНК также образуется из 305-предшественника в результате эндонуклеаэного расщепления, возможно у 5'-конца. Нуклеотидная последовательность, соответствующая 16$ РНК, располагается у 5'-конца предшественника, и расщепление 303 предшественника начинается до завершения его транскрипции. Начальное расшепле ние предшественника катализируется РНазой 111, впервые идентифицированной как РНаза, которая специфически расгцепляет двуспиральные РНК.
У мутантов Е. со(1, дефектных по РНазе П1, рибосом~ные РНК накапливаются в пиле 305-предшественников. Поэтому расщепление предшественника может идти по двуспиральным вадородносвязанным участкам в составе однонитевого предшественника, хотя, возможно, расщепление идет также по специфическим последовательностям. Ферменты, ответственные за образование зрелых 165 и 235 РНК из их 175 и 253-предшественников, пока неизвестны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
