Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 111
Текст из файла (страница 111)
яа. генетические Аспекты иетАволизмА.И 1071 4ББ 24Б 41$ 20$ Рис. 26.7. Схема созревания рРНК из клеток человека (Неьа). Затемненные участки ооказывакгт последовательности 28$ и !88 РНК. 1аге11лиег Р. К.. Ваокг К В., Кенер В. Е., Реггр 17. Р., Ю. Мо1. В1о1., 89, 397, 1974.1 У эукариот гены 185 и 285 рибосомных РНК обнаружены в виде таидемпо повторявшихся блоков (гл.
25). Следует еше раз отметить, что каждый блок состоит из транскрнбируемых сегментов и иетранскрибнруемых спейсеров. Первичным транскриптом генов рибосомных РНК является большая РНК-предшественник, которая затем созревает с помощью до сих пор неидентифицированных РНаз, образуя 185 н 283-продукты, как показано на рис. 26.7. Гены рибосомной 58 РНК не являются частью этого тандема, но расположены в виде тандема ген — спейсер в геноме. Большие предшественники 55 РНК не были обнаружены.
282П4.2. Транспортные РН К Все исследованные прокарпотпческпе тРНК сначала транскрибируются в виде больших предшественников. Так как гены тРНК часто образуют кластеры, такие первичные транскрипты могут содержать более чем олин вид тРНК. Последовательность предшественника тпрозпновой тРНК приведена на рис. 26.8. Прсдшествепник двух тРНК 1пролиновой и сериковой), колируемых генами бактериофага Т4 1'гл. 28), является примером предшествеяника, содержащего две различные тРНК. Возможно, что все восемь генов тРНК, кодируемых ДНК этого вируса, транскрибируются в виде одного длинного полинуклеотида, который вначале расщепляется на днмерные предшественники, а затем идет созревание каждого иа них с образованием двух зрелых молекул тРНК.
Хотя гены тРНК Е. Сой включают ССА-последовательность иа 3'-конде тРНК, у генов тРНК фага Т4 такой последовательности пет. В этом случае ССА-последовательность достраивается посттранскрапционно с помощью спепибзической ТРОК-СМР-АМР-пиро45осРорилазы, которая поставляется клеткой-хозяином. 1072 пь ыетапализи Для созревания предшественников тРНК требуется несколько нуклеаз, одна из которых, РНаза Р, расщепляя предшественник, создает 5'-конец зрелой тРНК.
Этот фермент, обладающий высокой специфичностью по отношению к месту расщепления в каждом предшественнике, вовлечен, па-видимому, в образование правильного 5'-конца у всех молекул тРНК Е. сорм Другие рибонуклеазы созревания действуют па межгенные последовательности и на 3'-концы. У мутанта Е. сой, дефектнога по ферменту, который катализирует перенос изопентенильнаго остатка на соответствующий аденнловый остаток тирозиповой тРНК (рис. 7.8), накапливается предшественник тирозиновой тРНК, что свидетельствует а необходимости этой модификации для надлежащего созревания пред шественника тРНК. Значительна меньше известно о предшественниках тРНК высших зукариот, у которых каждый ген тРНК повторен несколько раз. У Хепариз 1аео1з кластер генов тРНК одного типа расположен в ином месте генома, чем для других тРНК.
Б этом случае известно, что кластер состоит из тандемно повторяюшихся блоков ген— А с С А С С А С С С СС00СС 0 А д !!!!! 6 6 А А66 т р С 0 0 СС6 С 6 0 С с А ОС Ф А Аа нас' 6 ССС С6 2'»н 6 6 сс А АА А 6— С— А— 6— А— С 0 '»й н ~~ аимннсдон Рис. 26.8. Нуклеотидиая последовательность предществеииика тРНКт»" Е. сои и участки, отщепляющиеся при обрааоваиии зрелой тРНКт»ь Обведеаиме в рамку последовательиоств иа б'- и зькоипах удаля»отса па стадиях расщепления, которые приводят к зрелой тРНК™н». (А11»пап Я., Се!1, 4, 21, 1975.] за.
генетические Аспекты метАБОлизмА. г! ппз спейсер. Хотя для предшественников тРНК зукариот получены не- которые сведения, неизвестно, какая часть повторяющихся блоков или кластеров на самом деле траыскрибируется. 7-метил-0 (5') ррр (5') ХрУ... где Х и Ъ' — нуклеозидныс группы на 5'-конце МРНК вЂ” могут содержать 2'-О-метильную группу. Предполагается, что синтез 5'-кепи идет следующим образом: ррр0+ррХ а==и 0(5') рррХ ..
+ РР! 0 (5 ) рррХ + 5-адеиознлметноннн— — з- 7-метил-0 (5') рррХ. + 5-аденознлгомонистеин 7-метил-С~ (5') рррХ. ° ° -(- 5-аденозилметионин — ~. — — » 7-метил-0 (5') рррХ-2ОО-метил. ° ° + 5-аденозилгомонистеин (2) 25.5.4.з. Ин4зормаиионнии Рнк В некоторых случаях трансляция мРНК Е. со(1 начинается с 5'-конца до завершения транскрипции. Следовательно, они не подвергаются созреванию перед трансляцией.
Однако было обнаружено, что некоторые полигенные фаговые транскрипты подвергаются расщеплению с образованием нескольких небольших мРНК. Нуклеазой, которая проводит это расщепление, оказалась РНаза П1, фермент, ответственный за созревание предшественников рибосомных РНК (равд. 26,5.4.1).
Обнаруженные в цитоплаэме эукариотнческих клеток мРНК мо ногенны и относительно коротки (средагяя длина -2000 иуклеотидов). В отличие от этого ядерная РНК, которая, скорее всего, яв.чяется первичным транскриптом, часто гораздо длиннее, чем цитоплазматпческая РНК, и быстрее обращается. Ее называют гетерогенной ядерной РОК. Только небольшая часть ядерной РНК поступает в цнтоплазму как мРНК. Большая часть молекул мРНК содержит полиадениловые последовательности длиной 100 — 200 остатков на 3'-конце 1«ро!у(А)-хвосты»1. Полиадениловые последовательности обнаружены также у многих ядерных РНК. Поэтому возможно, что МРНК возникают из ядерных РНК в реаультате утраты последовательностей у 5'-конца.
Полиадениловые последовательности добавляются к этим РНК после транскрипции, вероятно, с помощью полггиоенилатполижеразы, которая была обнаружена во многих эукариотических клетках. У МРНК эукариот модифицирован также 5'-конец, который содержит так называемый «кеп», состоящий из 7-метнлгуанилата, присоединенного пирофосфатнай связью к 5"-концу МРНК: 1И. МЕТАБОЛИЗМ !074 С!у ! ССА 6)и(псппыпппмп) (птппыппппы) Апр Суп (иепптпивпмт)! САА СА5 тс", (непктпивный) Ага АСА А)п СЫ )тп! С!у пе ССЗ Ссп (пктппв- (ппмпп пый) ный) ССА (пппба" пптппп.
ппй) ССА (втпппп пый) ССА (вптппв пьтй) А()А [пппйаппп\ппнпй) АСА (пкптпв- (пеппптпвпый) пый) Рнс. хбд. Аминоннслотные зпмещенвя двух глипиновых остатков 0(у1 и С!у П, которые критичны для обрззовпння ективной триптофвнсинтетвзы. Соответствующие триплеты мРНК выведены нв основе известных кодоиов для этих аминокислот, отличпющнхся по одному осиовпнию. Колоны С!у! и С!у П рвзличпются, твк кпк дают различные замещения. Третье основпиие в кодове С!у И может быть () или С. Термины активный„ глабоактпвнпш и леоктивнпл! относятся к ферменту, обрпзуюшемусп в этом щтвмме. (Из работ Яновского с сотр.) 26.5.5.
Коллинеарность генетической карты и аминокислотной последовательности В предыдущем изложении в основу было положено предположение о том, что последовательность нуклеотидов в ДНК коллпнеарна последовательности аминокислот в белках. Зтот основополагающий тезис можно проиллюстрировать, анализируя соотношение ген — белок ма примере а-цепи триптофансинтетазы Е. со(1.
Известно много мутантов Е. со(1, у которых изменена активность н-субъединицы триптофансинтетазы. Зтот белок, так же как и множество его неактивных вариантов, был выделен в чистом виде и для него были определены аминокислотные замены. Такие мутанты легко обнаружить благодаря появлению зависимости роста бактерий от триптофана (неактивеи а-белок). В пептиде, полученном из а-белка, Аз)у! замешен иа тз!и или Ага (рис. 26.9). Фермент с любой нз этих замен совершенно неактивен, Рекомбинация путем кроссинговера обоих мутантов приводит к появлению активного фермента дикого типа, содержашего 3'-Полиадениловые последовательности и 5'-кепы могут служить зашитой для МРНК от их расщепления нуклеазами.
В некоторых случаях 5'-кепы оказались необходимыми для присоединения рпбо сом при трансляции. 16 Генетические Аспекты метквализмА. и АЗ АЗЗ А467 А23 Аеб А76 Азв Авб А емнпнммесмпп мима вне в мамемабо Вмсспопннп па гене" еепггопск норма 1-,4.+7+0+1,6+ 04+;3+.,4-6033) .06+5+бю11-,021";3-1 1 1 1 1 С!п С1п туг 1еп тм С!у С!у Яу С1у С!7 Эег 1 Уа1 Мев Сув Ага Пе Агк С1п Ча1 Сув Авр Ьеп 1 1 Н Ы-1 — 46 — 46 — 174-37 162-210-210-232 — 233-233-234 — 267-СОО!ь 1 )-46-(-О-)426(-2+0+26+0(-2-(-21+0+1+-33 — ! :ам мопмспоми~ в бва- на 6 пог'о паса ммннопнсгмапм о Му' аганмгюм бенпе ппноеменме пачем в бенно рассмомнмеге аннмс- пмаоммм» осмемпан1 Рнс. 26.10.
Генетическая карта гена А трнптофзнсннтетззы и соответствующие вминокислотные замены в белке, иллюстрирующие коллинезрность. Положение нгих замен в зминокислотной последовательности также указано. Обозизчеиня из верхней линии !В51 н т. д.) — зксперимевтвльные обозизчения мутзитов, в которых были обнаружены специфические изменения. (топо(зэу с., Ртпреоп с. 3!., Сизы А гт., Сагцоп В. С., Ргос. !мз1!. Асзб. Бей 1!.
Ян 67, 296, 1967.) ч31у. Это указывает на то, что в двух мутавтах в кодопе П1у изменены разные основания. Поэтому и возможно возниюновение исходного кодона в результате рекомбинации. Мутации кодонов Иу и Агп приводят к дальнейшим аминокислотным ааменам (рис. 26.9). Так как точечные мутации кодаиов 1 и 11 приводят к различным амииокислотным заменам, та, следовательно, эти кодаиы также различны. Предполагаемые коданы для всех амннокислатных замен приведены на рис. 26.9. Если положение 01у! занимает остаток небольшой 31ейтральпой аминокислоты П!у, А!а или Бег, то фермент сохраняет активность.
Если в этом положении находятся остатки ТЬг, 11е или тга1, то активность мала, но активность полностью исчезает, если в этом положении находятся ионизируемые остатки Агп или Иа. Детальное генетическое картирование мутантов по гену а-белка трпптофансинтетазы наряду с изучением первичной структуры белка показало строгую каллинеарносгь ажинакислатной последовательности и генетической карты. Была определена также последовательность нуклеатидов, соответствующая первым 120 амггиокислатным остаткам а-белка, что как и ожидалось, также подтвердила каллинеарность аминокислотнай последовательности и нуклеотпдной последовательности соответствуюшего гена (рнс.
26.!1). Соотношение мест мутаций, аминокислотнай последовательности и замешений в а-белке трнптофансинтетазы показано на рис. 26.10. Из каллинеарнасти гена (ДНК) и аминокислотной последовательности, а также известной последовательности рнбануклеотидов, нь мвтлволизм 1076 Азз Аза Атв Азз а гь г нлпн'лпнпл пляпа пз лазил ССА — — Сот — — 3'„нпаначлльая 1~! ~й 5' днк з' СОТ вЂ” ССал — 5'„аначпньап ь пь" 1 ССА — СС' — 5' пчлнпнпн ннлл ал!Ь ъвРНК 5' ллпналмьнл" С!у ОООН н мы С!„ ! а-балан Рис. 26,11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
