Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 115
Текст из файла (страница 115)
3.4.5.7), одним из гормонов насекомых. Г!римером контроля синтеза белка во время эмбрионального развития может служить то, что некоторые ненндуцибельные белки не обнаруживаются на ранних стадиях развития, ио появляются на поздних. Так, у эмбрионов имеется либо только фетальный гемоглобин (НЬГ=агуа), либо с небольшой примесью НЬЛ(аа!!з). Это свидетельствует о том, что р-цепь не синтезируется с заметной скоростью.
У новорожденных образование у-цецп репрессировано и ускорено образование р-цепи (гл. 3!). Хотя для понимания механизма белкового синтеза основные данные оыли до сих пор получены для прокарнот, в случае эукариот работают те же основныс принципы и аналогичные участники. С другой стороны,,регуляция белкового синтеза у эукариот гораздо сложнее, чем у прокариот. В связи с тем что геномы эукариот очень велики и содержат высокоповторяющиеся н умеренноповторяюшиеся последовательности, возникает принципиальный вопрос — должна ли РНК-полиьиораза и регуляторные молекулы просматривать всю последовательность огромного генома для того, чтобы найти соответствующую мишень, либо имеются специфические механизмы, например структурные вариации хроматина, которые ограничивают область такого поиска7 Кроме того, места транс крипции и трансляции у эукариот физически разделены в клетке.
Наконец, есть много оснований предполагать, что для широкой дифференциации клеток, характерной для высших эукариот, необходима сложная иерархия взаимосвязанных регуляторных реакций. Первичными регулятора~ми многих метаболических процессов у млекопитающих являются гормоны. Многие гормоны, включая инсулин, тестостерон, тироксин, гормоны роста (соматотропин) и адренокортикальные стероиды, при введении 1и ч1чо существенно изменяют скорость синтеза белков, причем не только в спепифических тканях.
Некоторые из этих гормональных эффектов весьма быстры — через два часа после инъекции крысам адренокортикальных стероидных гормонов наблюдается значительное увеличение !аэ! ЭЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. И активности и количества печеначной тирозин-глутамат-ампнотранс феразы. Влияние гормонов на синтез белка проявляется не только в изменении количества различных белков после и~нъекцнн специфического гормона, но и в синтетической активности бесклеточной системы, полученной из тканей этого животного.
Данные исследований последне~о типа лежат в основе предположении о том, что некоторые гормоны, например тироксин н адренокортнкальные гормоны, проявляют свое влияние через изменение скорости синтеза РНК, включая гетерогенную ядерную РНК. Это сопровождается изменением активное~и РНК-полимеразы и количества шероховатого эндаплазматвческого ретикулума, обиаруживаемого в клетках- мишенях прп электронной микроскопии. Эти данные указывают на та, что эффективные гормоны могут: !) некоторым образом изменять степень функционирования генома как матрицы в системе синтеза РНК и/или 2) изменять скорость переноса аминоацил- тРНК на рибосамы и включение аминокислот в белки (гл, 41).
ДНК клеток эукариот полностью ассоциирована с гистонами и другнгми белкамк (гл. 25). Хотя точная роль этих белков до сих пор неизвестна, было предположено, что гистоны служат не только для зашиты ДНК, как белки оболочки многих вирусов, но также, возможно, выполняют некоторые регуляторные функции при транс крипции. Свидетельствам в пользу последнего предположения является обнаружение того, что гистоны могут претерпевать обратимые модификации во время периода активного роста или гормональной стимуляции метаболизма (гл. 25). В семенниках костистых рыб незрелые сперматогоннисадержат гистоны, в то время как в зрелой сперме эти белки замешены протаминами (гл.
7). Во время удаления гистонов от ДНК происходят интенсивное е-Х-ацетилпрование лизиновых остатков н О-фосфорилирование сериновых остатков. Например, у гнстона Н4, который первым удаляется от ДНК, ацетилируются первые семь лизинавых остатков, а аминоконцевай 1ч-ацетнлсерин фосфорилируется с образованием ацетнл-О-фасфорилсеринового остатка.
Хотя в этом случае удаление гистонов необратимо, есть результаты, свидетельствуюшие о том, что аналогичные реакции модификации обратимы, а это допускает транскрипцию части ДНК, когда гастоны временно удалены. 26.7. Клеточный цикл Приведенное выше описание известных механизмов сннтеза ДНК, РНК и белков не свкдетельствуст о том, что эти процессы протекают конкурентно или что все типы клеток имеют одинаковую жизненную историю с точки зрения этих нроцессов. И на самом деле, изучение различных типов дифференцированных клеток эукарнот показывает большие различия их жизненных циклов. 1П. Мьтаьолизы Клетки мышиной гепатомы, растущие в культуре клеток, могут быть индуцнрованы так, что их деление становится синхронным.
Эти клетки проявляют по крайней мере четыре стадии деления: 1) период, предшествующий синтезу ДНК,— от 8 до 10 ч, во время которого идет синтез РНК и белков; 2) период активного синтеза ДНК также длительностью от 8 до 10 ч, во время которого идет конкурентное образование РНК и белков, "3) фаза после окончания синтеза ДНК от 3 до 4 ч, когда продолжается синтез РНК и белков; 4) митоз продолжительностью ! ч; одновременно хромосомы сокращаются, выстраиваются вдоль нитей веретена и разделяются, В это время синтез ДНК, РНК и белка или очень мал, или вообще не обнаруживается, не удается также обнаружить полирибосомы.
После деления клеток этот цикл, занимающий примерно от 18 до 24 ч, повторяется. Примером длительного периода, в течение которого не происходит ни синтез ДНК, ии митоз, является развитие крупных ооцптов амфибий перед первым мейотическкм делением. Эти клетки остаются на стадии развития, которая .может длиться месяцами, когда хромосомы присутствуют в виде длинных нитей ДНК. Во многих местах вдоль нитей ДНК наблюдаются длинные вытянутые нити РНК, синтезированные РНК-полимеразой. Вероятно, эти РНК представлены главным образом,мс>лекулами мРНК, которая уже образовалась и готова функционировать, хотя это будет необходимо толко после оплодотворения.
Можно привести еще несколько примеров специальных типов жизненного цикла дифференцированных клеток. Нервные клетки млекопитающих у взрослых животных не претерпевают деления и не синтезируют ДНК. Тем е!е менее эти клетки продолжают активно синтезировать РНК н белки и живут столько же, сколько живет данная особь (гл. 37).
Точно так же зрелые лимфоидные клетки не делятся, несмотря на наличие ядра, но они продолжают синтез специфического белка — антитела и функционирование в системе клеточного иммунного ответа (гл. 47). В отличие от них безъядерные эритроциты млекопитающих ~е пмеют ДНК и меспособны синтезировать белки. Несмотря на ограниченную метаболическую способность, эти клетки живут неделями и месяцами в зависимости от ткани (гл.
32). Этих примеров достаточно, чтобы показать боль!лие различия жизненных циклов у специализированных клеток. ЛНТЕРА1УРА Книга 'аа!оз1 С, Е., !!аеа В. !!., едз. Ргссеаогез 1и !знс!е1с АсЫ кеьеагсн, зо!ь. 1 зое 2, Нагрег ьод Розе,рнв!!зиегь, Йея Ъогз, 197!. Соан В'., ед. Ргоягеьь !и !Час!е!с Ас!б ЦезеаьсЬ, ео!ь.
1 — 19, Аседера!с Ргеьь, 1ос., !Чеза уогь„1963. вь. Гпигтичьские аопг:кты метАБОлизмА. и ЕтаЫдьоп'в ТЬе В!осЬетп!ь!гу о! йе Бис!е!с Астдв, геч Ьу И. Р. Е. Лдатпв, Е. Н. Вигдоп, А. М.СагпрЬе11, апб И. Б. Бте11!е, 8й ед., Асадеттс Ргем, 1пс., Хеьт Уог1г, 1977 Отаве 7. Ят. Т!те Мо!еси1аг Ваь!з о1 Ми1аИоп, Но!деп-Егау, 1пс., Бап Ргапстзсо, 1970. баттод А, Е. 1БЬогп Еггогз о1 Ме!аЬоИьт, гергт1ед «и!Ь ьирр!етпеп! Ьу Н. Нагие, Ох1оп1 Опгчегя!у Ргеьь, Га!г!ачтп, ЬЕ Л., 1963. ОепеИс Соде, Со!6 Брг!п8 НагЬог Буптр, Яиап!. Вю1., чо1.
31, !966. боибаи М., Наитааб Р. С., ейв. ОЬ!Л Бупйсв!в апд 10ь Йеци1аИол, ТУ. Л. Веп1апип, 1пс., Меп!о РакЕ, Сз!!Е, 1975. Наиаюа!К Р. С., Бебою К, В., едь. Мо!еси!аг МесЬапютв !ог Еерз!г о! ОЫА, Р1епит Ргем, Хека УогЬ, 1975. Натггв Н. ТЬе Рппс!р!ез о1 Ниптап В!осЬеписа! ОепеИсв, 26 ед., Атпегтсап Е!зетдег РиЫ!ьЫпд Сотпрапу, 1пс., Хекч УогЬ, 1975.
Науез !ч'. ТЬе Оепебсв о1 Вас!епа апд ТЬе!г Н!гизев, доЬп УУ!!еу апд Болз, 1пс., Ыеит УогЬ, 1964. Тиугат !т. М. Вюьупйегдв о! Масготпо!еси1ез, 26 ед., ТУ. А. Веп1зт!п, Меп!а Рат1г, СаИ!., 1972. КогиЬегу А. !тт4Л Буп!Ьеьй, ЪУ. 11. Ггестпап апд Сотпрапу, Бап Ггапс!все, !974. Ееиии В. Оспе Ехргеьвоп, чо1в. 1 апд 2, ЗоЬп УУИеу апд Боль, 1пс. Мечт УогЬ. 1974. Еоь!су Я., СЬатЬегби М., ейв. ЕХА Ро!утегаье, СоМ Брг!п8 НагЬог ЕаЬога1огу. Со!д Брпп0 НагЬог, !4. У., 1976. МесЬатып о! Рго!ет Буп!Ьез!з, Со!й Брг!п8 НагЬог Бутр. Оиап1.
В!о!.„чо1. 34 1959. Нотата М,„угвв!етеь А., Ееи0уе! Р.„едь. 91Ьовотеь, Со!д Брг!п3 НагЬог ЕаЬогь!огт, Сой Бонна НагЬот. И. У., 1974. рерИсаИоп о1 ОНА т ЬИсгоог8ап!зтв, Со!д Брг!п3 НагЬог Бутр. анап!. В!о1, чо1. 33, 1966. ТгапзспрИоп о1 ОепеИс Ма1епа1, Со!д Брг!па НагЬог Бутр. т;тиап1. Вю1., чо!. ЗР ! 970.
Зта!ьои Е В. Мо!еси1аг В1о1о8у о! йе Оспе, Зд ед., %. А. Всп!апт!и, !пс., Ыеит Уог1г, 1976. Ьте!!ь Я. 77,. Титан Я. В., едз. ОНА Буп!Ьев!ь 1п чИго, !1п1чегвИУ РагЬ Ргеьв, Ва!- 1ипоге, 1972. Обзорные статьи Абтаи Б. Вювупйеь!ь о1 Тгапь1ек ЕЫА т ЕьсбетсЫа сой, СеИ, 4, 21 — 29, 1975. Вептати! К, Коти Е, Еее Р., РЬтб Т., Буа!гез С. Е, Буьйгсь С, Утино!зйд С. Ыеит Геа!итеь о1 йе Веди!абоп о1 !Ье Тгур1орЬап Орегоп, Бстспсе, !89, 22 — 25, 1975. Вттгуезь Я. В., ЙНЛ Ро1утетаье, Аппо. Кеч. Вюспето, 40, 711 — 740. 1971.
Слатиуегйи М Е ТЬс Бе!ес1пд!у о! Ттапьспрбоп, Аппи, Рсч. ВюсЬет., 43, 721— 775, 1974. СЬатуол Р.. ЕиЬагчоИс Ыис1еаг РЫЛ Ро1утсгаьев, Аппп. Иеч. В!осЬет., 44, 613— 638, 1975. СпсЬ Г. Н. С. ТЬе ОепеИс Соде, Ш, Бс!. Лгп., 215, 55 — 62, 1966. Нагие!! Е Е., уг. Т!те Ог!рп о1 тВХА апй йе 51гисйге о! йе МаттаИап СЬгопюзоте, Нагчеу 1.сс1., 69, 1 — 47, 1973 — 1974, 77!суьотт К С., АЬе!вои 7., Ватиев В'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
