Э. Рис, М. Стернберг - Введение в молекулярную биологию от клеток к атомам (1128690), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Полимераза Iлокализована в ядрышке, где она катализирует синтезрРНК в виде большого первичного транскрипта, содержащего молекулы рРНК 18S, 5,8S и 28S. Полимераза II находится в нуклеоплазме и, вероятно, участвует в синтезе первичного транскрипта мРНК. Полимераза III также локализована в нуклеоплазме и участвует в синтезе тРНК и 5S-pPHK.Синтез РНК включает стадии инициации, элонгации и терминации, но в этих процессах часто принимают участие другие ферменты и последовательностиоснований, чем у прокариот. Например, промоторныепоследовательности у эукариот отличаются от таковых у прокариот.
Однако первыми основаниями,включаемыми в РНК при инициации, являются, как иу прокариот, А или G.Молекулы мРНК обычно образуются из больших поразмеру молекул-предшественников, называемыхгетерогенной ядерной РНК (гяРНК). Для образования зрелой мРНК эти молекулы подвергаются модификации по 5'- и З'-концами и сплайсингу. После такой модификации транскрипты переносятся из ядра вцитоплазму.СплайсинггяРНК—этоудалениепоследовательностейРНК,соответствующихинтронам ДНК, и соединение участков, которыетранскрибированыскодирующихпоследовательностей (экзонов) (гл. 27). Местосплайсинга должно быть определено с высокойточностью, поскольку ошибка даже в одно основаниеприведет к синтезу белка с неправильной аминокислотной последовательностью.
Такая специфичностьсплайсинга обеспечивается строго определенной последовательностью оснований в интроне, отвечающейобычно основаниям GU или GA в начале соответствующей РНК и основаниям AG - в конце.Модификация 5'-конца мРНК приводит к образованию особой последовательности, называемой кэпструктурой. При модификации З'-конца к нему присоединяется последовательность poly(A) длиной150-200 нуклеотидов.Процессинг тРНК у эукариот протекаетпо такому жемеханизму, как и у прокариот. Функциональноактивные молекулы образуются из более длинногопредшественника,которыйподвергаетсярасщеплению и модификации с включением минорных оснований.ПроцессингрРНКтакжеаналогиченсоответствующемупроцессуупрокариот.Первичныйтранскриптсодержитучастки,отвечающие 18S-, 5,8S- и 28S-рРНК (гл.
24),разделенные спейсерами. Как и у прокариот, эти трирРНК образуются при расщеплении спейсерныхпоследовательностей.23. Генетический кодРис. 23.1.Генетический код связывает последовательность оснований данного гена или его РНК-транскрипта саминокислотной последовательностью соответствующего белка.Код триплетный, т. е. одна аминокислота задаетсяпоследовательностью из трех нуклеотидов, называемой кодоном. В ДНК имеются четыре основания, а вбелках — 20 аминокислотных остатков; синглетныйкод мог бы кодировать только четыре аминокислотных остатка, дублетный 4 • 4 = 16 аминокислот, а триплетный образует 4 • 4 • 4 = 64 разных кодона.Код не перекрывается т.
е. в последовательностиоснований ABCDEFGHI первые три основания, ABC,кодируют аминокислоту 1, DEF — аминокислоту 2 ит. д. Если бы код был перекрывающимся, то последовательность ABC кодировала бы аминокислоту 1,CDE - аминокислоту 2 и т. д. Неперекрывающийсяхарактер кода относится только к случаю, когда рамкасчитывания не меняется (см.
ниже). В коде отсутству-ют запятые, т. е. нет знаков, отделяющих один кодонот другого.Направление чтения закодированной записи — от5'-конца к З'-концу мРНК, являющейся транскриптом «+»-цепи ДНК, считанным с нее в направлении5' -* 3'. Первый с 5'-конца кодон отвечает N-концевой аминокислоте полипептидной цепи. Следовательно, белки синтезируются от N-конца к С-концу.Таблица кода указывает, какая аминокислота кодируется тем или иным кодоном (рис.
23.1). В таблице нарис. 23.1 первый (с 5'-конца) нуклеотид помещен в левом столбце, второй — в верхней строке, а третий (наЗ'-конце) — в правом столбце. Из представленных втаблице 64 кодонов 61 кодон детерминирует ту илииную аминокислоту (например, CUA отвечает лейцину Leu), а три остальных кодона являются сигналамитерминации (Терм.). Эти три кодона называются нонсенс-кодонами, поскольку они не определяют никакой аминокислоты. Помимо этого, когда кодоныAUG для Met и иногда GUG для Val находятся в начале последовательности и соответствующие аминокислоты должны быть помещены в начале белковой цепи, эти аминокислоты обычно присутствуют в виде Nформильных производных (гл. 25).
Когда же этикодоны находятся в любом другом месте последовательности, то в пептидную цепь включаются нормальные Met и Val.Таблица 23.1Число разных кодоновАминокислотные остатки6Arg, Leu, Ser43Ala, Gly, Pro, Thr, ValHe (Терм.)2Asn, Asp, Cys, Gin, Glu, His, Lys,Phe, TyrMet, Trp1Код вырожден, т.
е. большинство аминокислот кодируется более чем одним кодоном (см. табл. 23.1).Например, Phe кодируется двумя кодонами, UUU иUUC. Кодоны, которые определяют одну и ту же аминокислоту, называются кодонами-синонимами. Вырожденность кода, как правило, выражается в том,что у кодонов, определяющих одну и ту же аминокислоту, первые два основания фиксированы, а третьеположение может занимать одно из двух, трех или четырех разных оснований. В частности, кодоны с одним из двух пиримидинов (С или U) в третьем положении всегда являются синонимами, в то время каккодоны с одним из двух пуринов (А и G) в третьем положении бывают синонимами лишь иногда. Различияпо всем трем положениям наблюдаются лишь в некоторых случаях (например, UCG и AGU оба кодируютSer).Гипотеза «качания» была предложена Криком дляобъяснения вырожденности кода по третьему положению основания в кодоне.
Эта гипотеза, впоследствии получившая подтверждение, состоит в том, чтосоответствие третьего основания кодона первому основанию антикодона тРНК является нестрогим. Частопервое положение в антикодоне тРН К бывает занятонеобычным основанием инозином (I), которое можетобразовывать водородные связи с U, С или А, находящимися в кодоне в третьем положении (рис.23.2). Полный набор образующихся при этом парРис. 23.2.Таблица 23.2Первое основание антикодонаТретье основание кодонаIU, С или АА или GС или UUGприведен в табл. 23.2. В связи с механизмом «качания»клетке требуется меньше 64 разных тРНК.
КаждаятРНК может узнавать до трех кодонов.Химические свойства разных аминокислотнаходят отражение в структуре кода. Все кодоны с Uво втором положении кодируют аминокислоты сгидрофобной боковой цепью (Phe, Leu, He, Met и Val).Если исключить терминирующие кодоны, то наличиеА во втором положении определяет полярную илизаряженную боковую цепь (Туг, His, Gin, Asn, Lys, Aspи Glu).Рамка считывания задает положение первогооснования кодона мРНК (или гена).
Поскольку кодтри-плетен, число возможных рамок считыванияравно трем. Обычно функциональный белоксинтезируется только при одной рамке считывания,но некоторые вирусы используют две или даже трирамки считывания, при этом синтезируются разныебелки (гл. 27).
Примером такого рода могут служитьбелки, кодируемые К-, С- и А-генами вируса G4 (рис.23.1).Му тация— это изменение в последовательностиоснований генетического материала данного организма. Знание генетического кода позволяет объяснитьэффект некоторых мутаций.Молчащая мутация — это такое изменение в нуклеотидной последовательности, которое приводит кобразованию синонимичного кодона, и в результатеаминокислотная последовательность кодируемогобелка не изменяется.
Структура кода такова, что молчащие мутации часто бывают обусловлены изменениями оснований лишь в третьем положении кодона.Замена (миссенс-мутация) ведет к замещению одной аминокислоты другой в результате такого изменения последовательности оснований, которое неприводит к образованию синонимичного кодона.Так, заболевание серповидноклеточная анемия (гл.
16)возникает в результате замены Glu на Val в шестом положении (3-цепи гемоглобина человека. Это обусловлено изменением кодона GAA на GUA, т. е. заменой Ана U во втором положении.Мутация со сдвигом рамки обусловлена вставкойили удалением (делецией) одного или большего числаоснований в последовательности, так что при этом изменяется рамка считывания. Это приводит к изменению аминокислотной последовательности белка отточки мутации до С-конца молекулы.Универсальность генетического кода означает,что все живые организмы — эукариоты, прокариоты иви-русы - используют один и тот же код. Хотя, вообщеговоря, это положение справедливо, проведенныесравнительно недавно (1981 г.) определения нуклеотидной последовательности митохондриальных ДНКчеловека и дрожжей выявили некоторые необычныефакты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
