Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Сначала происходит метилирование более чем Рис 28-20. Пропсссинг траискриптов эукариотическик рРНК. Метилирование, представляющее собой первый этап пропессингв, осупгествляетси по У-гилроксильиым группам рибозных остатков в тех участкы предшественника, которые сокраняются в зрелых РНК. 55-рРНК образуется отдельно. 100 из 14000 нуклеотидов 458-предшественника; модификации подвергаются главным образом 2'-гид рок сильные группы рибозных остатков.
Квк показано на рис. 28-20, метилнрованная 45Б-РНК претерпевает затем ряд ферментативных расщеплений. приводящих в конечном итоге к появлению 1ББ-, 28Б- н 5,8Б-рРНК, характерных для эукариотнческнх рибосом. 5Б-рРНК эукариотов синтезируется отдельно. тРНК также образуются из более длинных РНК-предшественников в результате ферментатини о го удаления лишних нуклеотидов с 5'- н 3'-концов молекулы. В некоторых случаях из одной длинной молекулы-предшественника в результате ферментативного расщепления образуются две и даже большее число разных тРНК. Как мы увидим ниже 1разд. 29.л)), существуют по меньшей мере 32 различные тРНК, а возможно, нх гораздо больше.
В ходе постт)жнскрипционного процессинга в предшественниках тРНК наряду с удалением концевых последовательностей происходят изменения двоякого рода, Во-первых, к некоторым тРНК присоединяется 3'-конпевая тринуклеотндная последовательность — С вЂ” С вЂ” А 13'); в других тРНК этот 3'-концевой трниуклеотид уже содержится в транскрипте. Ниже мы увидим„что 916 ЧАСТЫЧ. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ трафоофатный конец О О' О- ! ! 5' Р— Π— Р— Π— Р— Π— СН и 1 О О О Основание 7-мнтнлгуанознн Π— СН, Основание О=Р— О— О О Он ! О=-Р— О ! Рис 28-2Ь «Кэп», прелстаачвюшнй собой оста- ток 7-мстнлгувноэиив и расположенный на 5« конце эукариотической мРНК; метил»пал груп. па выделена красным шрифтом Обратите вни- мание иа то, что «кэц» соединен с 5«концевым нуклеотидом трнйосфатным мостиком.
Поч- ти все эуквриотические мРНК содержат 55 «шпы». 3'-концевой остаток А представляет собой именно ту часть молекулы тРНК, с которой ковалентно связывается соответствующая ей аминокислота перед включением в растущую полипептндную цепь на рибосоме. Во-вторых. ряд оснований в тРНК специфическим образом модифицируется: одни метилиру ются, другие дезаминируются, третьи восстанавливаются.
Как мы увидим дальше (гл. лэ), модифицированные основания располагаются во всех тРНК в определенных положениях. 28.22. )"ете)ил сн5ние ядерньэе Р11К служат пре.ппешаеиниками уукари<личесэснх этатрнчньЗХ РНК Процессинг предшественников матричных РНК у зукариот представляет собой очень сложный процесс. Эукариотнческие матричные РНК, обнаруживаемые в цитоплазме, обладают тремя отличительными структурными свойствами. Первое нз ннх состоит в том„что эукариотнческие МРНК являются обычно моногенными молекулами, в то время как многие прокариотические МРНК-полнгенны.
Второе характерное свойство большинства эукариотических МРНК заключается в том, что они содержат иа своем 3'-конце «хвост» из 100-.200 последовательно присоединенных остатков А †т называемый ро!у (А)-хвост. Этот хвост синтезируется отдельно нз молекул АТР с помошью лолиадеиилашлолимеразы, которая работает в основном так же, как РНК-полимераза, и катализирует реакцию иАТР -«(АМР)„+ нРР, Полиаденилатполимеразе не нужна матрица, однако необходима МРНК в качестве затравки. Третья отличительная особенность большинства эукариотнческих мРНК вЂ” это наличие в ннх 5'-концевого «кэпа» (от англ. сир <апапка»), представляющего собой остаток 7-метилгуанозина, присоединенньш к 5'-концевому остатку МРНК весьма необычным способом, а именно посредством трифосфатной связи (рис.
28-21). Функции «кэпа» и ро!у (А)-хвоста точно неизвестньь «Кэп», возможно, принимает участие в связывании МРНК с рибосомой, инициируя процесс трансляции (равд. 29.10). Не исключено также, что «кэп» и ро!у (А)- хвост предохраняют матричную РНК от ферментативного разрушения. ГЛ. 23.
РИПЛИКАЦИЯ И ТРАНСКРИПЦИЯ ДНК 917 23.23. Из предшеспзеиников мРНК должны быть удалены интроны В зукариотическом ядре мРНК должны пройти дальнейшие стадии процес- синга, заключающиеся в удалении интронов (разд. 27.28). В ядре присутствует РНК особо~о класса. которая при синтезе белка очень быстро обновляется. Эта РНК носит название гетяврогеяиой ядер. яой РНК (гяРНК) и состоит иэ смеси очень длинных молекул РНК. Хотя уже давно предполагали, что молекулы гяРНК служат предшественниками цитоплазматических матричных РНК, тем не менее исследователей смущало несоответствие между структурами гяРНК и зрелых цитоплаэматических мРНК.
Дело в том, что гяРНК по размеру гораздо больше, чем мРНК; к тому же для первой характерно большее разнообразие нуклеотндных последовательностей, чем для второй. Довольно долго эта проблема казалась загадочной, но ее решение стало реальным после открытия в эукариотическнх генах нетранслируемых вгятавочиых послвдаваятвльяосятей, или инятронов.
Напомним, что иитроны часто оказываются гораздо длиннее зкзонов, т.е. кодируюших ' частей гена (разя, 27.28). После обнаружения в ДНК интронов естественно встал вопрос: транскрибируюттж ли они коллинеарным образом вместе с зкзонами, образуя очень длинный предшественник мРНК, комплементарный и коллинеарный как экзонам, так и интронам, или же РНК- полимераза «перескакивает» через интроны и транскрибирует только экзоны. Этот вопрос был выяснен. Оказалось, что зукариотическая РНК-полимераза трантжрибнрует и зкзоны, и интроны, причем точно в той последовательности, в которой они находятся в гене. При этом образуются очень длинные предшественники РНК, которые содержат участки не- транслируемой РНК, комплементарные нуклеотндным последовательностям интронов ДНК. Такие предшественники мРНК представляют собой значительную часп гяРНК и обнаруживаются только в ядре. Кроме того, именно нали- чием интронов объясняются структурные соотношения между гяРНК и соответствующими цитоплазматическими мРНК.
Но как только была решена одна загадка, сразу же возникла другая. Нужно было ответить на вопрос, каким образом ядерный предшественник мРНК, содержащий блоки интронов, превращается в зрелую цитоплазматическую мРНК, в которой эти блоки должны отсутствовать? Если бы предшественник мРНК просто расщеплялся в каждой точке, где кончается экзон и начинаегся интрон или, наоборот, кончается интрон и начинается экзон, то в результате этого в ядре образовалось бы большое число фрагментов предшественника мРНК, часть из которых кодирует учаегки полипентндной цепи, а часть не транслируется. Как можно собрать разобщенные кодирующие фрагменты в правильном порядке и соединить их, чтобы получилась зрелая мРНК? 28.24. Малые ядерные РНК помогают удалять иитроны из РНК Имеющиеся в настоящее время данные позволяют ответить на эти вопросы.
Они свидетельствуют о том, что удаление не- транслируемых интронов при процессинге предшественников мРНК протекает таким образом, что следующие друг за другом экзоны, т.е. кодирующие фрагменты мРНК, никогда физически не разобщаются. Экзоны очень точно соединяются между собой с помощью молекул другого класса РНК, присутствующих в ядре и называемых малыми ядерными РНК (мяРНК).
Функция этих коротких ядерных РНК. состоящих приблизительно из ста нуклеотидов, долго оставалась непонятной. Ее удалось установить после того, как было обнаружено, что их нуклеотидная последовательность комплементарна последовательностям на концах каждого из интронов. В результате спаривания оснований, содержащихся в мяРНК и на концах свернутого в петлю ннтрона, последовательности двух зкзонов сближаются таким образом, что становится возможным удаление разделяю- 918 ЧАСТЬ Гт.
МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Зкэон 1 Интран Зкэон 2 3' Зкэон ! Вывезенных интран 5' ~! .Занан 2 Соелане!еые зкэоны мРНК щего их интрона и ферментативное соединение (сплайсинг) кодирующих фрагментов (экзонов). Таким образом, молекулы мяРНК играют роль временных матриц, удержинающих близко друг от друга концы двух экзонов для того, чтобь! сплайсинг произошел в правильном месте (рис. 28-22). Важность ! ого процесса состоит в том, что ошибка всего лишь в один нуклеотид при сплайсинге может изменить рамку считывания н последовательности, расположенной после этой точки, и привести к синтезу на такой МРНК дефектной молекулы белка. После того как таким путем из РНК улаляются все интроны и тем самым завершается процессииг предшественника мРНК, зрелая мРНК покидает ядро. Чтобы сделать это, МРНК сначала свюынается с двумя специальными белками, которые проводят МРНК в цито- плазму скнозь поры в ядерной оболочке (разд. 2,7).
Эти поры, окруженные сложньзм ансамблем белковых молекул, пропускают из ядра, по-видимому, только полностью «созревшие» МРНК. Обрывки РНК, оставшиеся после процес- синга, расщепляются нуклеазами. Образовавшиеся при этом нуклеозид-5'-моно- фосфаты переводятся с помощью АТР в нуклеозид-5'-трифосфаты и вновь используются для синтеза РНК в ядре. 28,25.
За процессом '1'рашн)яяизин мбжнб иаолюдить В ооцитах южноафриканской шпорцевой лягушки Хелориу содержится боль- Рнс. 28-22. Роль малой ядерной РНК (мяРНК1 в вырезании нитронов и вассаепниеиии зкэонов. Основания иа коипаз интрона образуют комп- лемеитарные пары с олреаелеииыми основа- ниями мяРИК, Процесс саелинеиия зкзанов са- провожлается вырезанием интроиа. шое число копий генов, кодирующих рРНК. Эти гены необходимо транскрибиронать очень быстро, чтобы обеспечить образование рибосом, которые нужны для быстрого деления клеток и роста ранних эмбрионов после оплодотворения. При электронной микроскопии таких клеток выявляется много тонких петлеобразных осевых ниц!ей диаметром около 20 им, покрытых через определенные интервалы похожими на волоски радиальными фибриллами, которые постепенно увеличинаются в размерах (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
