Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Пять рибосом одновременно считывают информацию, солер- жащуюая в молекуле мРНК, передвщаясь ло неа от 5'- к Эчконцу. Б. Электронная микро- фотография полирибосомы иэ прядильной же- леэы тутового шелкопряда. мРНК, жэдирую- ща» фиброии шелка, транслируется одновре- менно большим числом рибосом. По мере дви- жения рибосом к Зчвонну мРНК полипептнд. ные цепи становятан все длиннее. В.
Схема, по- ясняющая электронную микрофотографию Б. окая информации, содержавшаяся в матричной РНК, преобразуется в специфическую трехмерную структуру новосинтезированного полипептидз. Однако часто новообразованная полипептидная цепь не может принять окончательную биологически активную конформацию, пока она не подвергнется процессингу илн колалеиичной ывдификаяии.
Изменения в ходе этих процессов получили название посттрансляционной модификации. У различных белков процессинг протекает по-разному. 944 ЧАСТЬ ПА МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ двуяцелочечнвя Растущая л птилнвя в. Фосфорилирование гидроксиаминокислот а, Модификация )и'-конца и С-конца г.
Реакции карбоксилирования б. эоаление сигнальных укуследователь нос тей Рис. З9-! 9. Сопряжение процессов транскрип- ции и трансляции у бактерий. Еще до оконча- ния транскрипции ДНК РНК-полимеразой об- разувзщаяся мРНК начинает транслироваться рибосомами Это оказывается возможным бпа- тодаря тому, что в бактериях мРНК не надо транспоРтировать из ядра в цитоплазму. В прокарнотнческнх клетках все полипептнды начинаются с остатка )т)-формнлметноннна, а в эукарнотнческнх-с остатка метноннна (разд. 29.7). Однако формнльная группа, нннцннрующнй метноннн, а часто н несколько следулощнх за ннм амннокнслотных остатков иногда удаляются с помощью особых ферментов н, такнм образом, не обнаруживаются в окончательно сформированном белке. В некоторых белках после трансляции ацетнлнруется амнногруппа )з)-концевого остатка, в других моднфнкалнн подвергается С-концевой остаток.
Как мы увнднм ниже, некоторые белки солержат на )ч)-конце дополнительную полнпептндную последовательность нз 15-30 остатков, которая направляет этот белок к месту его назначения в клетке. Такие сигнальные носледованзельности в конце концов удаляются с помощью особых пептядаз. В ряде белков гндрокснльные группы некоторых сернновых, треоннновых н тнрознновых остатков подвергаются ферментатнвному фосфорнлнрованню с участием АТР. Возникновение фосфосернновых, фосфотреоннновых н фосфотнрознновых остатков в зтнх белках увеличивает нх отрицательный заряд.
В казенне, белке молока, содержится много фосфосернновых остатков, функция которых состоит в связывании ионов Са". Поскольку н ионы Са'+, н фосфат, а также аминокислоты необходимы грудным детям, казенн молока представляет собой источник этих трех незаменимых питательных веществ. Фосфорнлнрованне пгдрокснльных групп определенных остатков сернна необходимо для активацнн некоторых ферментов, например глякоген-фосфорнлазы (разд. 9.22). Фосфорнлнрованне специфических остатков тнрознна некоторых белков оказалось важным этапом в процессе превращения нормальных клеток в раковые. К остаткам аспарагнновой н глутамнновой кислот в ряде белков могу~ присоединяться дополнительные карбоксильные группы. Например, белок системы свертывания крови протромбнн содержит в своей )ч)-концевой области несколько остатков у-карбокснглутамнновой кислоты (гл. 24), которые включаются в белок прн помощи фермента, завнслмого от витамина К. Карбоксильные группы связывают ионы Са", необходимые для запуска механизма свертывання крови.
ГЛ. Ж СИНТЕЗ БЕЛКА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ д. Меяачлированиг гр)вл В ряде белков определенные остатки лизина подвергаются ферментативному мепчлированню. Остатки монометили диметиллизина обнаруживаются в некоторых мышечных белках и в цитохроме с. В других белках метилированию подвергаются карбоксильные группы ряда остатков глутаминовой кислоты, что приводит к нейтрчлизации их отрицательных зарядов. е. )Трисоединение боковых углевадных ч(елей Боковые углеводные цепи гликопротеинов ковалентно присоединяются к полипецтилу во время или после синмза последнего. В одних гликопротеинах боковая углеводная цепь прикрепляется с помощью ферментов к остаткам аспарагиновой кислоты, в других — серина илн треонина.
Многие белки, которые работают вне клетки, а также «смазочные» протеогликаны. покрываюшие слизистые оболочки, содержат боковые олю осахаридные цепи. ж. Добавление проснчетпических групп В состав многих ферментов входят обязательные для их активности ковалентно связанные с белком простетические группы; они также присоединяются к полипептидной цепи после того, как та покидает рибосому. Примерами таких простетических групп могут служить молекула биотина, ковалентно связанная с ацетил-СоА-карбоксилазой (разд. 21.2), и гемовая группа цитохрома с (разд. 17.10).
з. Образование дисулм4идных мосшиков Во многих белках, предназначенных для выхода из эукариотической клетки, в процессе формирования их нативной конформации появляются поперечные сшивки в результате ферментативного образования дисульфидных мостиков между остатками цистина; эти мостики соединяют друг с другом две полипептидные цепи или две части одной цепи (разд. б.8).
Поперечные лисульфидные мостики помогают уберечь нативную конформацию белковой молекулы от денатурации. 29Лб. Навасивтезираввиные белки направляются и месту сапега няз)чвчеивя Некоторые новообразованные белки поступают просто в клеточный цитозоль, другие направляются к различным клеточным органеллам, третьи секретируются из клетки, четвертые встраиваются в ту или иную клеточную мембрану, тле работают в качестве транспортных белков или ферментов мембран. Поэтому важно, чтобы новосинтезированный белок нашел путь к предназначенному для него месту в клетке.
Каким же образом он зто делает? Многие белки содержат на своем г(- конце специфические цолипептидные «лидеры», которые выполняют роль сигналов. направляющих эти белки к их «рабочему» месту. Эти сигнальные погледоваьяельногчан уместно сравнить с почтовым индексом на письме. Белки, синтезируемые рибасомами шероховатого эндоплазматического ретикулума в клетках поджелудочной железы и экспортируемые из этих клеток, например трипсиноген н прокарбоксипептидаэа (разд. 24.1,6), имеют на (Ч-концах полипептвдные лидирующие последовательности. Эти сигнальные последовательности состоят из 15 — 30 аминокислотных остатков, многие из которых содержат гилрофобные К-группы (рис.
29-20). В процессе синтеза любого белка, в том числе предназначенного на «экспорт», сигнальные лидеры, будучи расположены на Х-конце, образуются первыми. Такие лидеры узнаются особыми рецепторными участками на внешней поверхности эндоплазматического ретнкулума, причем зто происходит даже раньше, чем рибосома полностью завершит синтез белка. Гидрофобная жирорастворимая часть лидирующей последовательности прони- 946 ЧАСТЫЧ. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ не и мР Сигнвльнне ышщш- тельноать Завершение пинте зв олипептидв и деление игнвльной пооледовв- тельнаати а омоюью ептндвзы Отщелленнея игнвльнвя аалелаие зильноать 29.17. Синтез белки инуибируетси различными антибиотиками б) непрев месту рнт Голыыш и ные вузырькн Риа.
29-20. Зтвпы ашгшза балка, преднязнечеи- ного для зкепортв нз клетки П-уу Показаны образование и дельиейшие преврвшення аиг- нвльиой поалеловетельноети — полипептидиого лидере, нвкодяшегоае ня Н-конце многия бел- ков, еинтезируемык рибоаомями шероковетого зндоплвзметическаго ретикулуме. Сипяяльные поеледоветельноаги помоппот новообуизовеи- ной пазипепгилиой пепи проникать аквазь мембрвну внутрь циатерн.
Во время илн после попеления полипептилв в цистерну аигнельиея поаледовятельноегь отщепляется от него с по- мощью пепгидвзы. кает сквозь мембрану внутрь цистерн эндоплаэматнческого ретикулума, протаскивая за собой растушую полипептидную цепь. Внутри цистерн под действием особой пептидазы сигнальный лидер отшепляется.
После этого зрелый белок направляется в аппарат Гольджи, инкапсулируется и в взше секреторного пузырька покидает наконец клетку. Многие другие экспортируемые белки, функционируюшие вне клетки,— белки плазмы крови, полнпептидные гормоны. антитела, мукопротеииы -могут поступать к месту своего назначения аналогичным путем. Весьма сходные процессы происходят и в бактериях. Наружная мембрана клеток Е сой состоит из липидов и белков. Последние синтезируются на рибосомах, связанных с внутренней поверхностью внутренней мембраны.
Сигнальные последовательности на Н-концах этих белков обеспечивают их прохождение сквозь внутреннюю мембрану и сквозь стенку к соответствуюшим местам наружной мембраны, где и происходит встраивание полипептида. Генетические исследования сигнальных последовательностей и пептндаз, которые их в конечном счете удаляют, стали возможны благодаря сушествованию соответствуюших бактериальных мутантов. Множество антибиотиков ингибируют синтез белка специфическим образом. Этот факт представляет определенный интерес с биологической точки зрения, поскольку антибиотики можно рассматривать как «химическое оружиев, производимое некоторыми видами микроорганизмов и крайне токсичное для других организмов.
Антибиотики стали ценным инструментом в изучении белкового синтеза, поскольку оказалось, что почти любой этап этого процесса специфически ингибируется тем или иным антибиотиком. Одним из наиболее важных антибиотиков-ингибнторов является пуроыицин, синтезнруемый плесневым грибом 947 ГЛ. 29. СИНТЕЗ БЕЛКА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ х1СН,Ь <л ) --6.
СНОН Пуромицин хн он о с — ~н — сн ! сн, Згв связь стабильна н устойчива С=О к гндралнзу ! к» ! НХ ! Пали нептидная цепь к — сн ! ХН ! С=О ! к,— сн ! ХН» Н конец А Пнклогвканмид В ОН Хлорамфеникол В Тензрациклины — антибиотики другой группы — ингибируют белковый синтез, блокируя А-участок рнбосомьг и лишая его спогхзбности связывать амииоацил- тРНК. Хлорамфеникол подавляет синтез белка, осуществляемый прокариотическими 1н мнтохондриальными) рнбосомами, но не оказывает воздействия на внемитохондриальный синтез белка у зукариот. Циклогексимид, наоборот, ингибирует синтез белка 805-эукариотическими рибосомами и не нарушает работу 705-прокариотич вских или митохондриальных рибосом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
