Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Терминация биосинтеза РНК изучена существенно меньше, чем инициация, и в основном только для фермента иэ Е со!1, Она обусловлена специфической структурой участка транскрипта, непосредственно предшествуюсц Р с его айону терминапия и ао-аилимомсс. пооисхопит в пезчльтате ослабления связи т.
анск- 6)~,6",',4';,й,6У,,й,6'','.".,'( '", ".:,'':, -.Й,6А',6Х, ~,6Х,«))(, й,б,',",«(А',67,й;,1~:, 6'«6561 й 6)! «)56',656565 ! ! ° в ! ! з — Х,Х,) — Ы,б,(,6К,6:,Фь,бМ, ! ° ! ! в ! в' 4««У Рис. 54. Схема терминации бносинтеэа РНК: ! — участок комплекса трап«крипта фермент-матрица; à — 3 -конец трвискриптц Х и Х вЂ” произвольные пары комплвмектериых куклвотидов ринга с комплексом фермент — матрица. Главной особенностью этого участка является способность к образованию прочной шпилечной структуры (см.
3 3.4), Можно представить себе, что расположенная <вверх по течениюЪ часть транскрипта, образующая одну из частей стебля этой шпилечной структуры, вытаскивает образовавшуюся позднее вторую, комплементарную ей часть стебля из комплекса с транскрибируемой цепью и тем самым уводит 3'-конец транскрипта нз каталитического центра фермента и делает невозможной последующую элонгацию (рис.
54). Однако для такого вытаскивания нужен некоторый дополнительный благоприятствующий ему фактор. В некоторых случаях эту функцию выполняет специальный блок, известный под названием фактора р. В других участках где происходит независимая от р терминация, к шпилечкой структуре с 3 -конца транскрипта непосредственно примыкает несколько остатков уридиловой кисло ты. Поскольку пары А Ю много слабее пар 6 ° 6, их связь с транскрибируемой це епью не может удержать транскрипт от перехода в шпилечную структуру, в гебле которой, как правило, имеется много пар 6 6. Как уже отмечалось в з 5,1, РНК чаще всего образуется в виде предшествен„нков и затем уже без участия матричных систем перерабатывается в зрелые молекулы.
Всю совокупность происходящих при этом превращений для РНК, рвано как и для белков (см. з 5.3), называют процес«ни«ож. Он осуществляется большим набором ферментов, и в рамках настоящего курса можно лишь вкратце наложить основные типы происходящих процессов. Во-первых, в ряде случаев РНК образуется в виде предшественников, содержащих несколько будущих молекул РНК в составе одной полинуклеотидной цепи. Например, рибосомные РПК (см. 1 3.8) прокариот образуются в виде предшественника, содержащего 168, 238, 58 РНК, а иногда еще и некоторые транс, портные РНК.
Аналогично, рибосомные РНК эукариот первоначально получаются в виде предшественника, содержащего 188, 285 и 5,85 РНК. Иногда несколько транспортных РНК образуются в виде единого предшественника. Во всех случаях между будущими зрелыми молекулами находятся фрагменты, которые ни в одну нз конечных структур не войдут. Поэтому на первой стадии процессинга необходимо нарезание предшественника на фрагменты, каждый из которых содержит лишь одну из целевых молекул РНК. Во-вторых, образующиеся при этом новые предшественники содержат с одного нли обоих концов лишние олигонуклеотидные фрагменты.
Поэтому необходимо подравнивать концы молекул с помощью специальных ферментов до нормального размера. Интересно отметить, что для прокариотических РНК подравниваяие тРНК с 5'-концов происходит с помощью единого фермента — РНКазы Р, которая содержит в своем составе не только белок, но и молекулу РНК, скорее всего участвующую в узнавании субстрата, каковым является предшественник.
В-третьих, как уже говорилось в з 5.1, многие первичные транскрипты РНК эукариот содержат крупные вставочные последовательности — интроны. Их вырезание с воссоединением концов соседних экзонов в единую цепь является важным этапом созревания эукариотических РНК. Наконец, многие РНК, в первую очередь тРНК, подвергаются многочисленным химическим модификациям, приводящим к образованию в составе зрелой молекулы широкого спектра так называемых минорных компонентов. Некоторые примеры приведены в 1 2.3. В этих превращениях участвуют различные специализированные ферменты, причем не все из них достаточно охарактеризованы.
Наиболее обстоятельно исследованы ферменты, катализирующие различные реакции метилирования. Каждый из них катализирует перенос метильной группы ог 8-аденозилметионииа на определенный атом гетероцикла или 2'-гидроксигруппу остатка рибозы, причем модификации подвергаются не вее однотипные Участки, а лишь некоторые, вполне определенные. Как видно из структуры дрожжевой тРНК, специфичной к фенилаланину, (см. рис. 28), 5-метильная ~руин~ "Рисутствует в остатках цитозина, находящихся в положениях 40 и 49, а все остальные цитозины неметилированы. Это означает, что соответствующий фермент — тРНК (чип«озип-з)-.асп«илпьраясфсраза — специфично направляет метнльную группу именно на эти остатки тРНК, т, е обладает специфичностью как " определенному положению в гетероцикле, так и к определенным положениям в молекуле тРНК.
В превращениях остатков гуанозииа в положении 10 в п2-метил гуанозин, в положении 34 в антикодоне в 2 -0-метилгуанозин и в положении 46 э Х7-метилгуанозин участвуют разные ферменты, соответственно тРНК (эуанин-у) лзетпилтрансфераэа, тпРНК (зуаноэин-'е' )-летилтрансфераэа и тРНК (зуаник-7) лзетилтрансфераэа Транскрипция является точкой приложения действия ряд ядз биологически активных веществ, в том числе антибиотиков и токсинов. Напра мер, как уже указывалось в 3 2 5, антибиотик рифампицин специфично блокиру ет действие прокариотических РНК-полнмераз, связываясь с фсубъединицей в препятствуя этим образованию первых фосфодизфирных связей.
Токсин бледно» поганки а-аманитин (см. э 2.5) блокирует РНК-полимеразу П эукариот, в реэуль тате чего прекращается синтез новых молекул мРНК и, вслед за этим, произ водство многих жизненно важных белков. 5.6. БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ (ТРАНСЛЯЦИЯ) Реакция образования новых пептидных связей на рибосомах на стадии эловгации представляет собой перенос растущей пептидной цепи длиной з звеньев, связанной сложноэфирной связью с одной иэ гидроксигрупп 3 -концевого нуклеотида тРНК, специфичной к з-й аминокислоте, на а-аминогруппу (з + 1)-й аминокислоты, связанной со специфичной к ней тРНК ХНзСНКзСО..ХНС1В.,С0-4) — С»ХА~ 1 + ХНзСНКн~СО Ю ВАКХА~ ~ 0 а ХН;СНК1СО...ХНСНК,СО-ХНСНКнзСО-Π— сКХА'"" + НΠ— »КХАг о (У.7) Следовательно, полипептидная цепь при биосиптезе белков растет в направлении от Х-конца к С-концу, а фермент, вмонтированный в рибосому и катализирующий зто химическое превращение, является пеитиоил трансфераэой.
Образование полипептидов из аминоацил-тРНК представляет собой превращение сложных эфиров в амиды, которое термодинамически разрешено, т. е. для этого процесса зэС < О. Энергия Гиббса, необходимая для превращения аминокислот в пептиды, сообщается аминокислоте вне рибосомы на стадии аминоацилирования тРНК, сопряженного с гидролизом АТФ до АМер и пирофосфата и катализируемога соответствующими аминоацил-тРНК-синтетазами (см. 3 4.6). Отбор аминокислоты, соответствующей 'кодону, осуществляется в результате взаимодействия кодона мРНК с антикодоном тРНК вЂ” тринуклеотидным фрагментом, расположенным в антикодоновой петле тРНК (см.
3 3.4 и рис. 28 и 29) Сам аминоацильный остаток в этом отборе не участвует. Уже в первые годы после открытия транспортных РНК было показано, что превращение остатка цистеина, Суа связанного со специфичной к нему тРНК, ьКХА, в алании путем обработки никелем Ренея: ХН;СН(СНэНН)СΠ— 0-сКХА (Суэ — сКХА ) + ХК вЂ” + Суа Суэ э ХН'СН(СНз) СО О-»КХА (А1а — АННА ) + ХхН (1.8) приводит к тому, что в участки растущей па рибосомах полипептидной цепи которые соответствуют кодонам цистеина, встраивается алании. Поэтому падеж ность трансляции в огромной степени определяется надежностью работы аминоацил-тРНК-синтетаз, так как именно они опознают одновременно и одну оправе 'ленную аминокислоту, и одну нли несколько соответствующих этой аминокислозе транспортных РНК и каталиэируют их соединение и таким путем снабжана гва и ! ! е ~-» Возможность отклонения от канонической структуры связана с тем, что эти взаимодействия происходят на конце двуспирального фрагмента.
Поэтому возможно некоторое увеличение расстояния между гликозидными атомами С; взаимодействующих гетероциклов, как это имеет место при образовании пары 1 А (95 в), или некоторый разворот гетероцикла, как это имеет место в паре 1 0 (95 а). В англв»ском языке такое отклонение от канонической структуры пар гетероциклов называют словом ноЪЫе — качание. Поэтому саму концепцию кодон-антикодовых взаимодействий, учитывающую указанные отклонения, иногда называют вобблгипотезой. В результате таких взаимодействий некоторые тРНК опознаются не одним, а несколькими кодонами, поэтому число тРНК, необходимых для трансляции, существенно меньше, чем число водопоя. В то же время оно больше, чем число аминокислот. Например, для опознавания ввлинового кодона 6р0рС необходима специальная тРНК, имеющая антикодон СрАрС.
Разные тРНК, присоединяющие (акцептирующие) одну и ту же аминокислоту, называют иэоаицеиторнмлэи. Как правило, все изоакцепторные тРНК аминоацилируются с помощью одной амв ноацнл-гР Н К-си нтегазы, Инициация синтеза полипептидной цепи представляет собой реакцию между я~ума аминоацил-тРНК, несущими остатки, соответствующие первой и второй аминокислоте создаваемого белка. При этом первой аминокислотой, как правило, "вляегся мегионин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
