Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 114
Текст из файла (страница 114)
Такой трилистник подвергается дальнейщему фолдингу с образованием компактной 1 образной структуры, которая скрепляется в таком виде дополнитель ными водородными связями между различными областями молекулы. клеверный лист внтикодон в) а) Аососсяпявг)ваяуяэсо оояоооссооооззгбе(фгвслслояяоососяб((((( э антикодон 6' осоояииояасос(()(())З г) Рис. 6.52. Молекула тРНК. тРНК, специфичная к аминокислоте фенилаланину (Рпе), изображена различными способами.
а) Структура кклеверного листая, показывающая комплементарное спаривание оснований [фиолелювые линев), которые создают в молекуле двухцепочечные области. Антикодон представляет собой последовательность из трех нуклеотилов, которая спаривается с основаниями кодона в мРНК. Аминокислота, соответствующая паре кодаи — антикодон, прикреплена к Эсконцу тРНК. Молекулы тРНК содержат некоторые необычные основания, которые создаются путем химической модификации тРНК после ее синтеза.
Например, основания, обозначенные буквами ф (псевдоуридин — см. Рис, 6.43) и 0 (дигидроуридин — см. Рис. 6.55), являются производными урацила. б и в) Проекции Ьобразнай молекулы представлены на основании данных рентгеноструктурного анализа. Хотя эта схема показывает тРН К для аминокислоты фен илалан и на, все остальные тРН К обладают подобной пру ктурой. г) Линейная последовательность нуклеотидов молекулы с цветной кодировкой, общей для изображений а, б и в. д] Символическое изображение тРНК, которое мы используем в этой книге. Две области неспаренных нуклеотидов, расположенные на двух концах ) образной молекулы, имев>т определяюще важное значение для участия тРНК в синтезе белка.
Одна из этих областей образует антикодои (ап6сос(оп) — группу из трех последовательных нуклеотидов, которая спаривается с комплементарным ей кодоном в молекуле мРНК. Другая — короткая одноцепочечная область на 3' конце молекулы; это участок, в котором аминокислота, соответствующая данному кодону, прикрепляется к тр1(К. В предыдущем пункте мы убедилисгч что генетический код избыточен, то есть одна и та же аминокислота может быть «записана» несколькими разными тРНК Рис.8.53. Неоднозначное оипветствие при спаривания оснований между иодонами и антииодонами. Вели нуклеотид, стоящий в первом столбце, находится в третьем, или «раскачанном» положении «одопа (шоЬЫе-позиция), он может спар иться основанием с любым из нуилеотидов, поставленных во второй столбец. Тах, например, хогда иноэин (!) находится в шоЬЫе-позиции антикодона тРНК, тРНК может распознать любой из трех разных ходонов у бактерий и любой иэ двух ходонов у эукариот.
Нноэин в молекулах тРНК образуется в результате дезаминирования гуанина (см. рис. 8.55) — химичесхой модификации, которая происходит в тРНК после ее синтеза. Неканонические пары оснований, а в их числе и те, что образуются с иноэином, обычно «слабее», чем каноничесхие пары оснований. Обратите внимание, что спаривание оснований нодон — антикодон является более строгим в позициях 1 и 2 кодана: в них допускаются только классические пары оснований. Различия во взаимодействиях между парами оснований в шооые-позиции, наблюдаемые между бактериями и эукариотами, возможно, проистекают из тонких структурных различий между бахтериал ьными и вука риотич есин ми рибосомами — малехулярными машинами, которые выполняют синтез бел«а.
(Переработано на основе С. О!Пыле аль !. ЯЬе)зоп в Тье Мо)есыаг Вга(обу о! Сбе Уеан 5асспапяпусез: МетаЬо(~эпт апд пепе Ехргезэ!оп, стр. 487-528. Со(П 5рппй НагЬог, Нею Уог)г: Сом 5рппб НагЬог СаЬогатогу Ргем, 1982.) оЬЫе-позиция 5' мРНК бактерии ц А, Р нпи ! Оияи! 0 или ! Синиц аухариоты ос(юввнив 'в жоЬЫв-позиции ардона воаможныв осхссжвэасп ' антикодона А, О ипи ! С» ипи ! ц кодонами Сипатому генетический код называют пырожденнылс; см.
Рис. 6.50). Эта избыточность подразумевает, что либо для многих аминокислот есть не одна. а несколько тРНК, либо некоторые ц с» С молекулы тРНК могут спариваться основаниями не с одним, а с несколькими кодонами. Фактически верны оба варианта. Некоторые аминокислоты имеют более одной тРНК, а некоторые тРНК устроены таким образом, что требуют точного спаривания оснований только в первых двух позициях кодона и толерантны к неоднозначности соответствсш, или раскачиванию 1гпоЬЫе), в третьей позиции (рис. 6.53).
Такое нестрогое спаривание оснований объясняет, почему многочисленные альтер нативные колоны для какой либо одной аминокислоты отличаются только своим третьим нуклеотидом (см. Рис. 6.50). У бактерий неоднозначное соответствие при спаривании оснований позволяет соотнести 20 аминокислот с 61 кодовом при «по средничестве» лишь 31 вида молекул тРНК. Однако точное число разных видов тРНК отличается у организмов разных биологических видов. Например, человек имеет почти 500 генов тРНК, но несут они только 38 разных антикодонов.
6.2.3. Прежде чем выйти из ядра, молекулы тРНК коаалентно модифицирукзтся Подобно большинству других видов РНК зукариот, молекулы тРНК ковалентно модифицируются, прежде чем им будет позволено выйти за пределы ядра. (Чолекулы тРНК зукариот синтезируются РНК полимеразой 111. И у бактерий, Рис. б.бе. Струнтурэ тРНК-сплайси рующей эндонунлеазы, связанной с тРНК-предшесгвенником. Зндонуклеаза (фермент из четырех субъединиц) удаляет из тРНК интрон (синий).
Затем второй фермент, многофункциональная тРНК-лигаза (не показана), соединяет обе половины тРНК друг с другом (изображение любезно предоставлено Нопб ц, Сьпзторьег тгоца и зоьп Аье!зоп,) и у эукариот молекулы тр(1К обычно синтезируются в виде более крупных тр1!К- предшественников, которые затем нарезаются н;а зрелые тРИ К. Кромс" того, некото рые тр1! К-предшественники (как у бактерий, так и у зукариот) содержат интроны, которые должны быть удалены. Эта реакпия сплайсинга химически отличается от сплайсинга про мр1(К; вместо образования промежуточного звена в виде лассо, сплай синг тр(! К осуществляется по механизму евырезания и вставкиз и каталнзируется белками 1рггс. 654), 1(арезание и сращивание требуют, чтобы тр11К предшественник бьщ правильно свернут в свою тргпистниковидную конфигурацию.
11оскольку не правильно свернутые тРИК предшественники не смогут быть и правильно процес сированы, реакции нарезания и сращивания, как думают, служат в некотором роде операциями проверки качества выпускаемых партий молекул тр(1К. Все молекулы тр1!К химически модифицируются — почти 1 из 10 нуклеотидов в каждой зрелой молекуле тр((К оказывается видоизмененной версией стандартного рибонуклеотида Ь, (.), С илп Л.
Известно более 50 различных типов модифика ций тр(1К, некоторые из пнх представлены на рис. 6.55. 11екоторые модифика ции нуклеотидов -- в особенности образующийся в результате дезаминнрования аденозина инозин — влиянзт на конформации> и характер спаривания оснований антикодона и тем самым облегчают опознавание соответствующего кодона мр(1К молекулой тр1(К (см.
Рис. 6.53). Другие — влияют на точность, с которой тр(1К присоединяется к верной азпшокислотс. 6.2.4. Специфические ферменты прикрепляют каждую аминокислоту к соответствующей ей молекуле тРНК Итак, мы узнали, что для считывания генетического кода в Д1!К кзетки про изводят ряд различных тР11К.
Теперь мы посмотрим, как каждая молекула тр11К соединяется с одной аминокислотой из 20 — с той, которая предназначена именно для ,.н М' две метильные группы добавлены к гз (М, И-димвтилгувнин) двв водородных атома добввпены к () (дигидроурвцил) н н М кислород 0 заменен нв серу (4-тиоуридин) дезвминироеение А (инозин) Рис. 6.$6. Некоторые необычные нуклеотиды, встречающиеся в молекулах тРНК. Эти нуклеотиды по- лучаются путем ковзлентной модификации обычных нуклеотидов после их включения в цепь РНК.
Двз других типа модифицированных нуклеотидов изображены нз рис. 6.43. В балыоинстве молекул тРНК около 10% нуклеотидов представлены модифицированными вариантами (см. Рис. 6.52). этой тр)! К. Распознавание и связывание правильной аминокислоты зависит от фер ментов, названных аминоацил-тРНК-синтетазами (апипоасу1-1КХА зупИтесазез), которые ковалентно присоединяют каждую аминокислоту к соответствующим ей молекулам тРНК (рпс. 6.56 и 6.57). В большинстве клеток для каждой аминокис лоты имеется отдельный фермент синтетаза (то есть всего 20 различных синтетаз); одна прикрепляет глицин ко всем тРНК, которые узнают кодоны, задающие глипин; другая -- алании ко всем тр11К, которые узнают кодоны для алапина, и так далее.
Однако многие бактерии имеют менее 20 синтетаз, и один и тот же фермент спите таза отвечает за прикрепление более чем одной аминокислоты к соответствующим тРНК. В подобных случаях одна синтетаза размещает идентичную аминокислоту на тРНК двух разных типов, только одна из которых имеет антикодон, который соответствует данной аминокислоте. Затем второй фермент химически модифици рует каждую «ошибочное присоединенную аминокислоту, так что она приводится в соответствие антикодону той тРНК, с которой ковалентно связана.
Катализируемая синтетазой реакция, в ходе которой аминокислота присоеди няется к 3' концу тРНК, есть одна из многих реакций, сопряженных с высво бождающим энергию гидролизом АТР (см. стр. 125 — 126), в результате которой образуется высокоэнергетическая связь между тРНК и аминокислотой. Энергия этой связи используется на более позднем этапе, в синтезе белка, для ковалентного связывания аминокислоты с наращиваемой полипептндной цепью.
ступенчатого механизма распознавания. После того как аминокислота ковалентно связана с АМР, происходит второй этап «опознания» (см. рис. 6.56). Когда тРНК связывается с синтетазой, она пытается втолкнуть аминокислоту во второй карман синтетазы, точные размеры которого исключают правильную аминокислоту, но до пускают введение близкородственпых аминокислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
