Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 154
Текст из файла (страница 154)
г) «Антисмыславая» РНК, синтезированная в каком то другом месте генома, спаривается со специфической мРНК и блокирует ее трансляцию. Многие бактерии таким способом ре~улируют экспрессию железозапасающих белков. При избытке железа осуществляется понижающая регуляция (г(ошп-гебо)атюп) антисмыслового транскрипта, таким образом, становится возможной эффективная трансляция генов, кодирующих железозапасающие белки. Антисмысловые РНК широко испол ьзуклся в эукариотических клетках для регуляции экспрессии генов. Механизм в некоторой степени отличается от приведенного здесь и подробно обсуждается далее в этой главе. 5'-капом и Зсполи А хвостом (этап, необходимый для эффективной трансляции) (см. рис, 6.72). Чрезвычайно важный тип контроля трансляции у эукариот зави сит от малых РНК (называемых микроРНК, или гптРНК), которые связываются с мРНК и снижают выход белка.
Синтез н процессинг ппРНК осуществляется специализированным способом, и мы вернемся к ним позже в этой главе. 7.5. Поспранскрипционные средства контроля 755 7.5.11. Фосфорилирование фактора инициации трансляции позволяет глобально регулировать синтез белка Эукариотические клетки понижают общую скорость синтеза белка в ответ на различные стрессовые ситуации, включая недостаток факторов роста и питательных веществ, заражение вирусами и внезапное повышение температуры. Во многом это снижение вызвано фосфорилированием специфическими протеинкиназами, реагирующими на изменение условий, фактора инициации трансляции е1Г2. Нормальная функция е1Р2 была описана в общих чертах в главе 6. Он образует комплекс с ОТР и опосредует связывание инициаторной метионил-тРНК с малой субчастицей рибосомы, которая затем связывается с 5'-концом мРНК и начинает поиск старт-кодона по всей мРНК.
После распознавания кодона А11С белок е1Г2 гидролизует связанный ОТР до ОРР, что приводит к конформационному изменению белка и его освобождению от малой субчастиц рибосомы. Далее большая субчастицы рибосомы присоединяется к малой субчастице, и образуется полная рибосома, которая начинает синтез белка (см. рис. 6.71). Поскольку е162 очень прочно связывается с ОРР, то необходим фактор обмена гуаниновыми нуклеотидами (см. рис. 3.73), обозначаемый е1Г2В, для высвобождения ОРР— чтобы новая молекула ОТР могла связаться и реализовалась возможность повторного использования е1Г2 (рис. 7.107, а). Если е1Г2 фосфорилирован, то его повторное использование невозможно: фосфорилированный е1Г2 необычайно прочно связывается с е1Г2В, тем самым инактивируя его.
В клетке содержится больше е1Р2, чем е1Г2В, и всего лишь часть фосфорилированного е1Р2 может связать почти весь е1Г2В. Это препятствует повторному использованию нефосфорилированного е1Г2 и значительно замедляет процесс синтеза белка (рис. 7.107, б) Регулирование концентрации активного е! Р2 особенно важно в клетках млекопитающих, где е1Р2 является частью механизма, позволяющего клеткам вступать в непролиферируюшую стадию покоя (называется О,), в которой скорость общего синтеза белка снижена до примерно одной пятой от скорости в пролиферируюших клетках (описано в главе 17). 7.5.12.
Инициация, происходящая на кодонах А(зб, расположенных перед сайтом начала трансляции, может регулировать инициацию трансляции у зукариот В главе 6 говорилось, что трансляция у эукариот обычно начинается с первого кодона А()О с 5'-конца мРНК вЂ” с первого кодона АБО, который встречает малая субчастица рибосомы при поиске старт-кодона на мРНК. Однако нуклеотиды, непосредственно окружающие А()О, также влияют на эффективность инициации трансляции. Если участок распознавания достаточно слабый, сканирующие рибосомные субчастицы будут иногда пропускать первый кодон А()О на мРНК и, вместо этого, перепрыгивать на второй или третий кодон А()О. Этот явление, известное как «ослабленное сканирование» (1еаку зсапп(пп), — стратегия, часто используемая для образования с одной мРНК двух или более близкородственных белков, которые различаются только по своим аминоконцам.
Очень важно, что это позволяет некоторым генам образовывать один и тот же белок с сигнальной последовательностью и без нее на аминоконце, так что белок направляется в два разных места в клетке (например, как в митохондрии, так и в цитозоль). В некоторых случаях клетка может регулировать относительное содержание изоформ белка, получаемых с по- факюр обмена гуаниновыми нуклвотидами, е1Р2В мпнаный е1Р2 неакгивный ' а)Р2 в) Ф ~ ф 'иккмн1ккгк~~,зтз': ИРУЕТ е1РЗ ИЗОЛИРУЕТ ВЕСЬ е)Е2В В ВИДЕ Щ46ЦЩ'. НЕАКТИВНОГО КОМПЛЕКСА й))ВВЦф)ф~). ПРОТЕИНКИ ФОСФОРИЛ е1Р2 б) Рис.
7Д07. Цикл е1Р2. о) Возвращение в цикл использованного е)Г2 Фактором обмена гуаниновыми нуклеотидами )е1Г2В). б) Фосфорилирование е)Г2 контролирует скорости синтеза белков путем связы- вания е1Г20. мощью ослабленного сканирования, например, клеточно-специфичное увеличение содержания фактора инициации е1Р4Р способствует использованию кодона Л()(ь ближе всего расположенного к 5' концу мРНК. При другом виде контроля трансляции, обнаруженном у эукариот, используется одна или больше коротких открытых рамок считывания (нуклеотидные последова тельности, не содержащие стоп-кодонов), которые располагаются между 5' концом мРНК и началом гена.
Открытые рамки считывания (ОЙР; ореп геас))пд 1гашез) будут более основательно рассматриваться в главе 8, а пока мы будем считать ОЙР отрезком ДНК, который начинается со старт кодона (ЛТсз), заканчивается стоп-кодоном и не содержит стоп кодонов между ними — так что, в принципе, может коди)ювать полинептид. Часто аминокислотные последовательности, кодируемые этими расположенными левее отрытыми рамками считывания (МОЙР; нрз(геаш ОЙРз), не очень-то и важны, скорее, МОЙР выполняют чисто регуляторную функ цию.
Присутствующая на молекуле мРНК пОЙР будет, как правило, понижать трансляцию расположенного после нее гена посредством захвата инициируюшего комплекса сканирующей рибосомы, заставляя рибосому транслировать МОЙР и дис социировать до того, как она достигнет последовательности, кодирующей белок. Можно предположить, что при уменьшении активности основного фактора транскрипции (например, е1Р2, рассмотренного выше) трансляция всех мРНК снизится в равной степени.
Однако, вопреки ожиданиям, фосфорилирование е1Р2 может оказывать избирательное воздействие и даже усиливать трансляцию 75. Посттрвнскрипционные средства контроля 757 специфических мРНК, содержащих иОКР. Например, это может давать возможность клеткам дрожжей адаптироваться к острой нехватке отдельных питательных веществ путем выключения синтеза всех белков, кроме тех, которые необходимы для синтеза недостающих веществ.
Детали этого механизма хорошо проработаны для специфической мРНК дрожжей, которая кодирует белок, называемый бсп4. Этот белок является регуляторным белком, необходимым для активации множества генов, кодирующих важные для синтеза аминокислот белки. Матричная РНК гена Осп4 содержит четыре коротких пОКР, которые ответ ственны за избирательное повышение трансляции Осп4 в ответ на вызванное аминокислотным голоданием фосфорилирование е1Р2.
Механизм повышения трансляции Бсп4 сложный. В общих чертах: малая субчастица рибосомы движется вдоль мРНК, встречая каждый из иОКР, но направляя трансляцию только подгруппы из них; если происходит трансляция последнего иОКР, как и в случае нормальных, неголодающих клеток, то рибосомы диссоциируют на конце нОКР и трансляция Осп4 оказывается неэффективной.
Глобальное понижение активности е!Р2, вызванное недостатком питательных веществ (см. Рис. 7.108), повышает вероятность того, что сканирующая малая субчастица рибосомы пройдет четвертую иОКР до того, как встретится с молекулой е1Р2 (см. Рис. 6. 72). Такая субчастица рибосомы может свободно инициировать трансляцию на фактических последовательностях бсп4, и происходящее в результате увеличение количества этого регуляторного белка приводит к образованию набора белков, усиливающих синтез аминокислот внутри клетки. 7.5.13.
Участок внутренней посадки рибосомы предоставляет возможность регулировать трансляцию Трансляция примерно 90;4 эукариотических мРНК начинается с перво го после 5'-кэпа кодона А1.1О, но определенные А(1С-кодоны, как отмечалось в предыдущем разделе, могут пропускаться во время процесса сканирования. В этом разделе обсуждается еще один способ, с помощью которого клетки могут инициировать трансляцию на участках, удаленных от 5'-конца мРНК, используя специализированный тип последовательности РНК, называемый участком внутренней посадки рнбосомы (1пФегпа1 г1Ьозоше епггу э11е, 1КЕЯ).
Последователь ность 1КЕЯ может встречаться на множестве различных мест мРНК. В некоторых редких случаях мРНК содержит две находящиеся вместе разные кодирующие белок последовательности, и трансляция первой последовательности происходит благодаря обычному механизму сканирования, а трансляция второй — посредством 1КЕЯ. Последовательности 1КЕЯ обычно имеют длину в несколько сотен нуклеотидов и сворачиваются в специфические структуры, которые связывают многие, но не все, из тех же самых белков, которые используются для инициа ции нормальной кэп-зависимой трансляции (рнс. 7.!08).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
