Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 155
Текст из файла (страница 155)
В действительности для различных 1КЕЯ требуются различные подгруппы факторов инициации. Однако все они обходятся без 5'-кэпа и фактора инициации трансляции е!Р4Е, который его распознает. Некоторые вирусы используют 1КЕЯ как часть своей стратегии, чтобы осуществлять трансляцию своих молекул мРНК, при этом блокируя нормальную кэп-зависимую трансляцию мРНК хозяина. При заражении эти вирусы образуют протеазу (закодированную в вирусном геноме), которая расщепляет фактор трансляции е1Р4О клетки хозяина, делая его не способным связываться с е1Р4Е, кэп- другие факторы трансляции ая и малая субьвдиницы рибосом (4МИЦИАЦИЯ тРАНО()7(ЦИИ Рис.
7.108. Два механизма инициации трансляции. а) Для нормального кзп-зависимого механизма инициации трансляции требуется набор факторов инициации, сборка когорьи на мрнк стимулируется наличием структуры 5скзпа и поли-А хвоста (см. также рис. 6.72). б) Для )ВЕ5-зависимого механизма, преимущественно наблюдаемого у вирусов, требуется только подгруппа факторов нормальной ни ициации трансляции, которые напрямую собираются на свернувшейся в определенную структуру последовательности )ВЕ5, (Адаптировано из А. 5асья Сед 101: 243-245, 2000.
С разрешения Евеиег) связывакнцим комплексом. Это приводггг к прекращению большей части трансляции в хозяйской клетки и эффективно привлекает аппарат трансляции на последова тельности 1КЕЯ, которые содержатся во многих вирусных мРНК.
Укороченный е1Г4О еще способен инициировать трансляцию на этих внутренних участках и даже может стимулировать трансляцию определенных вирусных мРНК, содержащих 1КЕ8. Избирательная активация (КЕ8-зависимой трансляции также может про исходить и на мРНК клетки хозяина.
Например, когда клетки млекопитающих вступают на путь запрограммированной клеточной смерти (описано в главе !8), фактор е!Р4С расщепляется и происходит общее снижение скорости трансляции, Однако некоторые белки, крайне важные для контроля процесса клеточной смерти, оказывается, транслируются с мРНК, содержащих последовательности 1КЕ8, что позволяет осуществлять их непрерывный синтез.
Таким образом, механизм 1КЕ8 позволяет трансли)ювать избранные мРНК с высокой скоростью, несмотря на общее снижение способности клетки инициировать синтез белка. 7,5.14. Зкспрессмя генов вложет регупиронатьсн изменениевз стабильности злРНК Большая часть мРНК в клетках бактерий весьма нестабильна и имеет время полужизни меныпе пары минут.
За быстрое разрушение таких мРНК обычно от ветственны экзонуклеазы, расщепляющие их в направлении 3' — > 5'. Поскольку как синтез, так и разрушение бактериальных мРНК происходит стремительно, бактерия может быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды. Как правило, в эукариотических клепсах мРНК более стабильна. Некоторые мРНК, например, как мРНК, кодирующая () глобин, имеют время полужизни более (О часов, но у большинства оно значительно короче и обычно составляет меньше 30 минут.
Особенно коротким временем полужизни обладают мРНК, кодируюп(ие, например, факторы роста или регуляторные белки, скорость синтеза которых в клетках должна меняться быстро. Существуег два основных механизма разрушения эукариотических мРНК. Оба начинаются с постепенного укорочения экзонуклеазой поли-А хвоста — этот процесс начинается сразу же, как мРНК достигает шгтоплазмьь В широком смыс ле, такое укорочение поли А работает в качестве таймера, отсчитываюгцего время жизни каждой мРНК. После уменьшения длины поли А хвоста до критической величины (около 25 нуклеотидов у человека) два пути расходятся.
По одному из них 5' кэп удаляется (процесс называется дэкэпированием), и «неприкрытая» мРНК быстро деградируется, начиная со своего 5' конца. По другому пути разрушение мРНК продолжается с 3'-конца через поли-А хвост внутрь кодируюшей последо вательности (рнс. 7.109). Ьольшинство эукариотических мРНК деградируют при помощи обоих механизмов. кодирующая последовательность 3'-Птгг Г Ч! б' 49- .
ААААА«з' постепенное укороченив поли-А-хвоста 5' чв декапирование с последующей / быстрой деградацией в направлении б'-+3' А, 3' г быстрая деградация в направлении 3'-+5' е: Рис. 7.109. Два механизма деградации зукариотической мРНК. При достижении критического порога длины поли А хвоста индуцируется деградация мРНК в направлении 3' -+ 5', которая может запускаться потерей белков, связывающихся с поли-А хвостом (см. Рис. 640!. Как показано на рис.7.110, деаден ила за ассоциирует с 3 с поли-А хвостом и 5 с нэпом, и такая организация может давать сигнал о дека п про в а ни и после укорочения поли А хвоста. Здесь показана деградация в направлениях 5'-+ 3' и 3'-» 5' на разных молекулах РН К, но два этих процесса могут происходить одновременно на одной и той же молекуле РН К.
(Адаптировано из С. А. Все(гпап апб й. Рагйег, Сев 81: 179-183, 1995. С разрешения Е!зеиег Почти все мРНК подвержены этим двум типам разрушения, и специфиче скне последовательности каждой мРНК определяют, как быстро будет наступать каждый этап и, следовательно, как долго каждая мРНК просуществует в клетке и с нее может образовываться белок. Последовательности 3' ()Тгс особенно важны для контроля времени жизни мРНК, и они часто содержат участки связывания для специфических белков, повышающих или понижающих скорость уменьше ния длины поли-А хвоста, декэпирования или деградации в направлении 3' — » 5'.
На время полужизни мРНК также влияет эффективность ее трансляции. Процессы инициация трансляции деградац я мрНК " ур ци е«ду ~рансляциея и Разрушением мрнК. Те же самые две особен о молекулы мРНК: ее 5скзп и зсполи-А хвкт — использумтся как при инициации трансляции, так и при связанном сдеаденилироеанием разрушении мрНК (см. рис. 7 109).
Деаденилаза, которая укорачивает поли А хвост в направлении 3' -+ 5', ассоциирует с 5скзпом. Как описано в главе 6 (см. Рис. 6 72), аппарат инициации трансляции также связывается с 5скзпом и поли-А хвостам, (Адаптировано из М. 0ао ет а(., Мо(. Сел 5: 479-488, 2000. С разрешения Евеыег.) укорачивания поли А и декзпирования непосредственно конкурируют с аппаратом трансляции мРНК, следовательно, любые факторы, затрагивающие эффективность трансляции мРНК, будут склонны оказывать противоположный эффект на дегра дацию (рпс. 7. ((О). Время полужизни большей части мРНК эукариот контролируется уменьшением длины поли-А хвоста, но некоторые мРНК могут разрушаться посредством спе циализированного механизма, который совершенно пропускает этот этап.
В таких случаях специфические нуклеазы разрезают мРНК изнутри, эффективно декэпируя один конец и удаляя полиадениловый хвост у другого, так что обе половинки бы стро деградируют. Разрушаемые подобным способом мРНК несут специфические нуклеотидные последовательности, часто находящиеся в 3' ГТЙ, которые служат узнающими последовательностями для этих эндонуклеаз. Такая стратегия весьма упрощает плотную регуляцию стабильности таких мРНК путем блокировки сайта эндонуклеазы в ответ на внеклеточные сигналы.
Например, добавление к клеткам железа уменьшает стабильность мРНК, когорая кодирует рецепторный белок, свя зывающий железотранспортирующий белок трансферрнн, что приводит к образо ванию меныпего количества рецептора. Этот эффект опосредуется чувствительным к железу РНК-связывающим белком аконитазой, который также контролирует трансляцию мРНК ферритина.
Аконитаза может связываться с 3' (.'ТК мРНК трансферринового рецептора и, препятствуя расщеплению мРНК эндонуклеазами, увеличивать образование рецептора. При добавлении железа аконитаза отделяется от мРНК, раскрывая ее сайты расщепления и тем самым понижая стабильность мРН К (рнс. 7. ( ( ) ). 762 Часть 2. Основные гвнетнчвскнв иеханнзмы подготовке к оплодотворению. Многие мРНК запасаются в цитоплазме, имея только 10 — 30 адениновых остатков на 3'-конце, и в этой форме они не транслируются. В особые моменты времени в ходе созревания ооцита и сразу после оплодотворения — когда клетке требуются белки, кодируемые этими мРНК, — цитозольная поли-А-полимераза к отдельным мРНК присоединяет поли-А последовательность, что значительно стимулирует трансляцию этих мРНК.
7.5.16. Малые некодирующие РНК-транскрипты регулируют многие гены животных и растений В предыдущей главе была представлена центральная догма биологии, согласно которой поток генетической информации идет от ДН К через РН К к белку (рис. 6. 2). Но мы видели, что молекулы РНК выполняют много важных заданий в клетке, помимо того что служат промежуточными переносчиками генетической информации. Серия недавно сделанных поразительных открытий показала, что некодирующих РНК намного больше, чем считали раньше, и играют они прежде непредвиденные, но хорошо известные роли в регулировании экспрессии генов. Особое значение у животных и растений имеет тип короткой некодирующей РН К, именуемый микроРНК (пнсгоКХА; ппРНК). Например, у человека экспрес сируется более 400 разных ппРНК, и, по-видимому, они регулируют по крайней мере одну треть всех генов человека, кодирующих белки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
