П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений (1134216), страница 82
Текст из файла (страница 82)
«Загрузка» тРНКглаза, появляются соответствующие стоп-кодоны, прерывающие трансляцию. — Примеч. ред. катализируется аминоацил-тРНК-синтета-7.3. Клеточные основы развития |зами (рис. 7.14), среди которых есть фермент для каждой аминокислоты. Благодарямногочисленным контактам между соответствующей синтетазой, аминокислотойи акцепторной тРНК, которая включаетантикодон и многие другие структурныеэлементы тРНК (в том числе редкие основания!; см. рис. 1.10, А, В), обеспечиваетсяпроцесс, где лишь подходящие друг другутРНК и аминокислоты реагируют с образованием аминоацил-тРНК. АминоацилтРНК-синтетазы обладают дополнительнов качестве корректирующей функции (англ.proofreading function) эстеразной активностью, которая гидролитически удаляет неправильные аминоацильные остатки.
Эстеразная активность против соответствующейданной тРНК аминокислоты значительнослабее. Эксперименты показали, что частота ошибок при трансляции у Escherichia coliсоставляет примерно 1 на 104 встроенныхаминокислот. Так как различных тРНК существует больше, чем протеиногенныхаминокислот, для многих аминокислотсуществует несколько изоакцептирующихтРНК.Синтез редких оснований тРНК, которыемогут составлять до 10 % оснований тРНК ивстречаются прежде всего в спаренных петельных участках (см. рис. 1.10, А), происходит путем постгранскрипционной модификации прежде всего в цитоплазме и включает метилирование, восстановление или прикрепление диметилаллилового остатка на адениновый остатокО тРНКАденозин ^СОО"H,N + -C-H3IRAАминокислотауо=р-оАТФI ФФнLJ.Аминоациладенилаттаi"0-Р-0-СН2IIооонIс=о- IH33N - С - НIRАминоацилтРНКо=\2'(3')—ОНМд*i ч,оWH,N + -C-HNH2273НзС^гО5'H 3 N + -C-HIRАминоацилтРНКХНзтаНО-СН 2 пHN ОНС=0- IH33N - С - НR, = - С Н ;IRiПуромицинОСН,Рис.
7.14. Аминоацил-тРНК:А — синтез аминоацил-тРНК. Аминокислота сначала активируется АТФ с образованием аминоациладенилата; аминоацил-тРНК-синтетазы класса II переносят активированную аминокислоту с высвобождением АМФ на З'-ОН-группу рибозы на З'-конце тРНК; энзимы класса I переносят ее на 2'-ОНгруппу; В — З'-конец аминоацил-тРНК, образование которой катализируется аминоацил-тРНК-синтетазой класса II; пуромицин — структурный аналог З'-конца тРНК, нагруженной тирозином или фенилаланином; амидная связь пуромицина не расщепляется пептидилтрансферазои, так что попадание пуромицина в акцепторный сайт рибосомы ведет к прерыванию синтеза белка274| ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯс помощью цитоплазматической диметилаллилтрансферазы.
В последнем случае в З'-позициирядом с антикодоном возникает, как правило,в качестве составной части тРНК 1Ч6(Д2-изопентенил)-аденин (IPA) — соединение, которое всвободной форме действует как цитокинин ирегулирует развитие растений (см. 7.6.2).Селеноцистеиновая тРНК образуется путемвторичной модификации, причем с тРНК сначала связывается серии, который с помощьюфермента селеноцистеинсинтазы на тРНК превращается в селеноцистеин: донором селенаявляется селенофосфат. Путем вторичной модификации у бактерий из метиониновой тРНКвозникает также N-формилметиониноваятРНК, которая используется вместо метионина в качестве первой аминокислоты при инициации трансляции на старт-кодоне 5'-AUG-3'.Обусловленный образованием петликонформационный изгиб антикодона ведет к тому, что первое основание антикодона и третье основание кодона мРНКвступают в не совсем точное образованиепар оснований (см. рис.
7.13). Из-за этоговозможно также образование других, отличных от обычных пар оснований (G с Сили соответственно А с U; см. рис. 1.6). Этообозначается как «качание» (англ. wobble)1.Например, возможны пары G-U (2 водородных мостика). Производное гуанинаинозин (I) в этом месте антикодона может образовывать пары даже с 3 основаниями (A, U, С) (2 водородных мостика).
Вредких случаях даже в средней позиции антикодонового триплета появляются редкиеоснования (например, псевдоуридин, Ч*,который образует пару с А; см. рис. 1.10).Благодаря «качанию» сокращается числотРНК, которое требуется для декодирования всех триплетов. МитохондриальныетРНК часто могут образовывать пары совсеми 4 типами оснований в третьей позиции кодона. Благодаря этому «суперкачанию» необходимое число тРНК в митохондриях заметно уменьшается.• фазу инициации,• фазу элонгации,• фазу терминации.Далее ограничимся описанием процессабиосинтеза белков на SOS-рибосомах (см.2.2.4) эукариот, попутно обращая внимание на значительные различия с прокариотической трансляцией на 708-рибосомах.Фаза инициации трансляции начинается на 5'-кэпе мРНК (см. рис.
7.12)' с образования преинициаторного комплекса,состоящего из малой (40S) субъединицырибосомы, инициаторной тРНК, нагруженной метионином (которая отлична отметиониновой тРНК, которая узнает кодон 5'-AUG-3', находящийся внутри открытой рамки считывания), и других белков, факторов инициации. В инициациитрансляции у растений также участвуютполи(А)-хвост на З'-конце мРНК, а такжеполи(А)-связывающий белок; чем длиннееполи(А)-остаток, тем чаще происходитинициация трансляции. Образовавшийсякомплекс инициации сканирует мРНК внаправлении 5' -» 3' в поисках инициаторного кодона.
Он отличается от «внутренних» метиониновых кодонов своим окружением в последовательности (последовательность Козака. см. рис. 7.11). Как толькокомплекс инициации достигает этой позиции, большая (60S) субъединица рибосомы связывается, и синтез белка начинается.В отличие от этого, инициация трансляции у прокариот начинается с образования комплекса инициации на месте связывания рибосом, находящемся в 3—10основаниях в 5'-направлении перед старткодоном (последовательность Шайна —Дальгарно: 5'-AGGAGGU-3' или вариан-1Подчеркнем, что для инициации трансляции у эукариот нужен свободный 5'-конецмРНК, модифицированный в кэп.
При этомрибосома синтезирует один закодированный7.3.1.2. Биосинтез белковближе к 5'-концу белок. Даже если бы мРНКнесла информацию о двух белках, эукариотиПроцесс биосинтеза белка можно разческая рибосома не смогла бы транслироватьделить на:обе рамки считывания. Это свойство влияет наструктуру эукариотного генома: под одним про1мотором находится только один ген, а считыТермин «wobble» кроме смысла «качание»,ваемые мРНК всегда моноцистронны. — При«колебание» несет оттенок ненадежности, шаткости, непредвиденной случайности. — Примеч. ред.
меч. ред.7 3 Клеточные основы развития | 2 7 5Направление трансляцииРис. 7.15. Схема трансляции на рибосомеПредставлено начало синтеза полипептида на SOS-рибосоме Инициаторный кодон (светло-серый)распознается по последовательности его окружения (последовательность Козака, см рис 7 11)и образует нуклеотидные пары с антикодоном инициаторной тРНКМЕТ мРНК считывает триплет затриплетом в направлении 5 ->3 Две пептидные связи уже образованы, соответствующие тРНК покинули рибосому Третья тРНК со связанной пептидной цепью занимает Р-сайт (пептидный сайт),четвертая аминоацил-тРНК, в показанном примере нагруженная тирозином связалась с А-сайтом(акцепторный сайт) и полностью осуществила образование пары антикодона и кодона протекаетпептидилтрансферазная реакция Пептидная цепь изображена без учета стерической конформации (см рис 1 12)ты этой последовательности)1 Также у прокариот используется собственная инициаторная тРНК, однако она несет не метионин, а N-формилметионинФаза элонгации протекает у про- и эукариот очень похоже (рис 7 15) и требуетдругих белков — факторов элонгации Сосвязыванием бОБ-субъединицы на рибосоме возникают 2 сайта связывания тРНКР(пептидильный)-сайт, который сначала1Важно, что для инициации трансляции упрокариот не нужен модифицированный 5'конец мРНК, прокариотический синтез белканачинается из середины, что позволяет однойРНК кодировать несколько белков Полицистронные мРНК в свою очередь позволяют собрать несколько генов в один оперон — Примеч редзанят инициаторной тРНК, и А(акцепторный)-сайт, к которому присоединяетсявторая, комплементарная к следующему застарт-кодоном триплету, аминоацил-тРНККодон-антикодоновое взаимодействиепроисходит на 408-субъединице, синтезпептида на бОБ-субъединице с помощьюрибозима пептидилтрансферазы (функция28S- или соответственно у прокариот 23SрРНК) При высвобождении тРНК карбоксильная группа первой аминокислоты реагирует с аминогруппой второй аминокислоты, еще связанной с тРНК Следовательно, белок имеет свободную аминогруппув начале последовательности аминокислот(или соответственно у прокариот N-формиламиногруппу) Поэтому начало полипептида также называется N-конец, а завершающая часть — последовательности276| ГЛАВА 7.
ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯполипептида со свободной карбоксильнойгруппой — карбоксильный конец, или Сконец. После окончания пептидилтрансферазной реакции первая тРНК диссоциирует с рибосомой, следующая тРНК перемещается со связанным дипептидом на Рсайт, причем мРНК, соединенная с антикодоном, также перемещается (транслокация). На освободившемся А-сайте теперьпредставлен следующий триплет, и к немуприсоединяется соответствующая аминоацил-тРНК; с этого начинается очереднаяпептидилтрансферазная реакция и т.д.Элонгация аминокислотной цепи протекает у эукариот со скоростью -25 аминокислот в секунду, а у бактерий50 аминокислот в секунду. Из-за величины рибосомы N-конец возникшей цепи белка покидает рибосому только тогда, когда имеется -35—40 скрепленных друг с другомаминокислот.Когда рибосома достигает стоп-кодона,А-сайт занимается одним из трех факторов терминации (в зависимости от синтезируемого пептида), полипептид высвобождается при отделении от тРНК на Рсайте, из-за чего комплекс трансляциираспадается.
У эукариот фазы инициации,элонгации и терминации трансляции энергозависимы, в качестве источника энергии служит ГТФ. У прокариот в ГТФ нуждаются инициация и элонгация, но не терминация.Трансляция, как и транскрипция, регулируется. Экспрессия кодируемых ядромгенов находится преимущественно подконтролем транскрипции, реже — под контролем трансляции.
Трансляционный контроль должен играть роль, например, принедостатке кислорода или повреждении.Напротив, у пластидных генов контрольтрансляции является важным механизмомрегуляции экспрессии (см. рис. 7.6). Здесьучаствуют кодируемые ядром РНК-связывающие белки и расположенные в 5'-направлении перед транслируемой областьюучастки последовательности на мРНК, скоторыми связываются эти регуляторныебелки.Трансляцию можно блокировать различными ингибиторами.
Антибиотик пуромицин (см.рис. 7.14) из-за своего структурного сходства сфенилаланиновой или тирозиновой тРНК конкурирует за сайты их связывания на рибосомеи вызывает обрыв образовавшихся белковыхцепей, которые высвобождаются в виде пептидилпуромицина. Хлорамфеникол подавляет пептидил-трансферазную активность 508-субъединицы 708-рибосомы, но не бОв-субъединицыSOS-рибосомы, и поэтому подавляет трансляцию только у бактерий, пластид и митохондрий, но не трансляцию в цитоплазме. Циклогексимид, напротив, ингибирует пептидилтрансферазу 608-субъединицы, но не 50S-cy6bединицы, и тем самым подавляет цитоплазматический синтез белка.Высвобождаемая рибосомой полипептидная цепь еще биологически не активнаи переводится в активную-форму толькоблагодаря дальнейшим процессам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
