Диссертация (1145766), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Тем не менее, делеция одного из генов,TEF3 или TEF4, снижает точность трансляции, что проявляется как нонсенссупрессия. Сверхэкспрессия гена TEF4 имеет обратный эффект – повышаетэффективность терминации на стоп-кодонах (см. Valente and Kinzy, 2003).Показано, что мутации в гене TEF5 могут вести себя по-разному взависимости от того, в каком домене они локализованы (см.
Valente and Kinzy,242003). Мутации в ГТФ-связывающем домене приводят к повышениюэффективности терминации на всех трех стоп-кодонах. Однако, замена F163А ваминоацил-тРНК-связывающем домене обладает другим проявлением: умутантовсниженаскоростьроста,общаяскоростьтрансляцииичувствительность к антибиотикам, однако, не было обнаружено влияния наэффективность нонсенс-супрессии (Carr-Schmid et al., 1999b).У высших эукариот, помимо eEF1Bα и eEF1γ, в комплекс eEF1B входитеще третий фактор с собственной функцией обмена нуклеотидов. Умлекопитающих он получил название eEF1Bδ, а у растений — eEF1Bβ (LeSourd et al., 2006).Фактор элонгации трансляции 2 (eEF2), являющийся гомологомбактериального фактора EF-G, ГТФ-зависимо осуществляет транслокациюпептидил-тРНК из А- в P-сайт рибосомы (см. Kaul et al., 2011). Регуляция eEF2происходит в результате фосфорилирования/дефосфорилирования киназой,получившей название eEF2-киназа, активность которой зависит от ионовкальция и кальмодулина.
Кроме того, на активность eEF2 влияет MAPкиназный и TOR -сигнальные пути (см. Kaul et al., 2011). У дрожжейсахаромицетов фактор eEF2 кодируют два идентичных гена: EFT1 и EFT2 (от«Elongation Factor Two») (Perentesis et al., 1992), однако промотор EFT2 в 2,5раза активнее, чем промотор EFT1 (Veldman et al., 1994).У дрожжей и высших грибов обнаружен еще один фактор элонгациитрансляции - eEF3, который, в отличие от eEF1 и eEF2, использует энергиюАТФ. Дрожжевые факторы eEF1 и eEF2 способны заменять соответствующиефакторы элонгации трансляции млекопитающих в системе in vitro приосуществлении синтеза белка на рибосомах млекопитающих.
При этом, eEF1 иeEF2 млекопитающих способны осуществлять синтез белка только вприсутствии eEF3 (Skogerson and Engelhardt, 1977). Гомологи этого фактора ненайдены у других организмов, кроме грибов. При этом, до сих пор неясно,почему наличие фактора eEF3 необходимо для процесса трансляции именно нарибосомах грибов (см. Dever and Green, 2012).25Показано, что замена, локализованная между двумя АТФ-связывающимидоменами, снижает АТФазную активность eEF3, что приводит к повышениючувствительности к действию аминогликозидных антибиотиков (Anand et al.,2003). Также к снижению АТФазной активности приводят мутации в областиуникальной инсерции хромодомен-подобного участка, который, как считается,играет важную роль в связывании eEF3 с рибосомой (Sasikumar and Kinzy,2014).
Такая повышенная чувствительность к антибиотикам приводит кзначительному снижению синтеза тотального белка при пермиссивныхусловиях. Тем не менее, влияние eEF3 на эффективность считывания стопкодонов как значащих in vivo пока не показано.Элонгация и терминация трансляции — конкурирующие между собойпроцессы, поэтому нарушения в работе компонентов элонгации трансляциимогутприводитькувеличениюэффективностиработыкомпонентовтерминации трансляции и наоборот. В связи с этим, для правильного и точногодекодирования информации, заложенной в молекуле мРНК, необходим балансэтих процессов и слаженная работа всех компонентов аппарата трансляции.1.5.4.
Мутации по факторам терминации и считывание стоп-кодоновТерминация трансляции происходит при попадании в А-сайт рибосомыодного из трех стоп-кодонов — UAA, UAG или UGA. При этом факторытерминации трансляции, осуществляющие гидролиз связи между пептидилтРНКиполипептиднойцепью,конкурируютсаминоацил-тРНКзавзаимодействие со стоп-кодонами. На этом основана гипотеза «молекулярноймимикрии», согласно которой факторы терминации трансляции первого классапредставляют собой «белковые аналоги» молекул тРНК (Ito et al., 1996;Nakamura and Ito, 2011).
На основе данных рентгеноструктурного анализа eRF1человека были выявлены три домена: N, M и С, которые пространственнонапоминают антикодон, аминоацил-акцепторный стебель или Т-стебель26молекулы тРНК, соответственно (Song et al., 2000) (рисунок 2). Причина такогосходства в пространственной организации различных по химической природемолекул (белков и тРНК) объясняется тем, что они взаимодействуют с одним итем же сайтом рибосомы (А-сайтом) и, следовательно, их структураопределяется стереохимическими параметрами рибосомы.Рисунок 2.
Пространственная структура eRF1 человека (A) и тРНКPheдрожжей (Б) (по Song et al., 2000, с изменениями). Указаны домены eRF1 ифункциональные центры eRF1 и тРНК.Факторытерминациитрансляциихарактеризуютсявысокойконсервативностью и обнаруживают высокую степень гомологии у различныхорганизмов (Frolova et al., 1994). Однако, в отличие от низших эукариот, длякоторых характерно наличие только одного фактора eRF3, у млекопитающихeRF3 состоит из двух изотипов — eRF3a и eRF3b, которые кодируют геныGSPT1 и GSPT2, соответственно (Hoshino et al., 1998; Zhouravleva et al., 2006).Вероятно, GSPT2 возник в результате ретротранспозиции транскрипта GSPT1 вгеном (Zhouravleva et al., 2006).27У дрожжей факторы терминации трансляции eRF1 и eRF3 кодируютсядвумя жизненно-важными генами SUP45 и SUP35, соответственно.
Белок Sup45(eRF1), относящийся к факторам терминации трансляции 1 класса, распознаетвсе три стоп-кодона в А-сайте рибосомы (Frolova et al., 1994). После узнаваниякодона-терминатора Sup45p катализирует гидролиз пептидил-тРНК, и вновьсинтезированныйполипептидвысвобождаетсяизрибосомы.Фактортерминации II класса — Sup35p (eRF3) — содержит ГТФ-связывающие доменыи стимулирует активность Sup45p при участии ГТФ (Stansfield et al., 1995;Zhouravleva et al., 1995). Вместе с тем, терминация трансляции in vitro можетпроисходить и без участия Sup35p и ГТФ (Frolova et al., 1994).
Несмотря на это,Sup35p в значительной степени стимулирует реакцию гидролиза ГТФзависимым способом даже при низкой концентрации стоп-кодонов (Zhouravlevaet al., 1995; Frolova et al., 1996). Поэтому нельзя исключить, что in vivo процесстерминации протекает более сложно, чем в упрощенной системе терминации invitro, и требует взаимодействия Sup45p и Sup35p. Предполагают, что этовзаимодействие приводит к изменению конформации Sup35p, что индуцируетего ГТФазную активность (Frolova et al., 1996).Ген SUP45 содержит открытую рамку считывания длиной в 1311 п.н.(Breining and Piepersberg, 1986). Как уже было сказано выше, в белке Sup45выделяют 3 домена. N-домен «соответствует» антикодоновому стеблю тРНК иотвечает за узнавание стоп-кодонов.
Мутации в этом участке приводят кизменению узнавания терминирующих кодонов (Вertramet al., 2000;Москаленко и др., 2004). M-домен, напоминающий акцепторный участок тРНК,необходим для взаимодействия с пептидил-тРНК. С-домен, «соответствующий»вариабельной петле в структуре тРНК, отвечает за взаимодействие с факторомSup35p и, возможно, другими белками (Stansfield et al., 1995; Zhouravleva et al.,1995; Song et al., 2000; Frolova et al., 2002). С помощью последовательныхделеций аминокислот в этом домене и анализа полученных мутантов выявленучасток с 411-ой по 418-ю аминокислоту, непосредственно взаимодействующийс Sup35p (Eurwilaichitr et al., 1999).28В N-домене выделяют два мотива, участвующие в распознавании стопкодонов.NIKS(Asn-Ile-Lys-Ser)–высококонсервативныймотив,локализованный в пределах с 58-ой по 61-ую аминокислоту (Chavatte et al.,2002; Frolova et al., 2002; Ito et al., 2002) и YXCXXXXF (Tyr, Cys и Phe) мотив(Seit-Nebi et al., 2002), локализованный в пределах со 122-ой по 128-ую у S.cerevisiae.
Согласно современным представлениям, эти мотивы вовлечены внепосредственное распознавание стоп-кодона молекулой eRF1 (см. Dever andGreen, 2012). Мутации в этих мотивах приводят к снижению способностисчитывать стоп-кодоны (Ito et al., 2002; Seit-Nebi et al., 2002).В M-домене выделяют консервативный мотив, состоящий из трехаминокислот GGQ (Gly-Gly-Gln), который, вероятно, стимулирует гидролизпептидил-тРНК. Мутации в этом мотиве приводят к нарушению способностиeRF1 стимулировать гидролиз пептидил-тРНК (Frolova et al., 1999; Song et al.,2000).
При этом все три аминокислотных остатка в GGQ мотиве необходимыдля стимулирования гидролитической активности пептидил-трансферазногоцентра, однако этот мотив не вовлечен в распознавание кодонов или вовзаимодействие с рибосомой и eRF3 (Song et al., 2000).C-домен вовлечен во взаимодействие с фактором eRF3. В этом доменетакженайденконсервативныйучастокGFGGIGG/A,обнаруженныйуразличных эволюционно отдаленных видов. Предполагается, что участок с 411ой по 418-ую аминокислоту фактораeRF1 дрожжей необходим длявзаимодействия с фактором eRF3 (Eurwilaichitr et al., 1999).Нонсенс-супрессорные мутации в гене SUP45, в основном затрагивают Nтерминальную часть молекулы Sup45p (Bertram et al., 2000; Москаленко и др.,2004).
Однако, M- и C-домены белка Sup45 также могут содержать нонсенссупрессорные мутации (Bertram et al., 2000; Москаленко и др., 2004). Крометого, показано, что делеция 32-х аминокислот на С-конце Sup45p летальна дляклетки, в то время как делеция 19-ти аминокислот приводит к нарушениютерминации in vivo и к повышению эффективности нонсенс-супрессии(Eurwilaichitr et al., 1999).29Нонсенс-мутации в гене SUP45 не являются летальными, поскольку умутантов присутствует полноразмерный белок Sup45, хотя и в меньшемколичестве по сравнению с диким типом. Очевидно, для поддержанияжизнеспособности клетки достаточно низкого уровня белка Sup45 (Moskalenkoet al., 2003).Ген SUP35 содержит открытую рамку считывания длиной в 2055 п.н.(Kushnirov et al., 1988). Белок Sup35 также состоит из трех доменов. Границымежду доменами соответствуют положению трех стартовых кодонов ATG внуклеотидной последовательности гена SUP35, находящихся в одной фазесчитывания (Kushnirov et al., 1988).Жизненно-важный С-домен (254-685 а.к.) характеризуется высокойстепенью сходства с фактором элонгации eEF1α (Kushnirov et al., 1988).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
