1625914757-8aba282c54d2a3a371a92e361d6fe93d (843812), страница 20

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

Этот белок крайне нестабилен(хотя частично стабилизируется белковым продуктом гена cIII, первого изранних генов, лежащих за терминатором tL1) и подвержен гидролизу многими клеточными протеазами. Если, например, клетка-хозяин растет набогатой среде, то литический путь развития является более выгодной стратегией для бактериофага, поскольку позволяет за короткое время произвести большое число потомков и заразить соседние клетки.

Если же средабедная, то фагу выгоднее перейти в лизогенное состояние и активироваться, когда хозяин вновь попадет в богатую среду. Богатая среда, как правило, усиливает метаболизм клетки-хозяина, при этом синтезируется многоактивных протеаз, которые разрушают белок cII; в случае же бедной средыон существует дольше.

Белок cII представляет собой активатор транскрипции с промотора PRE, расположенного непосредственно за терминаторомtR1 и направленного в ту же сторону, что и промотор PRM. С промотора PREсинтезируется более длинная мРНК гена cI, чем с промотора PRM, котораясодержит последовательность Шайн – Дальгарно и транслируется эффективно. Кроме того, транскрипция с промотора PRE направлена навстречутранскрипции гена cro с промотора PR и препятствует ей. Таким образом,при сравнительно высоком содержании белка cII в клетке низок уровеньбелка Cro, зато накапливается репрессор cI, который препятствует транскрипции ранних генов с промотора PR (эти гены ответственны за репликацию фага), но способствует транскрипции с промотора PRM своего собственного гена и лежащих за ним предраннего гена-антитерминатора N, генаcIII, продукт которого стабилизирует белок cII, и ранних генов att, int и xis,отвечающих за интеграцию и развитие по лизогенному пути.

Если же белок cII активно гидролизуется протеазами, транскрипция с промотора PREне идет, и с промотора PR активно экспрессируется ген cro. Белок Cro также представляет собой репрессор, который ингибирует транскрипцию спромоторов PRM, PR и PL. Однако промотор PR ингибируется слабее других, что позволяет синтезировать некоторое количество антитерминатораQ и запустить транскрипцию с промотора PR1.

Отсутствие транскрипции спромоторов PRE, PRM и PL вместе с активной транскрипцией с промотораPR1 обеспечивают выбор литического пути развития.Активностью клеточных протеаз объясняется и активация профаговобратно в литический путь развития. При помещении клеток в богатуюсреду усиливается деградация белка cI. Поскольку его уровень из-за неэффективной трансляции низок, это позволяет частично дерепрессироватьпромоторы PR и PL и запустить программу литического цикла. Интересно,что активация профага  может происходить и при УФ-облучении: в этомслучае белок RecA активирует аутопротеолитическую активность cIрепрессора точно так же, как в случае LexA-репрессора; фаг переходит влитический цикл, чтобы «спастись» из гибнущей клетки-хозяина.131II.10.

Посттранскрипционная модификация РНКБактериальные мРНК начинают транслироваться еще до того, как закончился их синтез, по мере появления наружу из активного центра РНКполимеразы. Трансляция эукариотических мРНК происходит в цитоплазме, и они подвергаются множественным посттранскрипционным модификациям в ядре до экспорта в цитоплазму. К числу этих модификаций относятся прежде всего сплайсинг – удаление из пре-мРНК последовательностей, соответствующих интронам, а также кэппинг и полиаденилирование.Сразу после начала транскрипции фермент гуанилилтрансфераза катализирует добавление на 5’-конец мРНК особой структуры – кэпа(рис. 150). Кэп представляет собой остаток Guo, присоединенный своим5’-положением к трифосфатной группе, изначально находившейся на 5’конце мРНК.

После этого фермент гуанин-7-метилтрансфераза метилируетоснование Gua в кэп-структуре по положению N7, а другой фермент, 2’-Oметилтрансфераза, метилирует гидроксильную группу в положении 2’бывшего первого NTP в составе мРНК. Получившаяся структура (кэп-1)может затем метилироваться по тому же положению бывшего второгоNMP в составе мРНК (кэп-2); также, если первым NTP был ATP, иногда всоставе кэп-1 метилируется положение N6 его основания Ade.Рис. 150. Кэп-структуры мРНК эукариотПосле окончания синтеза РНК фермент поли(A)-полимераза добавляетк ее свободному 3’-концу ~200 звеньев AMP; этот процесс не зависит отматрицы ДНК. Сигналом для добавления служит последовательностьAAUAAA, за которой следует GU-богатый участок.

С последовательно132стью AAUAAA связывается белок CPSF, с GU-богатым участком – белокCstF, а затем к этому комплексу присоединяется эндонуклеаза CFI/CFII,которая вносит разрыв между последовательностью AAUAAA и GUбогатым участком. Поли(A) затем связывается белком PABP (poly-Abinding protein), один мономер которого приходится на ~10–20 звеньевполи(A). Как полиаденилирование, так и кэппинг значительно увеличивают время жизни мРНК в клетке эукариот и облегчают инициацию еетрансляции.Рис.

151. Организация гетерогенных ядерных (гя) рибонуклеопротеиновых комплексовРис. 152. Консенсусная последовательность экзон-интронной границыНепосредственно после транскрипции пре-мРНК эукариот (которуюиногда называют гетерогенной ядерной РНК, гяРНК) находится в составеRNP-частиц (ribonucleoprotein particles). Коровая частица RNP состоит избелков A1, A1, B1, B2, C1 и C2, с которыми ассоциированы до 20 вспомогательных белков (рис.

151). RNP-частицы передают гяРНК на сплайсеосому – рибонуклеопротеиновый комплекс, состоящий из ~20 белков и пятималых РНК (U1, U2, U4, U5 и U6), организованный в snRNP-частицы(small nuclear ribonucleoprotein particles), в которых осуществляется сплайсинг. Границы интронов и экзонов содержат консенсусные последовательности, причем 5’-граница интрона всегда отмечена динуклеотидом GU, аего 3’-граница – динуклеотидом AG («правило GU/AG», рис. 152).

Присплайсинге происходит трансэстерификация с нуклеофильной атакой неподеленной парой электронов атома кислорода 2’-гидроксильной группыабсолютно консервативного звена AMP, находящегося внутри интрона нарасстоянии 18–40 нуклеотидов от его 3’-границы в консенсусной последовательности Py80NPy87Pu75A100Py95, по атому фосфора звена GMP на 5’133границе интрона (рис.

153). При этом образуется интермедиат в формелассо, в котором эти звенья GMP и AMP соединены фосфодиэфирной связью 5’2’. Далее образовавшийся 3’-ОН-конец РНК, соответствующий 3’концу экзона, предшествующего удаляемому интрону, осуществляет вторую реакцию трансэстерификации с участием фосфата, соединяющего 3’концевой GMP интрона и 5’-концевой NMP экзона, следующего за удаляемым интроном. Таким образом, два экзона соединяются, а интрон вырезается в виде лассо-структуры, которая затем гидролизуется клеточнымиРНКазами.Рис.

153. Сплайсинг РНК с образованием лассо-интермедиатаПо механизму вырезания интроны делятся на три группы. Интроныядерной группы, в которую входит подавляющее большинство интроновэукариот, вырезаются с участием сплайсеосомы, одна из малых РНК которой (U1) частично гомологична консенсусной последовательности в начале интронов. Сплайсеосома по очереди связывается с разными участкамиинтрона и осуществляет последовательные реакции трансэстерификации.Интроны групп I и II, существующие в геномах некоторых органелл, бактерий и ядерных геномах низших эукариот, способны к аутосплайсингу,который катализируется исключительно самой молекулой РНК (такие каталитические РНК называются РНКзимами). При этом в случае интроновгруппы II нуклеофильной группой в первой реакции трансэстерификациитакже служит 2’-OH-группа одного из внутренних звеньев AMP интрона, ав случае интронов группы I – 3’-OH-группа свободного гуанинового мо134нонуклеотида (GTP, GDP, GMP, Guo или dGuo), связывающегося сРНКзимом.

Вторая реакция трансэстерификации протекает так же, как идля ядерных интронов. Поэтому вырезанный интрон группы I имеет форму кольца, а интрон группы II – форму лассо. В еще более редких случаяхвнутри интрона может находиться экзон, кодирующий специальный фермент матюразу, которая осуществляет вырезание интрона.Помимо описанных процессов, мРНК иногда подвергается редактированию, в ходе которого ферменты-дезаминазы изменяют ее первичнуюпоследовательность, например, превращая некоторые строго определенные основания Cyt в Ura или Ade в гипоксантин.II.11. Синтез белка по матрице РНКФормально генетический код представляет собой набор правил для«перевода» последовательности нуклеотидов мРНК (или соответствующейпоследовательности кодирующей цепи ДНК) в последовательность аминокислот белка.

Поскольку для «записи текста» последовательности ДНК иРНК используются только четыре «символа» (A, C, G и T в случае ДНК), ав белках встречаются 20 аминокислот, ясно, что каждая аминокислотадолжна кодироваться последовательностью из не менее чем трех нуклеотидов (при использовании двух нуклеотидов существует только 42 = 16возможных их комбинаций, при использовании уже трех нуклеотидов –43 = 64 возможных комбинаций). Также понятно, что при использованиитрех или более нуклеотидов для кодирования одной аминокислоты генетический код должен быть вырожденным, т.

е. некоторые аминокислотыдолжны кодироваться не одной, а несколькими комбинациями нуклеотидов.Сейчас известно, что генетический код является триплетным (каждаяаминокислота кодируется триплетом – последовательностью из трех нуклеотидов), коллинеарным (последовательность аминокислот в белке и соответствующих им триплетов в кодирующей последовательности ДНКсовпадает), непрерывным (последовательные аминокислоты кодируютсяпоследовательными триплетами без вставок между ними) и неперекрывающимся (последовательные аминокислоты кодируются последовательными неперекрывающимися триплетами). Триплетная природа генетического кода была доказана в 1961 г.

Ф. Криком и С. Бреннером в серииопытов по супрессии мутаций гена r фага T4, вызванных акридиновымикрасителями. При помощи тонкого рекомбинационного картирования мутаций, восстанавливающих дикий фенотип мутантного фага T4 rIIB, Крики Бреннер показали, что в большинстве случаев восстановление дикогофенотипа происходит не из-за истинной реверсии исходной мутации, а врезультате появления второй мутации поблизости от исходной. Проанализировав большое число мутантных фагов, они разделили их на две группы,135условно обозначенные (+) и (–).

Характеристики

Список файлов книги