Эйген, Шустер - Гиперцикл. Принципы самоорганизации макромолекул - 1983 (947301), страница 40
Текст из файла (страница 40)
К сожалению, в нашем распоряжении не было последовательности алании-специфичной тРНК для кодона ОСС. Если сравнить этот вид тРНК, имеющей антикодои зл(1СгС, с соответствующей тРНК для валина с антикодоиом злПАС, то мы обнаружим большее сходство с последней тРНК, чем той, которая изображена на ри- б б и Ю бб Эб бб осввоААОАоспсдоаавоа АодвсдсодссООоссддоо 6ООООСАОАЗСОСА6С066В А6АОСОССООСООЪОСАС6С 6ВЯВСВОЗА6ООСА60С6600 АОААОАССООССОООСАС6С 6СВОССОВА6СОСА6006600АВАОСАССАССОО6АСАОвв бб М бб бб 70 Гб ОС666РОСВСОАВТЯС6АООСОСООООСССОСОССА Аоод 66ОС О осоотцсоАОС с с ос о сосО сссд с си АовввЪ Осв ссоотвсодов ссс в с)ссоООссоссл Оовообв ОсооО оотясоАоО сс А с О своАсо с А с сА Рис.
55, Сравнение последовательностей тРНК для О!у, Л!а, Лзр и Ча!, К сожалению, последовательность тРНК"", соответстауюшая кодону ОСС, пока неизвестна. Возможно, сходство между тРНК дпя О1у н А1а было бы еше больше а случае прас вильной последовательности, которая соответствует антнкодону ОСС (о том, что зто так, можно судить' на основании сходства между двумя последовательностями для А(а н Ча(, которые относятся к антикодонам б()ОС и *()ЛС соответственно). Этн последовательности показывают, что спаренные области состоят в основном нз ОС-пар н что близкое сходство говорит о родстве между О(у/А1а и Лзр!Ча( (см.
5 в положении 3 для Лзр и Ча( вместо Б для О!у и А1а идя вставку а между положениями 20 и 21 для Азр н Ча)). А — аденозин, 'А = 2МА— Н(2)-метяладенознн, С вЂ” цнтндяи, 0 — 5,б-днгидроурнднн, В— гуанозин, . бв = 7МΠ— Н (7)-метилгуанознн, (г = Ч' — псевдоурнднн, 5 — тиоурндии, Т вЂ” рнбозидтимян, () — уридин, б() = = 5АΠ— 5-окснацетнлурнднн. сунке (совпадают 57, а не 54 положения), Следовательно, правильная тРНКгы с антнкодоном ООС может иметь не 44, а большее число совпадений с приведенной на рисунке глициновой тРНК.
Если не принимать во внимание этот «физический недостаток», то можно сделать вывод, что 1) все приведенные последовательности совпадают в более чем в половине положений (33 совпадения, если включить «неправильиый» А!а, нли 4! совпадение для О1у, Азр и Ча!); 2) подгруппа О!ууА!а отличается несколькими особенностями от подгруппы Азр/Ча! (тиоуридии «5» вместо () в положении 8, вставка 5,6-дигидро-П между положениями 20 и 21; 3) все приведенные последовательности имеют явный избыток О и С по сравнению с А и 1) (или их производными), особенно в двухцепочечных участках.
Часть В. Реаяыстыческыа гылерцыкя гз4 Х тп Десять волросов Далее, сравнение с последовательностями других тРНК показывает, что эти особенности — хотя они определенно не редки и для большинства других тРНК вЂ” особенно сильно выражены для данной группы. Сходство так же велико, как и для разных адапторов одной и той же аминокислоты в одном и том же организме.
Один факт особенно красноречив. Если сравнить последовательности двух адапторов, имеющих комплементарные антикодоны (например, для Азр и Ча!), то совпадение между обеими плюс-цепями тРНК будет гораздо более полным, чем между одной плюс- цепью (если читать от 3' к 5') и другой минус-цепью (если читать от 5' к 3').
Действительно, если сравнить таким образом плюс- и минус- цепи одной и той же тРНК, то соответствие окажется лучшим. Эти соответствия являются выражением замечательной внутренней симметрии тРНК, при которой антикодон располагается почти точно в середине последовательности и тем самым образуется симметричная двумерная структура, Мы можем считать это свойство указанием на то, что тРНК возникла очень рано как независимая репликативная единица.
Требование того, чтобы плюс- и минус-цепи имели сходную структуру, важно, лишь если они представляют собой независимые репликативные единицы, а ие интегрированы структурно с образованием длинной геномной последовательности, как это имеет место теперь. Такая же ситуация характерна и для фаговых РНК или их вариантов, которые размножаются в виде отдельных репликативных единиц (78). С другой стороны, адаптация тРНК к общему аппарату вызвала, вероятно, общие отклонения от необходимой вначале симметрии, Тот факт, что зеркальные копии плюс- и минус-цепей одной и той же тРНК обнаруживают больше симметричного сходства, чем зеркальные копии плюс- и минус-цепей тРНК с комплементарными антнкодонами, позволяет думать, что обе тРНК эволюционно развились как мутанты одной н той же цепи, а не двух комплементарных цепей.
Тогда можно сделать вывод, что современные адапторы для кодонов ООС(О!у), ОСС(А)а), ОАС(Азр) и ОУС(Ча!) возникли изодного квазивида как мутанты с одной ошибкой, происходящие от общего предка. Однако исходной симметрии было недостаточно (а почему ее должно быть достаточно)) для того, чтобы адапторные функции могли возникнуть у плюс- и минус-цепей данной РНК. ХЧ!.6. Как в информационной РНК могли возникнуть кодонные паттерны без запятых7 Первые мРНК были, вероятно, идентичны первым адапторам (или их комплементарным целям).
Действительно, функции адаптора и мРНК предполагают структурное соответствие. Каким бы ни был кодонный паттерн в последовательности мРНК, он должен иметь свою комплементарную реализацию в адапторе. Для примитивных систем такое требование легче всего выполнить, используя общий структурный паттерн для обоих типов молекул: чтобы первые адапторы были минус-цепями первых мРНК (еслн считать, что плюс-цепью по определению всегда является мРНК) и чтобы определенная симметрия структуры позволяла и плюс- и минус-цепям узнаваться одной и той же репликазой. Первые длинные молекулы РНК были обогащены О и С, что является следствием отбора, основанного на критериях структурной стабильности и точности копирования. Молекулы с общим кодонным паттерном — таким, как ООС/СтСС вЂ” требуют инструкции в виде затравки (например, могут использоваться катализаторы илн имеющиеся открытые петли РНК) с последующей внутренней дупликацией.
Это неизбежно приведет к образованию структур, содержащих по меньшей мере два кодонных паттерна с внутренней комплементарностью, например 5'ООСЗ' и 3'СССт5'. Существует хороший пример, показывающий эффективность дупликации внутреннего паттерна при синтезе де почо и усиление последовательностей РНК фаговыми репликазами. Если Яа-репликазу лишить всяких матриц, то она начинает «связывать» друг с ХУА Лгсять еопросое 236 Часть В. Ргплысгпчгский гиперцикл рррООООАссссссООАА000666ЯсОА860606660Ассцсве)А06 р рр6666ССССССССВАА 000606800АА 0860666ССССД/0601!06 ОВАОЦ ЦСВА ССО !!ОА СО А О!1СА0600сс! А8 СОСС100 СОСОСОСгз 06800ЦСОССС6868СОААСССС666СОАА ССССЦЦСОСВААСС чо аоо аа ССАООЦОАСОССиСОГЭОА ЯОАО60808АССЦ0060806ик)006 СС 860808800!Д!СОСОАА 6806СССССССЦ0СОЦ0 СОЦццс66 во па ча ао СОАСОСАСОЯВААССОССАС0008СЦЦСОСЯОСОЫООСССЦЦСО СОААО!ха СОСОЯАСССсьд!С ВССССП1!СОСССС6866СССЦОСО ага ~ао аао мо С6САОСССОСЦОСОСОА86!авдсссс СОАА66606600СССС С ОААС СССС С Ц ГЭСОСОААЮ68 С С С С СОААВ6666688 СС СС Рвс.
67. Сопоставление последовательности миди. варианта (по Спигелману и др.) с искусственной последовательностью, состоящей из блоков ССС(С) и ()()СС и из комплемеитарных блоков 888(8) и ССАА. Совпадение в 169 положениях из 2!8 позволяет предположить, что миди-вариант — это продукт, образованный бе пото ферментом Ой-репликааэй, которая имеет сайты узнавания для ССС(С) и ()1)С8 (Ег Тп), Кинетика синтеза де пото показывает, что в ферментативных сайтах узнавания образуется тетрамер, после чего происходит какое-то внутреннее самокопирование со случайными замещениями.
Этот конкретный миди-вариант обычно выигрывает конкуренцию со всеми имеющимися последовательностями и поэтому является, вероятно, наиболее эффективной матрицей. Данны(а пример показывает, как в процессах примитивного копирования могут возникать однородные паттерны. другом свои собственные затравки, которые она затем дуплицирует и избирательно усиливает, пока наконец не образуется однородная макроскопическая популяция последовательностей РНК с длиной несколько сотен иуклеотидов. В других условиях среды получаются другие (но тоже однородные) популяции последовательностей [8].
Спигелман, Миллз и их сотрудники определили последовательности нескольких таких «миди-вариантов», которые всегда содержат специфический сайт узнавании для Яа-репликазы [78]. Последующие эксперименты пролили свет на механизм этого синтеза бе помо, показав, что небольшие фрагменты, соответствующие последовательностям, которые узнаются ферментом, синтезируются как затравки, а затем внутренне дуплицируются и избирательно усиливаются.
Более ранние исследования [22] показали, что фермент может узнавать, в частности, последовательности ССС (С) н (ЛАССО. )Л)ССг соответствует последовательности ТарССг, общей для всех тРНК и специфически взаимодействующей, как известно, с рибосомным фактором элонгации ЕР Тц, который является субъединицей комплекса ()8-репликазы. Сопоставление миди-варианта с последовательностью, состоящей исключительно из двух упомянутых олигонуклеотидов и комплементарных им СгСгб(П) и СОАА, выявляет совпадение в более чем 75$ положений, что говорит об эффективности внутреннего копирования последовательностей-затравок (рис. 57). Аналогичные соображения можно высказать и о первичных механизмах образования однородных паттернов.
Если среди многих паттериов появился 5'СэОС/5'ПСС и, возможно, также 5'ПАС!5'ЙПС, то эти паттерны в информационной РНК могли породить воспроизводимую трансляцию по механизму Крика и др. [3] и приобрести способность селективно усиливаться с помощью своих воспроизводимых продуктов трансляции. Хт(1.7. Какими были первые функционально активные белкиу Простейший белок мог быть гомополипептидом, например полиглицином. Имел ли он какую-нибудь каталитическую активность? На этот вопрос могут и должны дать ответ эксперименты. Гетерогенные последовательности с достаточно большим числом остатков — скажем, 15 — ЗΠ— способны к образованию р-слоя, имеющего активный центр, в котором юнцевая карбоксильная группа фиксирована в определенном положении вблизи концевой амииогруппы (рис, 58).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
