Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Из всех имеющихся в клетке тРНК только тРНКиеи может участвовать в образовании инициаторного комплекса. Следующий кодов, стоящий в последовательности мРНК сразу после инициирующего А(ЗО-колона, попадает в А-участок, где может происходить его взаимодействие с аминоацил-тРНК, несущей подходящий антикодон. Следующая стадия синтеза полипептида представляет собой многократное повторение цикла присоединения очередной аминокислоты к растущей полнпептидной цепи. Это так называемая стадия элонгации, для осуществления которой в случае прокариот необходимо участие двух белковых факторов — ЕГ-Тп и ЕГ-б.
Аналогичные факторы элонгации эукариотических клеток называются ЕГ-1 и ЕГ-2. Фактор элонгации ЕГ-Тп в комплексе с кофактором ОТР связывается с любой амнноацил- !1. Передача информации в клеитках л Сногюдиыекомпоненты Малая субьединида рибосомы и Иниоиаторный комплекс 1Г' ПТР ляет А.кормил метионил. ,РНКМы П АС 11А С фф (ГЕ2)-(нтр АБ С 1Мк Матричная РНК Полностью собранная рибосо Р.т.
А.ь .1хеьс-т )зчя-с ток т а сток а т 50з Рис, 11.10. Образонанис целой рибосомы протекает через инициагорный комплекс при участии трех белковых факторов инициации (1Г). Необходимая энергия поставляется за счет гидро- лиза ОТР. Бодыяая субъединида рибосомы С:) О Я~ Я!) Я$ тРНК, за ясключением )ч)-формилметионнл-тРНКМ". ЕЕ-Тп является одним из основных белковых компонентов прокариотических клеток (в Е. сей его содержание составляет до 6% от суммарного клеточного белка).
Вероятно, аминоацил-тРНК постоянно находятся в комплексе с ЕРТп и в свободном виде практически не существуют. Комплекс аминоацил-тРНК:ЕГ-Тп: ОТР связывается с А-участком рибосомы, при этом в зависимости от находящегося в А-участке кодака будет связываться именно та аминоацил-тРНК, антикодон которой окажется комплементарным кодону, то есть сможет образовать с ним эффективную систему водородных связей.
Затем происходит высвобождение из комплекса фактора ЕГ-Тп, сопровождающееся гидролизом ОТР— ОРР + Рп После того как подходящая аминоацил-тРНК связалась с А-участком, происходит образование пептидной связи при участии пепитидилпсрансферазы — фермента, входящего в состав большой рибосомной субьединицы. Остаток формилметионнна переносится с тРНК; "на ХНа-группу следующего аминокислотного остатка, находящегося в виде аминоацил-тРНК в А-участке. При этом образуется пептидил-тРНК (рнс. 11.11). Энергия, необходимая лля этого процесса, по-видимому. Экспрессия генетического материала 46 А Полностмо собранная рнбосома Б Заполнен А.учаспж В Образовалась пептндная связь )шт.:) .Рч мРПК ег-тн А,„ Л 1 Р)ш Растущаяполнпеппщная цепь что растущая полипептидная цепь выходит через отверстие в большой субъединице ри- босомы.
(Но ВеглаЬен С., )лт)сед.АЕ !982. Ргос. Хаг. Асад. Ес). 1)ЕА, 79, 3111.) 5 Пеппццщ гранс- фераза Рис. 11.11. А — Г. Циклический процесс обра- зования пептидной связи Д. Изображение рибосомы, связанной с мРНК, выполненное иа основе данных электронной микроскопии высокого разрешения. Обратите внимание, Г Осуществилась траислокзцня РФВ О йгЩ)/ЦА .фЯ возникает за счет гидролиза связи ))-формнлметионина с тРНКм". В следующем этапе — транслокации-принимает участие фактор ЕР-О в комплексе с ОТР, при этом происходит расщепление ОТР— О)лР + + Р,. Рибосома продвигается вдоль мРНК на расстояние, соответствующее одному кодону, таким образом, что пептидил-тРНК переходит в Р-участок, освобождая А-участок.
После этого А-участок занимает следующая аминоацил-тРНК, несущая антикодон, соответствующий кодону мРНК, который на данном этапе находится рядом с этим участком. Транслокация сопровождается диссоциацией деацилированной тРНКм" от рибосомы. Многократное повторение рассмотренного элементарного цикла, включающего пептидилтрансферазную реакцию и последующее передвижение рибосомы вдоль мРНК на один кодаи, привопит к постепенному росту полипептидной цепи, аминокислотная последовательность которой обусловлена последовательностью кодонов в мРНК. По мере того как одна рибосома продвигается вдоль мРНК, инициирующий участок цепи высвобождается, на нем происходит сборка следующего активного рибосомного комплекса и на той же матрице снова начинается синтез полнпептида.
При взаимодействии нескольких активных рибосом с единичной молекулой мРНК образуется цолирибосома или полисома (рис. 11.!2). Полипептидный синтез по данной матрице продолжается до тех пор, пока в А-участке не окажется терминаторный кодаи мРНК. Обычно терминация трансляции может задаваться тремя различными кодонами-Г)АА, Г)АО и Г)ОА. Последовательность оснований в этих кодонах узнается специализированными белковыми факторами терминации. У Е, сой имеются два таких белка — йр! и йр2; первый узнает кодоны 11. Лередача информации в клетках Рис. 11.12.
Несколько 703-рибосом Е. соН, продвигающихся вдоль образующейся цепи мРНК Гто есть в процессе синтеза самой мРНК) формируют так называемую полисо- му. (Соцггезу оГ РгоГ. Вагбага Нага)са!о, 11цпегзйу оГ СаИопнв, !гегае, авд РгоГ. Озсаг 1.. Мй)ег, 1г., 1)ц!чегв!гу оГ Ч!гй!ц!а) Экспрессия генетического материала Б Саяаыаание афактсра с А.участком Л Термннаторный колон напротии А.участка Белкоиай факюр тсрмииапии ( Кфактор) 5' ф~ О)й О15 С)у ссолиалия рибосомы В Высаобокление синтеаиропанното полипептила Свободная трнк / с / 5' т токе 3 т ! 1 1 1 5 ноас ° А1а Сиободиый полипептил Яу Рис.
1!.!3. Терминацня синтеза полнлептнда происходит тогда, когда термииаториыл коюн (в данном случае Т)ОА) попадает н А-участок рибосомы н узнается белковым фактором термииацнн йГ2. !.)АА и !)Аел, а второй-кодоны Т)АА и ТМА. У зукариот все три кодона узнает, по-видимому, один и тот же белок. Когда в А-участке оказывается терминаторный кодаи, туда же подходит и терминирующий белок, который вынуждает пептидилтрансферазу сделать «холостойн шаг, в результате законченная полипептидная цепь высвобождается и отделяется от рибосомы !рис. 11.13). Рибосомные субъединицы в свою очередь диссоциируют, отделяются от мРНК и могут принять участие в синтезе следующей полнпептидной цепи.
Точность полипептидного синтеза зависит от точности образования системы водородных связей между кодонами и антикодонами. До за- 11. Передача анформааим в клетках мыкания очередной пептидной связи рнбосомы подвергают по крайней мере однократной проверке правильность образования пары кодаи-антикодон с тем, чтобы удостовериться, что произошло связывание правильной аминоацил-тРНК. Прямым свидетельством в пользу активной роли рибосом в контроле правильности кодаи-антикодонового взаимодействия является существование мутаций, изменяющих рибосомные белки и таким образом влияюпшх на точность трансляции.
Специализированный перенос информации Репликация РНК Известны три вида процессов, в рамках которых осуществляется специализированный перенос информации (см. рис. 11.1). Один нз ннх, перенос информации от РНК к РНК, удается зафиксировать только в клетках, зараженных вирусами, генетический материал которых представляет собой РНК. Это, например, вирус табачной мозаики (ВТМ) и многие другие вирусы растений, РНК-содержашие бактериофаги н некоторые вирусы животных, такие, как полиовирусы.
Эти вирусные геномные РНК, одноцепочечные или двухцепочечные, обязательно несут гены, кодируюшие специфические РНК-репликазы, т.е, ферменты, которые по РНК-матрице могут синтезировать комплементарные молекулы РНК. Эти молекулы в свою очередь могут служить матрицами для аналогичного синтеза копий родительских цепей РНК. Перенос генетической информации от РНК к РНК также основан на принципе комплементарности оснований в родительской и дочерней цепях РНК.
Обратная транскрипция Другой внд специализированного переноса информации -от РНК к ДНК-имеет место (насколько известно) только в клетках животных, инфицированных вирусами определенного типа. До недавнего времени был известен только один тип вирусов, обладающих способностью к синтезу ДНК по РНК. Это особый тип РНК-содержащих вирусов, называемых ретровирусами. Сейчас стало известно, что еще один тип вирусов — ДНК-содержащий вирус гепатита В в своем развитии также использует перенос информации от РНК к ДНК.
Ретровирусы содержат молекулы одноцепочечной РНК, при этом каждая вирусная частица имеет две копии РНК-генома, т.е. вирусы этого типа являются единственной известной разновидностью диплондных вирусов. Впервые они были обнаружены по способности вызывать образование опухолей у животных. Первый вирус этого типа был описан в 1911 г. Пейтоном Раусом, обнаружившим инфекционную саркому у кур. Вызывающий это заболевание вирус, названный вирусом саркомы Рауса (ВСР), послужил моделью для изучения не только опухолеродных РНК-вирусов, но и других ретровирусов, не приводящих к возникновению опухолей. ВСР может инфицировать культивируемые (п чпго куриные эмбриональные клетки и превращать их в клетки с измененными свойствами, характерными для опухолевых клеток.
Изме- пенные свойства этих клеток наследуются, т.е. передаются последующим поколениям вместе со способностью продуцировать инфекционные вирусные частицы. Эти свойства проявляются благодаря наличию в ДНК опухолевых клеток ДНК-копии (провируса) ретровирусного генома. Провирус реплицируется вместе с хозяйской ДНК и передается по наследству дочерним клеткам.
Сейчас известно, что образование ДНК-провируса — это характерная особенность реплнкации любых ретровирусов, присущая не только опухолеродным вирусам. В действительности способность переносить рак для ретровнрусов является свойством «благоприобретеннымв. Такого рода опухолевые РНК-вирусы несут естественным путем возникшие химерные геиомы, в которых некий клеточный ген (онкоген) за счет рекомбинации встроился в провирусный геном и, будучи вырванным из своего естественного окружения, вышел из-под контроля регуляторных механизмов. В норме эти механизмы позволяют онкогену вызывать неограниченный рост клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
