Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 140
Текст из файла (страница 140)
Этот факт был выявлен при попытках выращивания фага Т7 на мутанпзых штаммах Е. сой, у которых для роста фага необходима экспрессия гена 1,2 (обычно это свойство не является жизненно необходимым). Поэтому в таких условиях, а возможно, и в каких-то других природных условиях расщепление молекулы-предшественника, по-видимому, оказывается необходимой реакцией. Другой пример влияния РНКазы 1П на транслщ1ию можно наблюдать при трансляции РНК фага лйхзбда, несущей последовательность гена аГ. Эта мРНК обычно не транслируется (белок пц синтезируется на матрице другой мРНК). Мутации по сайту яЬ, расположенному правее кодируюхцей последовательности ш1, приводят к трансляции белка щ1 на неактивной в обычных условиях мРНК. Ингибиторный эффект последовательности яб дикого типа называют ретрорегуляцией.
Последовательность яЬ утрачивает способность нарушать трансляцию в клетках-хозяевах Гпс . Это указывает на то, что она может служить мишенью для РНКазы 'П1; при расщеплении РНК в'этом месте она либо приобретает конформацию, которая не дает осуществиться инициированию трансляции, либо разрушается. Таким образом, обе мутации яЬ и Гпс, препятствуют расщеплению РНК и способствуют осуществлению трансляции.
В обоих случаях возможный механизм связан с Рнс. 25.2, Область ранних генов фага ТТ травскрибируется с образованием одной мо- лекулы РНК, расщепляемой РНКазой Н1 иа пять индивидуальных мРНК. влиянием разрыва на вторичную структуру РНК. При отделении части молекулы в результате внесения разрыва изменяется структура других частей молекулы, в том числе сайтов, имеющих важное значение для функционирования РНК. К числу затрагиваемых функций могут относиться инициирование трансляции, Чувствительность'к деградации, способность к сплайсингу (у эукариот; см. сл.
главу) и, без сомнения, другие'события. Мы видели в гл. 15, что изменение вторичной структуры приводит к термипированию транскрипции, а в результате и к затуханию следующих за транскрипцией процессов. Вопрос о связи между вторичной (а, возможно, также и третичной) структурой и функцией РНК приобретает все большее значение по мере расширения наших представлений о диапазоне функций, осуществляемых РНК (см. сл. главу). Какова природа сайтов, узнаваемых РНКазой П1? Последовательности-мишени для фермента были обнаружены путем определения нуклеотцдных последовательностей 5'- и 3'-концов молекул мРНК, полученных при расщеплении. Эти последовательности можно сопоставить с известной последовательностью ДНК фага Т7 и выяснить полное строение участка РНК вокруг сайта расщепления.
Фермент РНКаза 1П первоначально был обнаружен как эндорибонуклеаза (тогда ее функция была неизвестна), активная в отношении двухцепочечной РНК. Наличие ' двухцепочечной структуры — важное свойство сайтов узна- ( ваиия фермента. Три сайта расщепления в области ранних Генов фага ТТ обнаруживают высокую степень гомологии, но два других различаются. Наибольшая степень гомологии в случае всех пяти сайтов присуща триплету нуклеотидов, расположенному около сайта расщепления. Все сайты, однако, имеют одну и ту же общую структуру двухцепочечной шпильки, содержащей неспареннос «вздутие» Сайт такого рода изображен на рис.
25.3. РНКаза П1 вносит разрывы в одну точку каждого из четырех сайтов и в две точки пятого сайта, причем все точки находятся внутри «вздутия» или около него. Единственная информация, которой мы располагаем относительно зависимости процесса расщепления РНК от ее структуры, заключается в том, что мутации, уменьшающие стабильность шпильки, могут уменьшать или нарушать «разрезание» молекулы ферментом.
25. Образование стабильной РНК 313 Рис. 25.3. Типичный сайт РНКазой 1П в РНК фага Т7 внутри короткой шпильки, «вздутяе» с неспаренными осн ссоо ода яд ос оп Рибосомные РНК образуются из своих предп1ественников под действием РНКазы 1Ц В клетках бактерии-хозяина РНКаза П1 принимает участие в процсссинге рнбосомных РНК. 16$з 23эи 5$-рРНК синтезируются в составе общего первичного транскрипта (см.
рнс. 23.9). В клетках гпс не обнаружи'вается зрелых рРНК; вместо этого там накапливается 305-предшественник. Этот предшественник можно расщепить РНКазой 1П ш уйго с образованием молекул, являющихся индивидуальными предшественниками зрелых РНК. В случае 1бз- и 233-рРНК эти предшественники известны под названиями п16 и п23. Каждый прелшественник несколько длиннее, чем рРНК, обнаруживаемая в рибосоме, вследствие наличия дополнительных последовательностей как на 5'ь так и на 3сконцах.
Концы п16- и п23-РНК образуются посредством общего механизма. В каждом случае участки первичного транскрипта, содержащие концы, комплементарны друг другу. Поэтому они могут спариваться с образованием двухцепочечной структуры, содержащей и 5'-, и Зсконцевые участки продукта. Концевые участки последовательности п16 могут образовать двухцепочечную структуру типа стебля размером 26 п.н. Последовательности, расположенные на концах области п23, могут спариваться с образованием более длинного (хотя и несовершенного) дуплекса. Необычное свойство этого процесса заключается в том, что комплементарные последовательности разделены болыпим участком размером около !600 нуклеотидов в п16 н около 2900 нуклеотидов в п23. На рис. 25.4 показано, что в каждом случае.РНКаза 1П вносит разрывы в обе цепи двухцепочсчного стебля, вызывая таким образом одновременное образованно 5'- и 3сконцов молекул п16 и п23.
Такое действие РНКазы П1 в двух отношениях отличается от наиболее часто наблюдаемого ее воздействия на РНК ранних генов фага Т7. В данном случае узнаваемая последовательность со о д с о о д о с д а а с д а о д д о с о представляет собой непрерывный стебель без какого-днбо заметного «вздутия». Кроме того, чаще вносятся два разрыва, а пе один (что также происходит и в случас атнпнчного"сайта расщепления фага Т7). Между сайтами расщепления РНКазы 1П в молекулах п!6 и п23 илн между этими сайтами и сайтами расгцепления в РНК фага Т7 сколько-нибудь значительная гомология отсутствует. Поэтому вопрос о том, какие свойства молекулы РНК необходимы для ее специфического расщепления РНКазой 1П, остается загадкой, за исключением обшего требования к наличию' двухцепочечной структуры вокруг сайта расщепления или в самом сайте.
Функционирование фермента может находиться в зависимости от сочетания определенной первичной и вторичной структуры РНК. Образование сайта узнавания для РНКазы 1П путем спаривания оснований между 5с и 3сконцами нуклеотидной последовательности каждого предшественника означает, что каждая реакция процессинга может осушествляться только после тот, как сннтсзировались два колыша последовательности-мишени (п! 6 или п23). 1п у(уо, по всей вероятности, РНК связывается с некоторыми рибосомными белками до осуществления процессинга.
Однако известно, что это не является необходимым условием для его протекания, поскольку выделенная из клеток 30$-РНК может быль расщеплена РНКазой Ш ш уйго. Таким образом, способность 5с н 3сконцевых участков к спариванию сохраняется как в отсутствие, так и в присутствии рибосомных белков. Поскольку расщепление РНКазой П1 не приводит к образованию истишпях 5с илн Зсконцов 165- нлн 235-рРНК, необходимо осуществление дальнейших реакций процессинга. За исключением того, что нх протекание возможно после только предварительного воздействия па РНК РНКазы И1, об этих реакциях известно немногое.
Процессинг молекул тРНК, последовательности которых также кодируются участками транскрипцнонпых единиц ггп, происходит при участии РНКазы,Р н других ферментов процессинга тРНК (об этом см, ниже). 3! 4 Часть Ч11. Созревание РНК: процессинг ва РЛ У У !ВВ-РРНК -Звао 1 куклвазклаа / / ° А РР / 336-РРН -3ВОО куклеа1 А 616 61а ОЗА а ус АЗО АЗО С,а аз О 616 сза АЗ О ОЗА Аз О с16 ОЗ А А 1 О ОЗ А с!а 6)с а!с аз с 6 О АЗ О 6 ° С а о ОЗА а:. с аз с ОЗА ОЗ А авс ОЗ, О'А 616 С:З 6 6!с 61с сз а А 10 ОЗ А ОЗ А А .
'О с)а СЗС О а А ЗО АЗ О с за с!6 О ЗА А! О Р'О О'6 АЗ О ОЗА 6' О ОЗА Б' А 3' в 6 С А А С О 6 С О С О О О А А С А 0 а А 6 С А 6 О А А А А 3' Рнс. 25.4. Области, содержащие 50 н у-концевые участки п16- лей, каждый нз которых расщепляется РНКазой 1и в двух н п23-РНК, спариваются с образованием двухцепочечных стеб- точках Сайты расщепления при созревании зукариотической рРНК Процесс образования зрелой эукариотической рРНК может быть детально изучен вследствие относительно невысокой скорости созревания первичного транскрипта, включаюзцего ряд промежуточных сталий, с образованием зрелых молекул рРНК.
Основные промежуточные продукты процессинга мокнут быть выделены из многих клеток, в частности из клеток млекопитающих, где процессинг рРНК хорошо охарактеризован. Первичный продукт транскризщии рибосомных генов млекопитающих — это 458-РНК, содержащая последовательности как 1886 так и 288-рРНК, но по длине превышающая их суммарную длину почти в два раза (см.! табл. 23.2). В клетках Не1.а (клетки человека) предше-! ствепник рРНК содержит около !10 метильных групп, присоединяюшихся во время транскрипции или сразу же после нее. Почти все метильные группы связаны с остатками рибоэы .в разных олигонуклеотидных последовательностях.
В ходе процессинга предшественника с образованием зрелых РРНК метильные группы сохрднлющся. В зрелой 18$-рРНК содержится около 39 из исходно присоединенных к первичному транскрипту групп н, кроме того, еще 4 группы, добавленные позже в цитоплазме. В 28$-рРНК содержится около 74 метильных групп (все они присутствовали еще в первичном транскрипте). Из этого можно сделать вывод, что с помощью метилирования Ззметятсяз> участки первичного транскрипта, которые войдут в состав зрелой рРНК.
Обнаружено, что существует не один путь созревания рРНК. Об этом свидетельствуюз. данные о размерах мо- З)б Часть Ч11. Созревание РНК: процессинг »РНК п»па 1 Н'Н К Р па П он з' он о~4 — РНК» О с с он»1- — Рика 1 Г1 с Рнс. 25.6 Пропсссинг (гнпотетнчсского) предшественника-диме- ра, содержащего тРНК типа 1 н типа 11, требует присутствия не- скольких ферментов. Е. со(1, по-видимому, происходит при участии одного- единственного фермента. Это РНКаза. Р,.
эндорибонуклеаза, расщепляюшая молекулу либо по границе с 5'-лидерной последовательностью, либо по межцистронной последовательности (в том случае, когда тРНК представляет собой часть полицистронного транскрипта). Расщепляемые последовательности первичного транскрипта различаются во всех молекулах-предшественниках. Мута-) ции, нарушающие процсссинг тРНК, осуществляемый) РНКазой Р, затрагивают несколько участков молекулы. Из этого можно сделать вывод, что РНКаза Р должна узнавать общие черты третичной структуры тРНК, присущие предшественнику и определяемые различнымн участками тРНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
