Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 149
Текст из файла (страница 149)
Однако эта задача может быть решена при тщательном изучении только части популяции гяРНК или при использовании специальных усдовий. Исследователь оказывается перед выбором, изучать ли ему фракции гяРНК, имеющие самые большие размеры (и отличающиеся от предшественников рРНК, поскольку их константы седиментации ) 455), или избирательно ингибировать синтез рРНК актнномицином. При использовании другого метода в течение короткого времени наблюдают за судьбой импульсной (т.е. очень кратковременной) радиоактивной метки, которая включается в гяРНК гораздо быстрее, чем в рРНК. Ни один из этих подходов не дает абсолютно убедительных результатов, но они вполне адекватно отражают общие свойства транскрипции, происходящей в нуклеоплазме.
Два основных свойства гяРНК вЂ э ее размер и нестабильность. Превращения основной части радиоактивной метки, включившейся в гяРНК, практически полностью происходят в ядре. Она даже никогда не пос~упает в цитоплазму. Время жизни гяРНК несколько различается в клетках разных типов. В соответствии со скоростью распада радиоактивной РНК могут быть выделены один или два компонента; но время ее полужизни обычно колеблется в пределах от нескольких минут до часа.
Превращения РНК в ядре свидетельствуют о том, что основная часть гяРНК синтезируется и полностью распадается в ядре. При этом остается неясной судьба индивидуальных молекул или частей молекул; поэтому на основе таких данных нельзя судить о том, соответствуе~ ли распадающийся в ядре материал только интронам или в его состав входят и целые молекулы гяРНК. Одна из сложностей при определении истинного размера гяРНК связана с ее склонностью к образованию агрегатов. В гяРНК имеются участки со вторичной структурой, большая часть которых образуется в результате реакций между обращенными повторами А!и-семейства или эквивалентного семейства (гл. 24).
Кроме того, имеют место и левжмолекулярные взаимодействия, которые, по-видимому, и приводят к образованию очень быстро седиментирующего материала. 27. Регуляция процессннга РНК На рнс. 27.1 показано распределение по размерам гяРНК в сопоставлении со средним размером мРНК. На гистограмме приведены значения размеров молекул гяРНК, растянутых с целью нх электронно-мнкроскопнческого исследования в денатурнруюшнх условиях (препятствующих агрегацнн молекул), Возможно, что приведенные значения размеров первичных транскрнптов заннжены. Это может быть вызвано двумя причинами, Любой разрыв длинной молекулы прн ее выделении прнведет к образованию более коротких молекул.
Кроме того, некоторые молекулы могут представлять собой промежуточные продукты процессянга (вспомннте набор предшественников мРНК овомуконда, изображенных на рнс. 26.7„каждый нз которых присутствует в популяции стабильных гяРНК). Но даже с учетом таких оговорок очевидно, что основная часть молекул гяРНК имеет гораздо большую длину, чем мРНК. В результате экспериментов с нспользованнем импульсных меток, включаюШнхся в новосннтезнрованные транскрнпты, к настоящему времени сложилось представление, что средние размеры транскрнпцнонных единиц (у млекопнтаюшнх) находятся в днапазоне от 8000 до 10000 и.н. Весь диапазон размеров обставляет от - 2000 до 14000 п.н.
Таким образом, средний размер молекулы гяРНК в 4 — 5 раз больше среднего размера мРНК, составляющего 1800 — 2000 основаннй. На основе размеров гяРНК сразу же можно предцоложнтгь что молекула гяРНК имеет слишком большую длину, чтобы сушествовать в ядре в виде вытянутой цепи РНК. Действительно обнаружено, что она входит в состав рнбонуклеопротенна (гяРНП), в котором гяРНК связана с несколькими белками. Этн белки, по-внднмому, отличаются большим разнообразием, чем белки, связываюшнеся с мРНК.
Общая масса белка в гяРНП примерно в четыре раза больше массы гяРНК. гяРНП связана с ядерным матркксом. Это плотная сеть фнбрнлл, расположенная с внутренней стороны от ядерной мембраны. Матрнкс образует своего рода внутреннюю оболочку ядра, которая также распространяется н внутрь ядра. На электронной микрофотографии, приведенной на рнс.
27.2, показан ядерный матрнкс, находяшнйся среди остатков окружшощей его цнтоплазмы. Структура фнбрнлл до снх пор не установлена, хотя нзвестно, что онн состоят нз большого числа белков. Сам хроматнн на протяженнн многих участков связан с ядерным матрнксом, н, по-внднмому, индивидуальные первичные транскрнпты присоединяются к матрнксу вскоре после транскрипции нлн даже во время нее.
В самом деле, нх процессннг может происходить на матрнксе ядра. Нам не известно, является лн такая локалнзацня процессннга необходимой в том смысле, что он может осуществляться глолько здесь. Но, анализируя этапы созревания РНК, не следует забывать, что этот процесс может иметь сложную топографию н осуществляться не просто набором «растворнмых» ферментов, передвигающихся по внутреннему содержимому ядра.
Мы практически не имеем никакой информации о том„как происходит транспорт зрелой мРНК в цито- плазму. Возможно, что он может быть пространственно связан с процессннгом. Что касается пути транспорта РНК в цнтоплазму, то в ядерной мембране имеется множество пор, через которые он мог бы осуществляться, однако не известно, действнтельно лн этн поры имеют именно такое назначение.
~~~~~»',. ' .ьГ, члйуз ',,' уу',,'малика' ч'гв -' у~',ф~. Рис. 27.2. Ядерный матрикс представляет собой сеть фибрилл. Сначала для удаления мембран провалили мягкую обработку клочок Нсьв исиоииым лсгсргситом, я затем для улвлсиия хромязиия и злсмгизов цизоаколсгя (лизой окружающей цигоолвзмы) материал обрябягывяли ДНКвзой и высококоицсигрировяииым соловым растворам. Мвлсиькис кольцевые обрвзовяиия лв повсрхиосги ядерного мягрикся, возмажио, прсдсгввляюг собой пары ядерной мсмбряиы Большие гсмиыс пятна — ядрышки. (Фогогряфия любозио предоставлена 1уячгн Сярсо, Бйсмоп Рспшвп.) МРНК образуется из тяРНК На концах некоторых молекул гяРНК имеются такие же модификации, как н на концах мРНК.
На 5сконце находится метилнрованный (частнчно) кэп; Зсконец полнаденнлнрован. Сходст во таких концевых модификаций указывает на то, что между гяРНК н мРНК могут существовать взаимоотношения предшественник — продукт. (Кроме того, основная белковая фракция с мол, массой 74000 дальтон, входяшдя в состав гяРНП н связанная с ро!у(А)-фрагментом,— это тот же белок, что н обнаруживаемый в мРНК.) Явное сходство концевых участков гяРНК и мРНК вначале представлялось парадоксальным, поскольку гяРНК имеет существенно большие размеры. Было не понятно, каким образом оба конца молекулы оказываются в мРНК.
Теперь нам известно, что это происходит в результате уменьшения размеров молекулы прн удалении цитронов. Для изучения судьбы модифицированных концов мо:кно использовать эксперкменты е вытеснением метка. Схематически такой эксперимент показан на рнс. 27.3. На очень короткое время в систему вносится радиоактивный предшественннк РНК. Это импульсное меченне РНК.
Затем его заменяют на немеченый предшественник. Это н есть опыт с вытеснением метки, называемый также чейз-экспериментом. Далее через определенные интер- Часть Ч11. Созревание РНК: процессинг 334 '.т-,-' метка, акнютн манан ' наитраньную еаетьрнк ' ':"; ...," фратмент ра1у 1А1 — '1, пя «еп !напр мер, 20еуе,' меити "": 2 япрп Цитппнетма 1 1 ! Кннетика Ф 1 1 '1 1 1 1 1 1 1 ! Кинетики ! '1 ! 1 ! 1 1 1 1 +../ 1 1' ! '1 1 1, х Кю етнка 1 1 1 1 . 1 ! 1 1 1 1 1 1 „ф х врем» говорит тот факт, что не удается охарактеризовать исходные 5'-фосфатные концы первичного транскрипта. Длина фрагмента ро!у(А), находящегося на другом конце молекулы ядерной РНК, слегка превышает длину ро!у(А)-фрагмента мРНК.
Несколько оснований удаляются на стадии переноса молекулы из ядра в цитоплазму. Обсуждался вопрос о том, вся ли метка, включившаяся в ро1у(А), может перейти из ядра в цитоплазму. Однозначного ответа на этот вопрос пока еще не получено— количество метки, переходящей из ядра в цитоплазму, может быть различным в разных клетках и при разных обстоятельствах, но очевидно, что по меньшей мере основная часть ро!у(А)-фрагментов гяРНК переходит в состав мРНК. Когда меченые нуклеотиды включаются во внутренние участки гяРНК, их основная участь-освободиться из молекулы при ее деградации. Затем они повторно используются при дальнейшем синтезе РНК, включаясь как в рРНК, так и в гяРНК. В результате наблюдается уменьшение общего количества метки в гяРНК. Небольшая часть метки включается в мРНК в цитоплазме, но, поскольку количество включившейся метки мало, ее появление в мРНК не совпадает с уменьшением ее количества в гяРНК н поэтому не может свидетельствовать о наличии взаимоотношений предшественник — продукт.
Результаты первых попыток проследить путь нуклеотидов нз центральной части гяРНК в мРНК с помощью экспериментов с вытеснением метки, таким образом, не дали четкого ответа нз-за тех превращений. которым валы времени определяют количество метки, включившееся в гяРНК и в мРНК. В течение короткого времени после внесения импульсной метки она накапливается в гяРНК.
Вследствие нестабильности молекул гяРНК количество метки в ее составе убывает. В зависимости от того, включилась ли метка в один из концевых участков РНК или в ее центральную часть, получаются различные результаты эксперимента. Поскольку модифицированные концевые участки отличаются стабильностью, можно проследить их переход из гяРНК в мРНК. Действительно, основной способ, посредством которого меченые концы покидают популяцию молекул гяРНК,-это процессинг РНК, за которым следует ее транспорт в цитоплазму.
Поэтому спад кривой включения метки в гяРНК сопровождается подъемом кривой включения метки в мРНК. Совпадение спада кривой вклочения метки в гяРНК и подъема кривой ее включения в мРНК свидетельствует о том, что концы мРНК образуются из концов гяРНК. Для этих участков молекулы между гяРНК и мРНК суп!ествуют обычные взаимоотношения предшественник — продукт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
