Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 33
Текст из файла (страница 33)
(Ме1-гРНК! — это единственная аминоацил-тРНК, которая не может быть узнана бинарным комплексом ЕГТп. ОТР. Именно данное свойство не позволяет ей реагировать с внутренними кодонами АПО и О()О. Это является гарантией того, что данные кодоны узнаются только соответствующими видами аминоацил-тРНК (тРНК "и тРНК ). Одной из причин отсутствия взанмодействня между тРНК("'" и бинарным комплексом может быть структура ее акцепторного стебля. Перед концевой АССА-последовательностью, акцептирующей аминокислоту, в стебле располагается некомплементарная пара нуклеотндов С.
А вместо комплементарной пары, присутствующей во всех остальных тРНК. Кроме того, могут быть и другие причины, связанные с особенностями структуры нннцнаторной тРНК. В частности, немаловажное значение имеет блокирование ХН -группы, так как молекулы аминоацнл-тРНК, обладающие такими концами, не способны связываться с ЕГ-Тп ОТР. (Следует отметить, что упомянутые особенности узнавания иницииатарной тРНК могут быть специфичны для бактерий н иметь существенные отличия в случае эукарнот.) У эукариот, как показано на примере ретикулоцитов, имеется два фактора элонгации-еЕГ! и еЕГ2, которые эквивалентны соответственно бактериальным факторам ЕГ-Т и ЕГ-О (см. далее).
Роль еЕГ! заключается в том, чтобы доставлять аминоацнл-тРНК в рибосому. И в этой реакции происходит гидролиз высокоэнергетической связи с образованием ОПР из ОТР. В состав активного фактора входит несколько полипептндных цепей различного размера. Как происходит регенерация ОТР после его расщепления, в деталях пе ясно, но вполне возможно, что фактор содержит компоненты, аналогичные ЕГ-Тп и ЕГ-Тз (поэтому еЕГ1 характеризуется как впало~ составного фактора ЕГ-Т). Однако среди этих полипептндов могут быть компоненты, относящиеся не только к еЕГ1.
Поэтому проводить аналогии между компонентами, входящими в состав этих факторов, пока еще преждевременно. В количественном отношении ситуация у прокариот и эукариот, возможно, сходная: еЕГ1 (так же как и ЕГ-Тп) является наиболее обильно представленным белком клетки. Не исключено, что в митохондрнях н хлоропластах существуют независимые факторы элонгации, ответственные за связывание аминоацил-тРНК с рнбосомой, но онн еще не охарактеризованы. Гидролиз СтТР происходит после присоединения аминоацил-ТРНК Гидролиз ОТР происходит через некоторое время, после того как комплекс амнноацил-тРНК.
ЕГ-Тп ОТР связывается с рнбосомой. Роль ОТР была изучена с помощью его негндролизуемых аналогов. В соединении 5'-гуаннлилметнлендифосфонат (ОМР-МДФ) имеется структура, в которой метиленовая группа заменяет кислород, связывающий ()- и у-фосфаты в ОТР. В присутствии ОМР-МДФ возможно образование тройного комплекса, доставляющего аминоацил-тРНК в рибосому. Но при этом пептндная связь образоваться не может.
Из этого следует, что для связывания аминоацнл-тРНК с А- участком необходимо присутствие ОТР, а не его гидролиз, происходящий позже. Количественные эксперименты показывают, что при поступлении каждой аминоацил- тРНК в рибосому пщролизуется одна молекула ОТР. У бактерий большое количество информации об отдельных этапах синтеза белка было получено прн использовании антибиотиков, ингнбнруюшдх процесс на определенных стадиях. Например, кирремицин связывается с ЕГ-Тп и мешает его функционированию.
Одним нз последствий этого связывания является активация ОТРазной активности, не зависящая от рибосом. Это означает, что гидролнз ОТР, происходящий вслед за связыванием тройного комплекса с рибосомой, скорее осуществляется фактором ЕГ-Тп, чем рнбосомным белком (см. ниже). Кнрромицин блокирует синтез белка еще до с~адин образования пептидной связи. Фактор ЕГ-Тп, связанный с этим антибиотиком, способен доставлять аминоацил- тРНК в А-участох. Затем может произойти единичный цикл гидролнза ОТР.
Но комплекс ЕГ-Тп ОВР не способен покинуть рибосому. Это препятствует образованию пептидной связи между пептиднл-тРНК и аминоацнл- тРНК; в результате рибосома начинает «буксовать» на мРНК. Если хотя бы одна рибосома не может перемешаться по матрице, это мешает трансляции, осуществляемой другими рибосомамн, и приводит к тому, что синтез белков прекращается. Воздействие данного антибиотика показывает, что нарушение одной нз стадий синтеза белка приводит к блокированию последующих стадий.
В данном случае правильная конформация рибосомы, необходимая для образования пептидной связи, достигается при высвобождении ЕГ-Тп. Устойчивость к кирромнцину можно получить с помощью мутаций, препятствующих действию антибиотика на активность фактора ЕГ-Тп. Поскольку для данного белка существует два гена, то они оба должны быть мутантнымн, иначе присутствие в клетке даже небольшого количества чувствительного ЕГ-Тп позволит кирромицнну блокировать трансляцию. За образование пептидной связи ответственна рибосома Растущая полипептидная цепь удлиняется в результате переноса полипептнда, связанного с тРНК, находящейся в рибосомном Р-участке, на амнноацил-тРНК, распо- Часть 11.
Синтез белков Стадия транслокации ПЕЦЦЦЦНЦЦ ЦЦЦЦ ин 1 нсн. ) с=о ин Рис 6ЛО. Образование пелтидной связи происходит благодаря переносу воливептида от тРНК, находящейся в Р-участке, иа амииоацил-тРНК, расположенную в А-участке. ложенную в А-участке (рис. 6.10). Синтез полипептидной связи осуществляется пептндилтрансферазой, предпочтительным субстратом которой служит аминоацил-3'- тРНК. Возможно, перенос аминокислоты из 2'-положения в 3'-положение рибозного кольца может предшествовать образованию пептидной связи, Пептидилтрансферазная активность является функцией 505- (или 605-) субчастицы. Хотя активный центр фермента расположен полностью на большой субчастице, обычно активность обнаруживается только тогда, когда субчастица входит в сос~ав «полной» 708- (или 805-) рибосомы.
Возможно, это ограничение необходимо для того, чтобы болыная субчастица, находясь в свободном состоянии, не могла беспорядочно образовывать связь между молекулами аминоацил-тРНК. Однако и у прокариот, и у эукариот пептилилтрансфераза больших субчастиц может быть активирована ш чйго различными воздействиями, например такими, как добавление соответствующих количеств этанола Пептидилтрансфераза, возможно, является частью того участка рибосомы, в котором концы пептидил-тРНК и аминоацил-тРНК приходят в тесный контакт, Ведь один из еше не решенных вопросов белкового синтеза сводится к следующему: как две довольно громоздкие молекулы тРНК могут комплементарно спариваться с соседними триплетами на мРНК при том, что их акцепторные стебли должны быть расположены достаточно близко, чтобы могла образоваться пептидная связь? Как преодолевается это стерическое препятствие, не ясно.
На рис. 6.11 изображена стадия траислокацни, которой завершается процесс включения аминокислот в растущую полнцептидную цепь. При этом рибосома передвигается на три нуклеотида вдоль мРНК. После образования пептидной связи в Р-участке рибосомы находится деацилированная тРНК, а в А-участке— пептидил-тРНК. Как составная часть одного и того же механизма, при транслокации из рибосомы одновременно выталкивается деацилированная тРНК, а пептидил- тРНК передвигается в Р-участок. В результате в рибосоме образуется свободный А-участок, готовый принять следующую аминоацил-тРНК, требуюшуикя для возобновления цикла.
Необходимость в дополнительных факторах для транслокации была обнаружена в самых первых экспериментах, выявивших наличие двух участков- А и Р. При этом использовали антибиотик цуромиции (рис. 6.12). Как видно из рисунка, этот антибиотик во многом напоминает аминокислоту, присоединенную к концевому аденозину тРНК. Атом азота ()ц)) в пуромицине, соответствующий атому кислорода (О) в аминоацил-тРНК, предотвращает расщепление. Рибосома, очевидно, воспринимает пуромицин как аминоацил-тРНК.
Это сходство обнаруживается и при образовании пептидной связи. При этом происходит освобождение растущего полипептида в форме полипептидилпуромицина. Преждевременная остановка белкового синтеза объясняет летальное действие антибиотика на бактериальные клетки. Поскольку пуромицин попадает в рибосому тем же путем, что и амнноацил-тРНК, он может провзаимодействовать с пептидил-тРНК только в том случае, если Р- участок занят, а А-участок свободен.(Эта ситуация изображена в нижней части рис. 6.10.) Когда образование пептидной связи уже завершено, но транслокация еше не произошла, пуромицин не способен проникнуть в рибосому, так как А-участок остается занятым пептидил-тРНК (такая ситуация показана в верхней части рис.
6.)0). На этой стадии рибосомы могут стать чувствительными к пуромицину (так как произошла транслокация) только при наличии ОТР и фактора элонгации ЕГ-О. Название этого белка отражает тот факт, что исходно он был описан как ОТР-зависимый фактор. ЕГ-О является одним из основных компонентов клетки (табл. 6.5). На каждую рнбосому приходится примерно одна молекула этого фактора, Транслокация состоит из согласованной последовательности событий, начинающейся с ассоциации ЕГ-О с рибосомой. Процесс зависит от гидролиза ОТР. Фактор ЕГ-О является одним из основных белков клетки. Его молекулярная масса равна 72000 дальтон, и на его долю приходится 2;,' растворимого клеточного белка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
