Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Как правило, Н в этом положении превращается в модифицированную форму с видоизмененной способностью образовывать пары. Среди бактериальных и эукариотиче- 7. Транспортная РНК: трансляционный посредник 97 ских тРНК имеется единственное исключение из этого правила. Эта необычная тРНК использует антикодон 1)АО для узнавания всех шести лейциновых кодонов! В первом положении антикодона А никогда не обнаруживается, так как обычно он превращается в инозин (1), способный при этом образовывать пары с тремя основаниями 13, С и А. Надо отметить, что это особенно важно для изолейциновых кодонов, когда А13А кодируют изолейцин, несмотря на то что А1)О кодирует метионин.
Когда А находится в третьем положении кодона, при помощи обычных оснований невозможно образовать однозначную пару, так как любая тРНК, у которой имеется в антикодоне 13, будет узнавать А1)О так же, как и А13А. Вместе с тем нодон А13А должен узнаваться наряду с кодонами А(31) и А13С. Эта проблема разрешилась благодаря существованию тРНК, содержащей 1 в первом положении антикодона. Два других модифицированных нуклеозида, способных образовывать пары с тремя основаниями, находящимися в третьем положении кодона,— это уридин-5-оксиуксусная кислота и 5-метоксиуридин.
Они эффективно узнают А и О и менее эффективно 1). Другой пример неоднозначного соответствия обнаруживается в ряду квеуозииа и его производных. Это модифицированное основание О сохраняет способность узнавать как С, так и 13, но предпочтительно взаимодействует с 13. Ограничение, не достигаемое при использовании обычных правил, возможно при наличии в антикодоне 2- тиоуридина. Эта модификация не нарушает способности основания образовывать нару с А, но не допускает его участия во взаимодействии с О, возможном по правилам гипотезы неоднозначного соответствия. Рассмотрение кодов-антикодоновгях взаимодействий позволяет сделать вывод о том, что в принципе существует несколько способов для создания набора молекул тРНК, способных узнавать все 6! кодон. В любом данном организме ни одни из этих способов не имеет преимуществ, хотя отсутствие определенного пути модификации может помешать использованию некоторых способов узнавания.
Так, в различных клетках определенное семейство кодонов может быть прочитано молекулами тРНК, обладающими различными антикодонами. Часто встречаются молекулы тРНК, чьи способности к узнаванию перекрываются. Вследствие этого определенный кодон может быть прочитан более чем одной тРНК. При этом возможны различия в эффективности альтернативных узнаваний. И кроме того, в наборе адапторных молекул часто встречается несколько тРНК, способных отвечать на одинаковые колоны.
Почти для всех тРНК предсказания гипотезы неоднозначного соответствия хорошо согласуются с имеющимися данными. Но существует ряд исключений, при которых тРНК образует пары, не предусмотренные правилами гипотезы, или же когда невозможно спаривание с одним из кодонов, хотя гипотезой это разрешено.
Вероятно, эти эффекты обусловлены влиянием соседних оснований или (и) конформационными изменениями в антикодоновой петле. Действительно, самой идее, заложенной в основу гипотезы неоднозначного соответствия, присуще представление о важности структуры антикодоновой петли. Дальнейшее исследование это1 о вопроса подтвердило и то, что ближайшее окружение влияет на способность антикодона узнавать кодоны. Были получены спонтанные мутанты, несущие замены оснований в других, пе антико- 7 — 1 м2 доновых областях молекулы, изменяющие взаимодействие тРНК с кодоном (см. ниже). Другой пример взаимодействия, не предсказанный гипотезой, заключается в том, что бактериальная инициаторная (мег-тРНК способна узнавать как кодон А1)О, так и кодон О1)О.
Это вынуждает третье основание антикодона взаимодействовать не по правилам. Митохондрии содержат минимальный набор тРНК Согласно гипотезе неоднозначного соотвезствия, для узнавания всех существующих 6! кодона необходимо минимум 3! тРНК (без учета инициаторных тРНК). Эту цифру получают, исходя из того, что по крайней мере, 2 тРНК необходимы для узнавания каждого кодоново|о семейства и ! тРНК для «одоновой пары или единичного кодона. Но в некоторых митохондриях (выделенных из грибов и млекопитающих) наблюдается загадочная ситуация: они содержат не более чем 23- 24 различных тРНК. Как же этот неполный набор тРНК обслуживает все кодоны? Определяющим моментом при ответе на этот вопрос является упрощение кодон-антикодонового взаимодействия, в резулыате которого одна тРНК становится способной узнавать все четыре представителя кодонового семейства.
Это позволяе~ свести минимальное число тРНК, необходимых для узнавания внутренних кодонов, к 23. У тРНК, обслуживающих все восемь кодоновых семейств, в первом положении аптикодона находится немодифицированныи 13. Оставшиеся кодоны распределяются по парам, в которых кодоны, заканчивающиеся пиримидинами, прочитываются основанием О. находящимся в антикодоне, а все кодоны, заканчивающиеся пуринами, прочитываются основанием 13 в антикодоне, согласно предсказаниям гипотезы неоднозначного соответствия. Сложность с уникальнгями кодонами (ЖСз и А()О в митохондриях млекопитающих полное.гью устраняется в результате изменений в генетическом коде, обусловленных действующими там правилами считывания: кодон (ЗАО прочитывается наряду с 13ОО как триптофан, тогда как АПА больше не кодируст изолейцина и узнается наряду с А1)О как метионин (см.
гл. 4). В результате все не вошедшие в семейства кодоны подразделяются на 14 пар по способности взаимодействовать с молекулами тРНК. Поэтому 23 идентифицированных гена для тРНК кодирунн соответствеьшо инициаторпую тРНК, !4 молекул тРНК, узнающих пары кодонов, и 8 молекул тРНК, узнающих семейства кодонов. В результате два обычных нонсенс-кодона 1)АО и 1.)АА не узнаются тРНК так же как и аргининовая пара АО~~, которая тоже может быть использована для терминации (дополнительное изменение в коде).
Сходные результаты обнаружены при исследовании митохондрий грибов. Отличие состоит только в том, что А13А остается изолейциновым кодоном (для этого необходимо, чтобы О, находящийся в антикодоне и, по-видимому, модифицированный,мог взаимодействовать с 1), С или А), а С в антикодоне обеспечивает специфическое узнавание А1)й как метионинового кодона. Теперь необходимо ответить на вопрос, как 1), находящийся в антикодоне, используется для узнавания и кодоновых семейств, и кодоновых пар, оканчивающихся пурянами. По-видимому, эта трудность преодолевается за счет модификации 13 только в тех молекулах тРНК, Часть 11.
Синтез белков которые узнают кодоновые пары. В других молекулах тРНК немодифицированные 13 способны образовывать пары с 13 и С по правилам гипотезы икачаний» так же хорошо, как с А и О (рис. 7,10). Если такой дуализм тРНК является наследственной способностью, то это может объяснить, почему 13 всегда модифицирован в первом положении антикодонов у тРНК, выделяемых из бактерий и цнтоплазмы эукариотических организмов (хотя мы и не знаем, почему при этом 13 никогда не используется для узнавания целых кодоновых семейств).
Мутантные ТРНК способны прочитывать различные кодоны Мутантные тРНК явились одним из наиболее мощных инструментов при исследовании кодон-антикодопового взаимодействия, а также при выяснении роли, которую играют различные участки молекулы тРНК в этом взаимодействии. Клоны, содержащие мутантные тРНК, выделяют благодаря способности последних подавлять эффекты мутаций, возникающих в генах, кодируюших белки. Мы уже упоминали, что мутации, способные устранять эффекты, вызванные первичными мутациями, получили название супрессорные (см.
гл. 4). В системах, в которых изучают супрессорные тРНК, первичная мутаз1ия, изменяющая кодон в мРНК, ннактивирует белковый продукт. Вторичная супрессорная мутация в свою очередь изменяет антикодон тРНК таким образом, что он узнает мутантный кодоп в мРНК вместо (нли так же хорошо) своего исходного кодона. В результате функция белка восстанавливается. В зависимости от природы первоначальной мутации супрессоры получили названия нонсенс- или миссенс-супрессоры (попнепзе- или ппяяепне-супрессоры). Преждевременная терминация белкового синтеза, вызываемая нонсенс-мутацией, может быть супрессирована благодаря тому, что в тРНК возникают изменения, позволяющие ей узнать терминируюший кодон как смысловой.
В нормальной клетке терминирующий кодон узнается только фактором терминации. Следовательно, мутация в гене тРНК, приводящая к узнаванию терминирующего кодона, придает новое свойство трансляционной системе. Как показано на рис. 7.11, благодаря эз.ому восстанавливается способность включать аминокислоту в ответ на мутантный кодон. В результате синтезируется белок нужной длины. Если аминокислота, включенная в результате супрсссии, отличается от аминокислоты, которая исходно присутствовала в белке дикого типа, то его активность может быть частично снижена. Нонсенс-супрессоры подразделяются на три класса — по- одному на каждый терминирующнй кодон.
В табл. 7.1 приведены свойства некоторых наиболее хорошо изученных супрессоров. Относительно легко были охарактеризованы амбер-супрессоры. У Е. сой по крайней мере 6 тРНК в результате мутаций начинают узнавать кодон 1)АО. У всех амберсупрессорных тРНК антнкодоном служит триплет С1)А. В каждом случае такой триплет возникает в результате единичной замены основания в кодоне дикого типа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
