Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Например, бактериальная супрессорная тРНК~"' способна узнавать кодоны АААА и ААА1) вместо обычного колона ААА. Другой супрессор может прочитывать любой квадриплетный «кодон», содержащий в трех первых положениях АСС (природа следующего основания в данном случае не влияет на процесс узнавания). Альтернативные основания, находящиеся в четвертом положении удлиненного «кодонавь не подчиняются обычным правилам гипотезы «качанийв Вероятный механизм этой супрессии состоит в том, что в действительности тРНК узнает триплетный кодаи, но по какой-то причине- возможно, из-за стерических помех.
соседнее основание блокировано. Это заставляет Чань П. Синтез белков 102 Глава 8 РИБОСОМЫ КАК ФАБРИКИ БЕЛКОВОГО СИНТЕЗА одно основание переместиться, прежде чем следующая тРНК сможет провзаимодействовать с кодоном. Сходное явление, способное пролить свет на механизм только что описанной супрессии, наблюдается в обычной системе трансляции <и И!го. При определенных условиях в этой системе можно вызвать сдвиг фазы считывания.
Такими условиями являются или большой избыток, или нехватка одной нз аминоацил-тРНК. Возможно, длительная пауза во время узнавания молекулой тРНК триплетного кодона, находящегося в участке А, позволяет другой тРНК, комплементарной перекрывающемуся (находящемуся в другой фазе) кодону, провзаимодействовать с ним. Эти данные свидетельствуют о существовании универсального механизма, с помощью которого рибосома контролирует свое перемещение. Передвигаясь, рибосома сдвигает гРНК, находящуюся в участке А, таким образом, что теперь она занимает участок Р. Когда тРНК связывается с «кодоном». состоящим из 4 оснований, или когда она в силу стерических изменений растягивается за пределы триплетного кодона, следующая аминоацил- тРНК взаимодействует с триплетом, находящимся в участке А, но уже в другой фазе считывания.
В процессе транслокации рибосома перемещает эту тРНК в участок Р, так что следующая аминоацил-тРНК в участке А взаимодействует с триплетным кодоном уже обычным образом. Следовательно, геометрия взаимодействия тРНК с мРНК используется для измерения расстояния, на которое рибосома должна передвинуться. Первоначально рибосомы выделяли в виде нескольких различных структур; их описывали по-разному — как клеточные органеллы, как микрогомнъ<е частицы, как рибонукяеонротеины или просто как белоксинтезирунпцие ма<«ивы. На деле же это макромолекулярные комплексы с определенной структурой, которые совместно с некоторыми вспомогательными факторами обладают определенными ферментативными активностями, необходимыми для различных этапов белкового синтеза.
Вкратце рибосому можно представить как маленькую передвижную фабрику, которая. передвигаясь вдоль матрицы, осуществляет синтез пептидных связей. При этом с необычайно большой скоростью в рибосому входят (и выходят из нее) молекулы тРНК, несущие аминокислоты; кроме того, с рибосомой циклически связываются (и отделяются от нее] факторы элонгации. Рибосомы представляют собой весьма важный клеточный компонент. В быстрорастущих бактериях содержится около 20000 рибосом в расчете на один геном (см. табл. 5.1). В состав рнбосом входит !0~, суммарного клеточного белка, а рРНК составляет приблизительно 80~,' всей клеточной РНК.
В эукариотических клетках на долю рибосом приходится относительно меньшая часть клеточного белка, чем в прокариотических клетках, но абсолютное число рибосом у эукариот больше. Что касается РНК, то у эукариот, как и у прокариот, на долю рибосом Рекомендуемая литература Литература по тРНК хорошо подобрана в ряде обзорных книг. В сборнике под редакцией А<пмана (А(гтан (Е<).), Тгапв(ег КХА (М1Т Ргевв, СашЬп<18е, !978). Первичная и вторичная структуры рассмотрены в обзоре Кларка (С!аг)<, стр. 14-47) и третичная структура — в обзоре Кима (К!т, стр. 248 — 293), Модифицированные основания рассматриваются Нишимура (А<!вй!тига, стр.
168- 195). Одна из точек зрения на аминоацил- тРНК--синтетазу приведена в обзоре Иглуа и Крамера (1д!а(, Сгатег, стр. 294 — 340), другую можно найти у Шиммела и Сопла (8сбинте1, 5о!1, Апп. Кеч. ВюсЬе<п., 48, 60! -648, 1979). Обширные представления о тРНК дает двухтомное издание, включающее обзоры и экспериментальные статьи. Первый том — под редакцией Сшиммела, Сопла и Абелсона (5с)<(тте(, бо11, Абе(вон, Тгапв!ег КХА: 8<гпсгпге, Ргорегйев апд Кесойпйюп); второй том — под редакцией Сопла, Абелсона и Сшиммела (Яо)1, АЬе(вон, 5с)<!нине(, Тгапв!ег КЫА: В!о!о8(са! Авреснц Со!<( Ярппк НагЬог 1.аЬогагогу, алев< Уог)с, 1979).
Кодирующие свойства тРНК и их мутационные изменения рассматриваются у Льюииа (Ее»чн, Оепе Ехргеввюп, 1, Вас!епа! Оепошев (гл. 5), ЪУ)1еу, Хезч Ъ'ог)г, 1974). Супрессия рассматривается у Корнера, Файнстайна и Алтмана (Когнег, ге(нвге!н, А!гн<ан, стр. 105 — 135 в сборнике под редакцией Алтмана (А)ппап)„а последние результаты — в этой области в недавно появившемся коротком сообщении Рота (Ко<Ь, Се!1, 24, 601-602, 198!). приходится большая часть клеточной РНК. Количество рибосом в прокариотах и эукариотах прямо связано с белоксинтезирующей активностью их клеток.
У бактерий рибосомы прикреплены к молекулам мРНК, которые сами все еще связаны с ДНК-матрицей. В цитоплазме эукариотических клеток рибосомы, как правило, ассоциированы с цитоскелетом- фибриллярным матриксом. В ряде эукариотических клеток некоторая часть рибосом ассоциирована с мембранами эндоплазматического ретикулума и может быть выделена в виде микросомиой фракции. Всем рибосомам присуще одно общее свойство: будучи заняты в синтезе белков, они находятся в клетке не в свободном состоянии, а обязательно бывают прикреплены прямо или опосредованно к клеточным структурам. Все рибосомы при диссоциации распадаются на две неравные субчастицы; большая из этих частиц по размерам в два раза превышает меньшую.
Каждая субчастица содержит высокомолекулярную рРНК и определенное количество различных белков; почти все из них представлены в рибосоме только одной копией. Ббльшая субчастица помимо основной рРНК может содержать еще и молекулы малых РНК. Несмотря на наличие в клетке нескольких копий гена, кодирующего рРНК, последовательность рРНК консервативна, что свидетельствует о ее важном значении.
Из 8. Рибосомы как фабрики белкового синтеза 103 этого следует, что давление отбора препятствует накоплению мутационных изменений. Действительно, мутации, затрагивающие рРНК, могут влиять на активность рибосом. Роль высокомолекулярных РРНК в функционировании рибосом до конца не выяснена. Одна из ее непосредственных функций, возможно, заключается в связывании мРНК и тРНК (путем образования комплементарных пар). Но очевидно, что в основном рРНК играет структурную роль. Белки связываются с рРНК в особых участках и в определенной последовательности, необходимой для сборки субчастиц. В действительности интерес к рибосомам объясняется не только их способностью транслировать мРНК, но также присущей им способностью к самосборке из состанляющих их РНК и белковых молекул.
Рибосомные белки совместно с вспомогательными факторами обеспечивают ферментативные активности, необходимые для биосинтеза белка. При этом одни функции обусловлены ицдивидуальными белками, для проявления других активностей необходимо наличие нескольких белков. В рибосомах имеется несколько функциональных центров, каждый из которых построен из определенной группы белков. В этом смысле рибосомы представляют собой набор определенных ферментов, активных лишь в том случае, если они находятся в составе частиц.
В результате их совместного координированного действия осуществляется акт трансляции. Только у небольшой части рибосомных белков идентифипированы определенные ферментативные или структурные функции, необходимые для синтеза белка. В то же время у бактерий получены мутации, затрагивающие большинство генов, кодирующих рибосомные белки. Все это дало возможность идентифицировать соответствующие гены; кроме того, было показано, что фунхции изучаемых белков являются незаменимыми. Вероятно, многие из этих белков (а также рРНК) необходимы для формирования полной структуры рибосомы, обусловливаюц!ей правильное взаиморасположение различных активных участков и передвижение рибосом.
Отнюдь не обязательно, чтобы они непосредственно участвовали в реакциях синтеза, Рибосомы — компактные рибонуклеопротеиновые частицы Рибосомы, выделенные из бактерий или из цито- плазмы и органелл эукариотических клеток, различаются как по размеру, так и по относительному содержанию РНК и белка. Следовательно, рибосомы из различных источников могут иметь разную форму и по-разному быть сконструированы. В табл. 8.1 перечислены компоненты бактериальных рибосом, выделенных из Е. сой. У этих рибосом определена структура всех компонентов. Известны нуклеотидные последовательности молекул рРНК, а также аминокислотные последовательности большинстна белков. Молекулярные массы двух частиц рибосомы равны соответственно 0,93.! О~ и 1,59.10~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
