Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Рибосома, по-видимому, имеет очень сложную организацию, так что изменения в одном центре могут сильно отразиться на работе другого, расположенного поодаль. Связывание 30Б-субчастиц с МРНК Для первоначального взаимодействия мРНК с ЗОЯ- субчастицей необходимо присутствие белка $!. Значение этого белка для структуры рибосомы является предметом дискуссий. В процессе самосборки рибосом белок Я1 последним входит в состав частиц.
Этот белок легко отделяется от рибосом и при определенных условиях может быть обнаружен в несвязанном состоянии в избыточном количестве. В связи с этим возникает следующий вопрос: следуег ли рассматривать этот белок как фактор трансляции или как составную часть рибосомы7 Однако при обычных условиях этот белок присутствует в количестве одной копии на частицу и не отделяется от рибосомы 114 Часть 11.
Синтез белков в процессе синтеза белка. В связи с этим теперь принято рассматривать белок Б! как компонент субчастицы. Этот белок обладает повышенным сродством к одноцепочечным нуклеиновым кислотам, что способствует его связыванию с мРНК, которая в результате этого поддерживается в развернутом виде, По-видимому, связывание с белком Я1 может препятствовать образованию в мРНК двухцепочечных структур, мешающих связыванию рибосом.
Сложность, возникающая при исследовании локализации 81 в рибосоме, обусловлена формой этого белка, которая очень вытянутая. Опыты с бифункциональными реагентами показали, что данный белок расположен рядом с белками $18 и 821. Эти белки в опытах с использованием метки по сродству реагируют с тРНК, связанной с кодоном А()О. Они располагаются в передней части малой субчастицы. Исходя из этого, можно предположить то, что рассматриваемые три белка образуют относительно небольшой домен, ответственный как за первичное связывание мРНК, так и за связывание инициаторной тРНК. Рядом с этим доменом располагается также 3'-конец 168-РНК, участвующий в процессе первоначального связывания.
На 3'-конце !68-РНК имеется относительно короткий участок, комплементарный последовательности, расположенной непосредственно перед каждым иницинрующим кодоном во всех бактериальных мРНК. Возможно, что комплементарное взаимодействие между этими последовательностями ответственно за первоначальное связывание рибосом с инициирующими кодонами мРНК (гл. 9). Фактор инициации ГРЗ связывается с той же областью рибосомы. Этот фактор можно ковалентно кпришить» к 3'-концу рРНК, так же как и ряд рибосомных белков,-включая и те, которые принимают участие в связывании мРНК. При условии по рассматриваемая область 308-субчастицы также принимает участие в связывании 5(5-субчастицы, вероятная роль 1РЗ может заключаться в стабилизации взаимодействия между 308-субчастицей и мРНК.
В результате последующего присоединения 508- субчастицы этот фактор вытесняется. Механизм, обеспечивающий объединение двух субчастиц, изучен плохо. Существует частичная комплементарность между участком 23$-рРНК и (опять) Зчобластью !68-рРНК. Одна нз возможностей состоит в том, что соединение субчастиц обусловлено комплементарным взаимодействием оснований. В этом случае связывание 1РЗ с 168-рРНК должно препятствовать ассоциации субчастиц. Точность трансляции При анализе первичной последовательности белка не удается обнаружить каких-либо вариаций.
Из этого следует, что синтез белка — процесс в высшей степени точный. Очень небольшое число происходящих ошибок составляют замены одной аминокислоты на другую. В процессе синтеза белка ошибки могут возникать на двух стадиях. Очевидно, что решающим моментом для безошибочного синтеза является активирование тРНК правильной аминокислотой. Как мы увидели в гл. 7, этот процесс осуществляется аминоапил-тРНК вЂ” синтетазами. Вероятно, что частота ошибки варьирует у разных ферментов, но усредненная ошибка составляет менее чем ! на 10~ актов аминоацилирования.
Критическое значение для безошибочного синтеза белка имеет также правильное кодон-антикодоновое взаимодействие. Для различных кодон-антикодоновых взаимодействий значения констант связывания могуч различаться, поскольку пары образуются между различными основаниями. Поэтому частота неправильного спаривания индивидуальна для каждой кодон-антикодоновой пары. Например, замена аргинина на цистеин в бактериальном белке флагеллине происходит с частотой приблизительно ! на 104 триплетов, кодирующих аргинин. (Все неправильные включения в рассматриваемом примере происходят, по всей видимости, из-за ошибок при распознавании кодона, твк как неверное ацилирование тРНК в данном случае маловероятно.) Точность белкового синтеза является одним из наиболее загадочных сторон этого процесса.
В растворе свободная тРНК взаимодействует с триплетным кодоном относительно слабо, и похожие, но неправильные триплеты (содержащие только два из трех нужных оснований) узнаются в 10-100 раз менее эффективно, чем правильные триплеты. Таким образом, кодон-антикодоновое взаимодействие не настолько специфично, чтобы обеспечить такой низкий уровень ошибки, как 10 Следовательно, можно предположить, что рибосома способна непосредственно или опосредованно осуществлять «корректирующее прочитывание», различая правильные и неправильные кодон-антикодоновые пары, усиливая в результате относительно слабые первоначальные различия между разными кодон-антикодоновыми парами. Предположим теперь, что не существует специфичности при первоначальном контакте между тройным комплексом аминоапил-тРНК ЕР-Тп ОТР и рибосомой.
При условии что любой комплекс независимо от природы входящей в его состав тРНК способен попасть в участок А, количество неправильных взаимодействий должно намного превышать количество правильных. Поэтому необходимо существование некоего механизма, ответственного за стабилизацию правильной аминоацил- тРНК, позволяющего соответствующей аминокислоте выступать в роли акпептора для присоединения полипептидной цепи в реакции транспептидации. Неправильные контакты должны быстро разрушаться; следовательно, комплекс покидает рибосому, не образовав пептидной связи.
Каким же образом рибосома оценивает правильность кодон-антнкодонового взаимодействия, происходящего в участке А? Впервые способность рибосом оказывать влияние на точность процесса транслядни была обнаружена при изучении мутаций, вызывающих устойчивость к стрептомицину. Один из эффектов влияния стрептомицина на синтез белка †э увеличение уровня ошибочного прочитывания пиримидиновых оснований С и С.(Г!ри этом, как правило, один из пиримидинов включается вместо другого; иве~да может включаться А.) Мишенью, чувствительной к действию стрептомицина, является белок 812.
В стрептомицинустойчивых мутантах первичная последовательность этого белка изменена. Рибосомы с мутантным белком 812 в отличие от рибосом дикого типа характеризуются пониженным уровнем возникновения ошибок при трансляции. В результате это компенсирует эффект, обусловленный действием стрептомицина на процесс ошибочного считывания. Мутации в двух других покусах, кодирующих белки Я4 и 85, также влияют на процесс неправильного считывания, так как для каждого покуса могут быть выделены 115 9. Информационная РНК как матрица для синтеза белка Рекомендуемая литература Глава 9 ИНФОРМАЦИОННАЯ РНК В КАЧЕСТВЕ МАТРИЦЫ ДЛЯ СИНТЕЗА БЕЛКА ревертанты, характеризующиеся обычным уровнем ошибок при считывании.
Таким образом, точность процесса трансляции контролируется в результате взаимодействия этих трех белков. Как степень ошибочного считывания, так и характер ответа на стрептомицин зависят от набора присутствующих белков. При определенных их комбинациях правильная работа рибосомы даже становится зависимой от стрептомицина. Непосредственно точность процесса трансляции могла бы быть обусловлена стереохимией участка А. Его геометрия могла бы изменяться таким образом, чтобы определять степень свободы, необходимую для правильного кодаи-антикодонового взаимодействия.
При интерпретации первоначальных данных об эффекте стрептомицина исходили из топологических особенностей рибосом, предполагая, что кодаи-антикодоновое взаимодействие тщательно выверяется и может служить более или менее точным критерием для акцептирования аминоацил-тРНК. Другая возможность состоит в том, что наблюдаемый эффект стрептомицина может быть опосредованным. Скорость, с которой функционирует рибосома, должна лимитировать время, имеющееся у нее в распоряжении для идентификации тРНК, что и определяет эффективносгь процесса.
Основываясь на таком представлении, действие стрептомицина можно объяснить его влиянием на кинетические параметры процесса элонгации. Таким параметром является скорость работы рибосомы относительно времени, необходимого для осуществления выбора правильной аминоацил-тРНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
