Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Это означает, что сигнальная последовательность взаимодействует не только с мембраной и что при этом должны существовать другие белок-белковые контакты с рибосомой. Как и в случае эукариот, у бактерий могут существовать дополнительные сигналы, необходимые для правильной локализации белка после его проникновения в мембрану.
Например, С-концевая область ~3-лактамазы Е. сой нужна для того, чтобы белок вышел из мембраны и поступид в переплазматическое пространство. В ряде случаев показано, что секреция у бактерий мо'жет происходить посттрансляционно. Наиболее хоро- шо изученным примером такого рода является белок оболочки фага М13. Он синтезируется в форме предшественника, способного встраиваться в мембрану. В состав предшественника входит отщепляемая лидерная последовательность. Возможная роль этой последовательности постулируется мембранно-триггерной гипотезой.
Согласно этой модели, лидерная последовательность должна изменять характер упаковки белка в третичную структуру. В присутствии лидерной последовательности полипептид образует конформацию, характерную для водных растворов, которая благоприятствует его существованию в цитоплазме, где он синтезируется. Удаление лидерной последовательности сопряжено с переходом белка в водонерастворимую конформацию, что способствует его проникновению в мембрану.
По крайней мере в ряде случаев информация, предназначенная для локализации белка в клетке, не обладает ни ниловой, ни тканевой специфичностью. Например, овоциты Х. !аегй транслируют инъецированную глобиновую мРНК кролика, образуя при этом свободный глобин, тогда как при трансляции альбуминовой мРНК крысы появляется белок, который встраивается в мембранные пузырьки. Сигнал, который имеется у препроннсулина млекопитающих, обеспечивает секрецию этого белка даже тогда, когда его мРНК транслируется в клетках Е. соИ.
Хотя еще многое предстоит узнать о том, что лежит в основе различий между мембранами (эукариотические клетки содержат, кроме всего прочего, ядерную, цитоплазматические, мембраны аппарата Гольджи, митохондриальные и другие мембраны), можно думать, что использование сигнальной последовательности является универсальным механизмом, обеспечивающим процесс секреции или встраивание белка в мембрану. Рекомендуемая литература Бактериальные мРНК были описаны главным образом на примерах некоторых индивидуальных генов, с которых они транскрибируются; ссылки можно будет найти в гл. !4, 15 и 23 данной книги.
По структуре и функции эукариотической мРНК основным источником информации является книга Льюина (Ееи!и, Пепе Ехргехяоп. 2, Епсагуойс Спготокотез, %~!еу, Неж Ъ'ог1с, 1980), особенно стр. 653 — 693. Обзор по кэпированию написан Банерджи (Валег/ее, М1сгобю!. йен., 44, 175 — 205, 1980). Вопрос о локализации белков в клетке является спорным, и все ведущие специалисты по этому вопросу высказали свою точку зрения относительно недавно.
Основная статья о роли цитоскелета написана Церверой, Дрейфусом и Пенменом (бегеега 0гег?ихг, Рсптап, Се11, 23, ПЗ-!20, 1981), Обзоры по гипотезе сигнальной последовательности написаны Блобелом и др. (В!оЬе! е! а!., Бушр. Кос. Ехр. Вю!, 33, 9 — 36, 1979) и Блобелом (В!оЬе!, Ргос. Наь Асад. Вой ПЯА, 77, 1496-!500, !980), а также Дэвисом и Тай (?Заик, ТШ Хагпге, 283, 433-438, 1980). Гипотеза сигнальной последовательности в применении к бактериальным полипептидам описана у Эмра, Холла и Силвахи (Етг, НаП, Бйеияу, 3, Се!!.
Вю1., 8б, 701 — 711, 1980). Другие гипотезы были рассмотрены Викнером (Ис/снег, Апп. Кеч. Вюспет., 48, 23 — 45, 1979 и 3с1епсе, 210, 861 — 868, !980). Часть 111 СИНТЕЗ РНК Кодовое письмо само по себе должно быть действенным фактором, обусловливающим развитие организма. Но... теперь, когда известна молекулярная структура гена, перестает казаться невероятным, что миниатюрный код может точно соответствовать в высшей степени сложному и специфическому плану развития и каким-то образом содержать в себе инструменты для реализации этого плана. Эрвин Шрйдингер, 194$ Глава 10 РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ вЂ” ОСНОВНОЙ ТРАНСКРИПЦИОННЫЙ АППАРАТ КЛЕТКИ Каким образом РНК оказалась в процессе эволюции посредником между ДНК и белком, остается предметом умозрительных гипотез, К сожалению, современным исследователям невозможно взглянуть на компоненты прототипов живых клеток.
Возможно, что в первичных примитивных клетках не существовало различий между типами нуклеиновых кислот; иными словами, то, что считалось геномом, участвовало непосредственно как в репликацни, так и в трансляции. В какой-то момент отделение трансляционного аппарата от генома, по-видимому, стало полезным для клетки, и белки начачи синтезироваться на молекулах-посредниках, отличавшихся от самого генома. Нсвозможно установить, как это коррелировало во времени с появлением других видов рибонуклеиновых кислот, участвующих в трансляции,но поразительно, что РНК, с одной стороны, содержится в рибосомах, а с другой-образует адапторную тРНК. (Не удивительно, если выяснилось бы, что некогда РНК выполняла в рибосомах более важную роль, чем та, которую она выполняет теперь.) Все это говорит о том, что РНК и~рвет центральную роль в генной экспрессии — и не только в качестве матрицы, используемой при синтезе белка,но и как инструмент, необходимый для трансляции матрицы.
В некотором смысле этн функции РНК являются отражением различных свойств молекул РНК, в целом связанных с генной экспрессией, но выполняющих несколько различающихся и явно независимых функций. Все типы РНК имеют общее происхождение, а именно транскрибируются с ДНК. В случае мРНК продукт транскрипции является посредником, предназначенным для трансляции. тРНК- и рРНК-транскрипты представляют собой активные молекулы. У прокариот (а, возможно, также и у эукариот) транскрипция-это тот уровень, на котором в основном осуществляется контроль экспрессии генов.
Первый (и иногда единственный) этап этого контроля сос гонт в «принятии решения» о транскрипции данного гена. Рассматривая разные этапы транскрипции, надо всегда учитывать, каким образом они могут влиять на регуляцию активности генов. Транскрипция — это не единственный способ синтеза РНК. Вирусы, геномы которых состоят из РНК, детерминируют специфические ферменты, осуществляющие различные реакции, но обладающие одним общим свойством; способностью синтезировать РНК на матрице, которая сама представлена молекулами РНК. Этот процесс служит как для образования мРНК, необходимой для поддержания инфекционного процесса (транскрипция РНК), так и для воспроизведения вирусного генома (репликация РНК).
Это происходит и в прокариотических, и в эукариотических клетках. Однако и в случае (эукариотических) ретровирусов возможна дальнейшая реакция, в которой вирусная РНК используется в качестве матрицы для обратной транскрипции, приводящей к образованию ДНК. Чдо представлйс1 собой РНК-полнмерйтг". Транскрипция происходит в три различные стадии; инициации, элонгации и терминации. На первой и последней стадиях фермент взаимодействует с ДНК, чтобы начать синтез РНК, или отделяется от нее по завершении синтеза. Между этими стадиями осуществляется основной процесс синтеза РНК (транскрипция). Фермент передвигается вдоль молекулы ДНК; в резуль~ате образуется цепь РНК, последовательность которой детерминируется матрнцей. РНК-полимераза, определяемая ранее по способности включать рибонуклеозидтрифосфаты в рибонуклеиновые кислоты в присутствии ДНК-матрицы, сейчас может рассматриваться как часп более сложного комплекса, участвующего в транскрипции.
Исходная ферментативная активность-это лишь мннимильный компонент того, что можно назвать РНК-полимеразой. Она лишь контролирует правильное спаривание рибонуклеотидов с ДНК н катализирует образование фосфодиэфирных связей между ними. И для инициации, и для терминации синтеза РНК необходимы дополнительные активности. Тут очевидна аналогия «разделения труда» между рибосомой и белковыми факторами трансляции. Правда, вне~да бывает довольно трудно решить, можно ли считать тог или иной полипептид, участвующий на определенных стадиях транскрипции, составной частью РНК-полимеразы или же дополнительным компонен том. Продукты транскрипции представляют собой дискретные молекулы, имеющие предопределенные эи 3'-концы.
Из этого следует, что инициирование и терминирование транскрипции должны происходить в определенных сайтах ДНК. Инициация предполагает образование комплекса между РНК-полимеразой и ДНК в участке, расположенном вблизи нуклеотида, с которого начинается транскрипция. Последовательность ДНК, необходимая для образования этого комплекса, называется промотором, Промотор может включать в себя как последовательности, непосредственно связывающиеся с инициируюшим комплексом, так и те, которые прилегают к этому участку, (Распознавание этих последовательностей необходимо для инициации, но они не являются частью стабильного сайта связывания.) То место, с которого начинается включение первого нуклеотида в синтезирующийся транскрипт, называется стартовой точкой.
Условия, необходимые для инициации, обычно оказываются более сложными, чем те, которые требуются для элонгации. Все компоненты, участвующие в элонгьшни, также необходимы и для инициации, однако в последнем случае подключаются еще и дополнительные полипептиды. Вспомогательные факторы це всегда могут рассматриваться как субъединицы РНК-полимеразы. В основе принципа, по которому проводятся эти различия, лежит 10. РНК-полимеразы-транскрнпционный аппарат 133 универсальность их включения в реакцию транскрипции. Если они, являясь частъю обычного ферментативного препарата, используются только на начальных стадиях, но необходимы для распознавания всех промоторов, то, вероятнее всего, эти факторы должны быть классифицированы как составные части фермента. Если же они требуются только для транскрипции определенных генов, то их скорее следует отнести к регуляторным факторам.
Терминадия означает распознавание такой точки, после которой не происходит дальнейшего роста цепи РНК. Соответствующий участок ДНК называется терминатором. От соответствующего компонента РНК-полимераэы требуется выполнение двух функций. Во-первых, его ферментативная активность должна прекратить дальнейшее образование фосфодиэфирных связей.
Во-вторых, он должен диссоциировать от ДНК, освобождая при этом ново- синтезированную РНК. Терминация не так хорошо исследована, как инициация. У бактерий существуют разные классы термина- торных участков. По крайней мере некоторые из них не узнаются той формой РНК-полимераэы, которая осуществляет элонгацию, и требуют дополнительных белковых факторов. В данном случае опять оказывается нелегко опрелелить, что считать компонентом фермента и что-нет. Процесс терминации у эукариот изучен еще хуже, чем у бактерий, и что следует подразумевать под термином вРНК-полимераз໠— в какой-то степени дело вкуса. В случае бактериальной РНК-полимеразы можно попытаться определить роль индивидуальных полипептидов, функционирующих на разных стадиях транскрипции. Эукариотический фермент очищен значительно хуже, н основная трудность заключается в выделении истинной РНК-полимеразной активности из неочищенного экстракта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
