Биофизика познает рак - Акоев И.Г.
Скачать (прямая ссылка):
частоту аминокислотных замен при синтезе белка. Важно также, что
сочетание разных ионов может взаимно усиливать или ослаблять это влияние.
Кроме ионов, спонтанный уровень ошибок включения аминокислот в пептидную
цепь могут изменять сдвиги pH, температура, этанол и другие изменения в
среде, окружающей рибосому.
Выяснено, что при таких ошибках в пептидную цепь включаются не случайные
аминокислоты, а ближайшие по кодовой специфичности. Так, в экспериментах
вместо фенилаланина чаще всего включается на полиуридшювой матрице УУУ
лейцип, кодируемый кодонами ЦУУ, УУА, УУГ и др. (табл. 4). Это ошибка в
прочтении одного из нуклеотидов. Реже всключались изолейцин (АУУ), серии
(УЦУ), тирозин (УАУ) и вални (ГУУ), хотя в этих случаях была также ошибка
лишь по одному нуклеотиду. Более частое замещение на лейцин связано с
тем, что из всех теоретически возможных одпопуклеотндных замен ь кодоне
УУУ три варианта приходятся на лейцин н по одному варианту на изолейцин,
тирозин, валяй и цистешт. Остальные аминокислоты могут включаться вместо
фенилаланина только в случае замен двух нуклеотидов в кодоне и при
нарушении в последовательности их узнавания, что встречается очень редко.
Описаны случаи нарушений по типу сдвига рамки чтения, когда нуклеотиды в
кодоне читаются те же, но в иной последовательности. Например, на матрице
ЦАУ
93
Р п с. в. Схема, поясняющая возможные механизмы увеличения ошибок
рибосомального синтеза белка при ускоренном ритме клеточного деления и
отсутствии нарушений во всех звеньях аппарата синтеза белка
ЦАУ ЦАУ (гистидин) считывание может начаться со второго или третьего
нуклеотида. Тогда вместо гистидина включается изолейцин (АУЦ) или серии
(УЦА).
Главным условием правильного узнавания кодона является достаточное время
экспонирования кодона, т. е. длительность периода разомкнутого состояния
субчастиц рибосомы. Чем короче время экспонироваиия кодоиа, тем меньше
времени на узнавание кодона, осуществляемое путем перебора антикодонов на
аминоацилтранспорт-пых 1'НК по законам стохастики, и тем больше
вероятность ошибочного подбора антикодона и включения ошибочной, но
близкой по кодовой специфичности аминокислоты (рис. 6).
Изложенные особенности работы рибосомы были выявлены в модельных опытах
на рибосомном ассоциате
94'
субчастиц в условиях так называемой бесфакторной трансляции. В условиях,
более приближенных к естественной работе рибосомы, процесс сборки
пептидной цепи на искусственной матрице ускоряется и количество ошибок
возрастает.
Общепринято суждение о том, что закономерности, полученные на модельных
бесклеточных системах, справедливы и для процесса синтеза белка в живой
клетке.
Гемоглобин эмбрионального типа, или фетальный HbF, человека содержит по
сравнению с основной формой гемоглобина НЬА больше изолейципа (кодоны
АУУ, АУЦ и АУА) 1 и меньше валина (ГУУ, ГУЦ, ГУА) и пролина (ЦЦУ, ЦЦЦ,
ЦЦА), по данным В. Штейна п соавторов. Далее представим, что часть
основного гемоглобина НЬА превращается в гемоглобин HbF за счет замен
указанных аминокислот в тех условиях, в которых содержание его снижается,
а минорного, наоборот, повышается. Простой анализ, выполненный пами,
показал, что тогда замену аминокислот в данном случае можно представить
по принципу рибосомальных ошибок синтеза глобина, так как вместо валина
может включаться изолейцин (у них второй и третий нуклеотиды
соответственно одинаковые) и вместо пролина - также изолейцин (у них в
трех кодонах одинаковые третьи нуклеотиды).
После облучения кроликов в дозе 8,5 Гр, по данным Б. Ф. Сухомлинова,
состав аминокислот гемоглобина изменился, уменьшилось количество
цистеина(УГУ, УГЦ) и фенилаланина (УУУ, УУЦ) при увеличении аспарагиновой
кислоты (ААУ, ААЦ) и гистидина (ЦАУ, ЦАЦ) - при отсутствии заметных
изменений в содержании других аминокислот. В этом случае каждая пара
кодонов у всех четырех аминокислот имеет одинаковые третьи нуклеотиды и,
следовательно, у них имеется также определенная близость кодовой
специфичности. Замена этих аминокислот могла произойти по принципу
ложного кодирования.
У собак на 15-е сутки после облучения в дозе 3,8 Гр минорный гемоглобин
HbAi увеличивался с 7,5 до 26%, а основной гемоглобип НЬА упал с 86,5 до
65-68%. У минорного гемоглобина по сравнению с основным меньше содержание
серипа (кодоны УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ) и лейцина (УУА, УУГ) и увеличено
содержание цистеипа (УГУ, УГЦ), глутамина (ГАА), валина (ГУУ,
1 Здесь и далее указываются только сравниваемые кодопы аминокислот.
95
ГУЦ), аргинина (ЦГУ, ЦГЦ) при отсутствии замотпых изменений со стороны
других аминокислот. Анализ кодонов этих аминокислот нам ноказал, что
замена сернна на цпстенн н аргинин возможна, так как у них есть общие
второй и третий нуклеотиды (ГЦ), сернна на валин - по сдвигу рамки чтения
(УЦГ на ГУЦ), лейцина на ва-лнн - тоже по сдвигу рамки чтения (УУГ на
ГУУ), се-рина п лейцина на глутамин, валин и аргинин - но общности
третьего нуклеотида (А).
