Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Нет Дисперсный раза » Часть имеют
Терминальные РНК-синтетазы Нет Да
РНК-гомополимеразы Нет**
Полинуклеотидфосфорилаза
* Если \в системе нет матричной НК.
** Если четвертичная структура не нарушена.
*** У вирусов с одноцепочечной ДНК.
НЕМАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Образование сложноэфирной связи между фосфорилом одного из мононуклеотидов и остатком рибозы или дезоксирибозы другого мононуклеотида требует затраты энергии. Она черпается из источника, характерного для многих эндэргонических реакций, протекающих в живых организмах,— макроэргических связей в ну-клеозидди- и нуклеозидтрифосфатах. Каждый из мононуклеотидов, включаемых в полинуклеотидную Цепочку, вступает в реакцию в виде соответствующего НДФ или НТФ и, отщепляя ортофосфат или пирофосфат, делает свой энергетический вклад — «платит» за присоединение к своему предшественнику.
Довольно давно выявлены реакции нематричного синтеза РНК и ДНК, катализируемые теми же энзимами, которые необходимы для матричного синтеза, а также некоторыми специальными энзимами.
Во многих организмах широко распространена полинуклеотид-фосфорилаза (НДФ:РНК — нуклеотидилтрансфераза), катализирующая реакцию:
пНДФ (НМФ) п + »Ф.
Четыре нуклеозиддифосфата могут вступать в эту реакцию в любых соотношениях. Последовательность их включения в образующийся полинуклеотид подчиняется лишь статистическим закономерностям, т. е. первичная структура такой РНК жестко не предопределена. Можно только установить вероятность включения очередного нуклеотида, исходя из его парциальной концентрации в исходной смеси. Синтез идет и в том случае, когда в исходной смеси присутствует единственный нуклеозидтрифосфат,— тогда образуется гомополинуклеотид. Если энзим не претерпел частичной деградации при выделении, то реакция не требует затравки, т. е. какого-либо полинуклеотида, который далее наращивался бы, и может начинаться в смеси, содержащей только нуклеозиддифос-фаты и энзим. Изменение свободной энергии при реакции относительно невелико, и она легко обратима. Это позволяет понять смысл тривиального названия энзима — полинуклеотидфосфори-лаза, которое отражает именно обратную реакцию — фосфоролиз РНК. Энзим наиболее активен при pH 7,5—10,0 в присутствии ионов магния. Он состоит из шести субъединиц. Суммарный молекулярный вес энзима относительно высокий — близок к 200000. Интересно, что при диссоциации на субъединицы сохраняется каталитическая активность, но при условии введения в реакционную смесь затравки, хотя бы в виде олигонуклеотида.
Значение полинуклеотидфосфорилазы, открытой Grunberg-Mo-nago и Ochoa еще в 1954 г., в общей системе превращений нуклеиновых кислот до сих пор остается неясным. Фермент нельзя связать с процессами передачи наследственной информации, так как он осуществляет лишь нематричный синтез. Высказывалось
предположение, что полинуклеотидфосфорилаза обеспечивает создание резервов рибонуклеотидов, если в клетке возникают избыточные концентрации нуклеозидполифосфатов. Действительно, переход НДФ в форму полинуклеотида и обратно совершается без значительных перепадов свободной энергии, и можно себе представить, что содержание и сохранение резерва нуклеотидов в такой форме выгоднее, нежели в виде свободных НДФ. Однако экспериментальные обоснования этой гипотезы пока недостаточны. Весьма интересны данные лаборатории С. Р. Мардашева о влиянии аминокислотного окружения на нуклеотидный состав РНК, образуемой полинуклеотидфосфорилазой из полного набора нуклеозидди-фосфатов. Многие аминокислоты, введенные в сферу реакции, вызывали преимущественное включение тех или иных оснований,
меняя и отношение пиримидины и коэФФиЦиент'А+Ц • Обращает
также на себя внимание наличие полинуклеотидфосфорилазы в рибосомах (Л. Б. Ребров и сотр., 1972).
Нематричный синтез РНК осуществляется в тканях животных не только полинуклеотидфосфорилазой, но и целым рядом полимераз гомополинуклеотидов (гомополинуклеотид-нуклеозидтри-фосфат-нуклеотидилтрансферазы). В отличие от первого энзима материалом для синтеза служат не НДФ, а НТФ, с отщеплением не фосфата, а пирофосфата. Описаны гомополимеразы, катализирующие синтез полиадениловой и полицитидиловой кислот. До последнего времени функции их были совершенно неясны. Лишь недавно появились данные о том, что нематричный синтез, «пристройка» полиаденилового концевого фрагмента к мРНК, необходим для облегчения ее транспорта из ядра в цитоплазму (см. также заключительный раздел гл. VI).
К этой же категории энзимов синтеза РНК относятся и полимеразы, обеспечивающие достройку транспортной РНК — образование концевого акцепторного тринуклеотида АфЦфЦф. Их специфика хорошо выражается тривиальным названием—терминальные тРНК-синтетазы (тРНК-нуклеозидтрифосфат-нуклеоти-дилтрансферазы).
