Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее просто устроенными являются РНК-полимеразы митохондрий нейроспоры, некоторых ДНК-содержащих вирусов и галобактерий. Так, РНК-полимераза колифагов Т3 и Т7 представляет собой единичную полипептидную цепочку весом около 100000, митохондрий нейроспоры — 64 000, а энзим галобактерий состоит из двух субъединиц — по 18000. Они характеризуются довольно высокой специфичностью. Например, энзим, индуцируемый Т3, транскрибирует лишь нативную ДНК того же вируса, но не ДНК из Т7 или Е. coli. Важно, что денатурация ДНК снимает специфичность. Это демонстрирует вероятную роль вторичной и третичной структуры матрицы для специфического узнавания РНК-поли-меразой. РНК-полимеразы этого типа не нуждаются в дополнительных белковых факторах для завершения транскрипции того или иного участка ДНК (Kuntzel, Schafer, 1971; Louis, Pitt, 1971; Maitra, Huang, 1972). Однако степень изученности этих РНК-полимераз пока значительно уступает таковой для полимеразы кишечной палочки.
РНК-полимераза Е. coli состоит из большого числа различных субъединиц. Первая группа субъединиц образует ту часть молекулы, которая ответственна за катализ реакций синтеза полину-клеотидной цепочки. Ее мы будем далее называть минимальным или неполным энзимом. Вторая часть молекулы РНК-полимеразы, обеспечивающая интенсивную транскрипцию только отдельных матриц, также состоит из специализированных субъединиц, — по крайней мере, одной.
Минимальный энзим Е. coli состоит, по меньшей мере, из семи полипептидкых цепей: двух a-цепей с молекулярным весом около
40000 (возможно, они не вполне идентичны друг другу), одной р-цепи—155000, одной р'-цепи—165000 и двух ю-цепей с молекулярным весом 12—16 000. Общий вес этой части энзима близок к 400 000. Полных сведений о функциях каждой из субъединиц минимального энзима пока нет. Достаточно определенно известно, что р^-компоненты необходимы для связи с матрицей и что в целом минимальный энзим способен катализировать матричный синтез РНК, но он, как правило, протекает значительно медленнее и беспорядочнее, чем с полным энзимом. С минимальным энзимом (а-субъединицей) связана также упомянутая выше способность к безматричному синтезу гомополимеров (Ohasa, Tsugita, 1972).
Вторая часть РНК-полимеразы включает прежде всего так называемый cr-фактор. Этот фактор, представленный одной поли-пептидной цепочкой с м. в. 90000, является «сменным», определяя узнавание и интенсивное считывание не любого, а достаточно определенного участка матрицы. Энзим без ст-фактора связывается с большим числом участков ДНК, но относительно непрочно. Полный энзим с ст-фактором взаимодействует с немногими участками, соответствующими по числу начальным зонам генов или оперонов. Зато прочность связывания резко возрастает (/Cd^lO8 и даже 1012-М014). Сейчас показано, что ст-фактор Е. coli узнает трину-клеотидные последовательности д(Пур-Т-А) в отличие от неполного энзима, который предпочитает последовательности д(Т—Ц— Т) (Downey et al., 1971).
Пока неясно, каковы особенности строения разных ст-факторов. Кроме них, в последнее время описан узнающий фактор другого типа — 'F, который, видимо, действует, не замещая ст-фактор, а дополняя его так, что РНК-полимераза с особенной интенсивностью транскрибирует цистроны, кодирующие рибосомальную РНК. Правда, имеются данные, заставляющие пока с осторожностью относиться к результатам экспериментов с 'Р-фактором (см. гл. VII).
Таким образом, субъединичая формула полной РНК-полимеразы— [агРР'юг] сг или то же сочетание вместе с ^-фактором. Сверх того, полная РНК-полимераза при низкой ионной силе склонна к образованию димеров, легко диссоциирующих в гипертонических растворах. Значение этого ее свойства пока неясно.
Связь между минимальным энзимом и компонентами специфичности непрочная (диссоциация при незначительном нагревании, на ДЕАЕ и фосфоцеллюлозе). Компоненты специфичности могут частично находиться вне связи с энзимом. Диссоциация минимального энзима на субъединицы происходит при более энергичном воздействии — 6М мочевина в слабощелочной среде.
Существование «сменных» факторов специфичности позволяет понять возможность быстрого образования в клетке разных форм РНК-полимеразы, ориентированных на определенные участки ДНК в начале оперонов.
Все изложенное выше относится к наиболее изученной бактериальной РНК-полимеразе из кишечной палочки. Что же
касается более высоко организованных клеток, то имеются достоверные данные о существовании в клетках эукариотов, по крайней мере, трех различных РНК-полимераз: I ядрышковой, обеспечивающей синтез предшественников рибосомальной РНК; II — из нуклеоплазмы, специализированной на транскрипции хроматина, и III — предположительно митохондриальной. Все они различаются по ингибируемости антибиотиками: а-аманитин подавляет II, циклогексимид — I, а рифамицин — III (что служит аргументом за близость последней к бактериальным РНК-полимеразам; подробнее об ингибиторах см. в следующем разделе). В последнее время появились данные и о субъединичном составе РНК-полимеразы II. Описаны две ее формы: первая из тимуса и печени, включающая по одной субъединице с молекулярными весами 190, 150, 35 и 25 тысяч, и вторая из печени, у которой первая субъединица несколько меньше—170 тысяч (Weaver et al., 1971). Роль субъединиц РНК-полимеразы II пока неясна, но аналогии с РНК-полимеразой кишечной палочки весьма соблазнительны.
