Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
На 505-субчастице, опять-таки на поверхности, которой она обращена к малой субчастице, находится область связывания пеп-тидил-тРНК, обозначаемая далее как П-участок. Его нередко называют донорным участком. Свободную тРНК или аминоацил-тРНК, за исключением формилметионил-тРНК, П-участок либо не связывает вовсе, либо обладает к ним незначительным сродством.
С П-участком связана, по-видимому, 55-РНК, обладающая сродством к тРНК благодаря наличию комплементарного пентануклеотида (см. выше). Далее, частично перекрываясь с П-участком, находится участок энзиматической активности, который
катализирует перенос пептидила на аминоацил-тРНК и замыкание новой пептидной связи. Его называют пептидил-трансферазным, или Т-участком. В нем можно предполагать наличие, во-первых, центра, взаимодействующего с акцепторной частью пептидил-тРНК и примыкающим к ней участком пептидила. Он является одновременно фрагментом П-участка и обозначается далее как Пт. Во-вторых, рядом находится, вероятно, второй центр трансферазного участка, неспецифически взаимодействующий с аналогичной областью ами-ноацил-тРНК. Он называется далее Ат-центром. Как видно, ами-ноацил-тРНК способна взаимодействовать одновременно и с 305-субчастицей по Асп-центру, и с Ат-центром трансферазного участка на 505-субчастице. Это иллюстрирует также рис. 18. Иногда, описывая в целом область присоединения Аа-тРНК к рибосоме, фактически объединяют понятие об Асп- и Ат-центре. Нередко описывают лишь Асп'Центр, называя его просто A-центр. Наконец, встречаются случаи, когда внимание фиксируют лишь на Ат-центре, называя его упрощенно A-участок. Все это может запутать неискушенного читателя и побуждает рекомендовать изложенную выше систему обозначений.
С 505-субчастицей связана также транслоказная активность, обеспечивающая перемещение, уход новой пептидил-тРНК и сопряженного с ней триплета мРНК из A-центра. Она связана с ГТФ-азной активностью. Пока нельзя указать область субчастицы, ответственную за эту активность. Показано лишь, что соответствующий участок независим от П- и Т-участков. Проявление транслоказной активности требует не только участия белкового компонента, прочно «вмонтированного» в 505-субчастицу, но и его взаимодействия с дополнительным внерибосомным энзиматическим фактором, обладающим вместе с рибосомой ГТФ-азной активностью. В этом случае трудно решить, какой именно компонент этой энзиматической системы следует называть энзимом,— вну-тририбосомный или же только их комплекс. Сходным образом рибосома является обязательным соучастником проявления активности целого ряда других внерибосомных белковых факторов, участвующих в процессе трансляции. Многие из них связаны с ГТФ-азной активностью. Рибосомный компонент, ответственный за различные проявления ГТФ-азной активности, является единым для разных внерибосомных факторов. В настоящее время выделены два кислых рибосомных белка 505-субчастицы, образующие этот компонент (Miller, 1972; Highland et al., 1973). ГТФ-азная активность стимулируется некоторыми белками 305-субчастицы (Marsh, Parmeggiani, 1973).
Суммируя данные о химической архитектуре рибосом, необходимо вновь остановиться на некоторых общих закономерностях их строения. Они сформулированы А. С. Спириным и Л. П. Гавриловой (1971) в виде трех принципов строения рибосом. Прежде всего характерно наличие двух неодинаковых, функционально различных субчастиц — принцип неравных субчастиц. Далее, важным представляется, что в обеих субчастицах имеется длинный поли-
нуклеотидный тяж, третичная структура которого очень строго обусловлена большим набором различных белков, специфически связанных с определенными участками РНК,— принцип рибонук-леопротеидного тяжа. Наконец, множественность уникальных белков рибосомы имеет отношение не только к ее специфической архитектуре и может рассматриваться как особая, третья закономерность ее структуры,— принцип множественности рибосомальных белков. Сложность и своеобразие структуры рибосомы отражает чрезвычайную сложность процесса «перевода» языка нуклеотидной последовательности в последовательность аминокислот в полипептиде.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РИБОСОМ
В основе процесса синтеза белка на рибосомах лежит реакция образования пептидной связи между аминокислотой и полипептидом, которые в виде соединений с транспортными РНК располагаются в непосредственной близости друг к другу между субчастицами рибосомы, несущей на себе мессенджер-РНК. Выбор строго определенной аминокислоты для включения в полипептид обусловлен комплементарностью очередного кодона мРНК и антикодона аминоацил-тРНК. На этой стадии процесса природа аминокислотного остатка уже не оказывает непосредственного влияния на включение. Яркой демонстрацией этого является получивший широкую известность эксперимент Lipmann и сотр. Они превратили цистеинил-тРНКЦИ0, синтезированную с помощью аминоацилсинте-тазы, в аланил-тРНКцис, отщепив SH-группу в условиях, исключающих повреждение других групп Аа-тРНК. Такая аланил-тРНКцис, обладающая цистеиновым антикодоном, участвовала в реакции на рибосоме и обеспечивала включение аланина вместо цистеина. Еще более демонстративный эксперимент осуществлен недавно Fahnestork и Rich (1971), которые превратили фенилала-нил-тРНК в фениллактил-тРНК (обработкой азотистой кислотой) и наблюдали образование полиэфира фенилмолочной кислоты, если в качестве мРНК использовалась полиуридиловая кислота. Последняя в обычных условиях обеспечивает синтез полифенилаланина. В этом случае продемонстрировано и полное отсутствие специфического влияния радикала, связанного ЦЦА-концом тРНК, на процесс включения в полипептид, ибо он даже не является аминокислотой, и некоторая неспецифичность энзиматической системы рибосомы, катализировавшей образование сложноэфирной связи. Впрочем, эта же степень неспецифичности характеризует и различные протеазы, а П-участок рибосомы многие рассматривают как вид протеазы, действие которой проявляется не при гидролизе, а при синтезе пептидной связи в силу особенностей субстратов (А. А. Краевский, Б. П. Готтих, 1971).
