Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
Аминоацил-тРНК-синтетазы играют ключевую роль в обеспечении тех
процессов, благодаря которым генетическая информация, столь аккуратно
передающаяся в неизменном виде от поколения к поколению, столь же точно
выражается и на этапе трансляции. Очевидно, что точность процесса
трансляции должна зависеть от того, с какой точностью каждая аминоацил-
тРНК синтетаза сможет из всего набора аминокислот выбирать одну
определенную аминокислоту и присоединять ее к соответствующей тРНК.
Важное значение для обеспечения точности трансляции имеют дополнительные
ферментативные функции, присущие аминоацил-тРНК-синтетазам. Одну из этих
функций, которую можно назвать контролирующей (verification function), мы
проиллюстрируем на следующем примере. Представим себе, что изолейцил-
тРНК-синтетаза случайно узнает "чужую" тРНК и за счет этого вместо
изолейцил-тРНК11е образуется, например, изолейцил-тРНКРЬе. Такая ошибка
могла бы привести к ошибочному включению в синтезируемую белковую цепь
остатка фенилаланина вместо изолейцина. Однако оказывается, что
фенилаланил-тРНК-синтетаза может "опознать" неправильный ассоциат между
"своей" тРНК и "чужой" аминокислотой и гидролизовать его до свободных
изолейцина и тРНКРЬе.
Другая корректирующая функция (proofreading function) отличается от
рассмотренной выше, и ее можно проиллюстрировать следующим примером.
Допустим, что на стадии активации аминокислоты изолейцил-тРНК-синтетаза
ошибочно принимает валин за изолейцин:
Изолейцил-тРНК-синтетаза + валин + АТР -*•
[валилацил-АМР]изолейцил-тРНК-синтетаза + PPj
Тогда на следующем этапе при взаимодействии возникшего "неправильного"
комплекса с тРНКПе (см. рис. 11.7) вместо образования валил-тРНК11е
индуцируется гидролиз валилацил-АМР до валина и АМР:
[Валилацил-АМР]изолейцил-тРНК-синтетаза + тРНК11е ->
валин + тРНКПе + изолейцил-тРНК-синтетаза + АМР.
Таким образом, аминоацил-тРНК-синтетазы действительно играют важнейшую
роль в процессе трансляции генетической информации, связывая определенные
аминокислоты с соответствующими антикодонами. Кроме того, благодаря
дополнительным контролирующим и корректирующим функциям эти ферменты
обеспечивают высокую точность трансляции, всякий раз подвергая
соответствие между антикодоном и аминокислотой по крайней мере еще одной
дополнительной проверке. Так, если в приведенном выше примере частота
"ошибочной" активации аминокислоты при действии изолейцил-тРНК-синтетазы
составляет 1 валин на 100 молекул изолейцина, а наблюдаемая ошибка
коррекции не выше 1 на 180, то общая ошибка трансляции не будет превышать
1/100-1/180= 1/18000.
И. Передача информации в клетках
Рис. 11.8. Схематиче- 200 А
ское изображение <---------
структуры рибосомы
Е. coli. (По Щ (м," 2,7 х ю6)
Watson J.D. 1976.
Molecular Biology of the Gene, 3rd ed., W.
A. Benjamin, Menlo Park, Calif.)
i
I
50S 30S
(мг" 1,8 x to6) x io6)
5S Рибосомная РНК (М.*4< 10")
23 S Рибосомная РНК ( Mr * 1,2 х i()6 )
(?-
''¦'4
16S Рибосомная РНК (Мг~0,6 х 106)
V
•V •
• • •
32 специфических рибосомных белка
21 специфический рибосомный белок
Образование пептидной связи. Следующий этап биосинтеза белка после
образования аминоацил-тРНК заключается в их "расстановке по порядку" и
замыкании пептидных связей между соответствующими аминокислотами. Процесс
расстановки осуществляется с помощью рибосом в соответствии с
последовательностью кодонов в мРНК. Рибосомы представляют собой крупные
нуклеопротеидные структуры, в которых три основные цепи рРНК находятся в
комплексе с набором специфических рибосомных белков (рис. 11.8). Рибосомы
состоят из двух субъединиц. У бактерий это так называемые 30S- и 508-
субъединицы (S- константа Сведберга, используемая в качестве единицы
размера, который оценивают по скорости седиментации частиц в растворе при
центрифугировании). Рибосомные субъединицы эукариот обычно несколько
крупнее (40S и 60S). Целые рибосомы, образующиеся при взаимодействии
большой и малой субъединиц, характеризуются значениями констант
седиментации 70S (бактерии) и 80S (эукариоты).
Хлоропласты и митохондрии эукариотических клеток располагают своими
собственными рибосомами, которые по размеру ближе к прокариотическим, чем
к цитоплазматическим рибосомам эукариот. Большая часть ДНК,
обнаруживаемой в хлоропластах и митохондриях, содержит информацию о
структуре компонентов их собственной системы биосинтеза белка.
44
Экспрессия генетического материала
Рис. 11.9. Структура метионина и N-фор-милметионина.
Н
I н II
о
н
I н II
о
сн
сн2
S-сн
Метионин
(Met)
S-СН3
N -Формилметионин (ШеО
Синтез всех полипептидных цепей протекает в направлении от N-конца к С-
концу и всегда начинается с метионина. У некоторых полипептидов
инициирующий N-концевой остаток метионина отщепляется еще до завершения
синтеза всей цепи. Инициация синтеза полипептидной цепи всегда происходит
при участии тРНКМс' особого типа, обозначаемой тРНК|у|е1. В бактериях
NH2-rpynna инициирующего метионина блокируется формильной группой (рис.
