Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом аминоацил-тРН К-синтетаза выполняет адапторную роль, осуществляя высокоспецифичную подгонку одной молекулярной поверхности к другой.
Структура тРНК. Молекулы тРНК играют роль конечных адапторов при переводе информации, заключенной в нуклеотидной последовательности, на язык белка. Таким образом, генетический код расшифровывается при помощи двух взаимосвязанных наборов адапторов.
Молекулы тРНК обладают многими общими структурными особенностями. Это вполне естественно, поскольку все молеку-
Ш'-У'
© -А^
R
1 о
H,N—С—СС Аминокислота
2 I Х)Н
Н
2
R
ОН
Рибоза ¦ Аденин
Аденилированная
аминокислота
X
тРНК
R
©{ Рибоза И Аденин
H2N-C-C<° 2 | ^О
X
АМР
Н
Аминоацил-тРНК
Рис. 2.15. Двухэтапиый процесс активации молекулы тРНК с образованием аминоацил тРНК
лы тРНК должны взаимодействовать примерно одинаковым образом с рибосомами и мРНК (должны укладываться в А- и P-участки рибосомы и взаимодействовать с ферментом, катализирующим образование пептидной связи).
Все молекулы транспортных РНК обладают следующими общими свойствами (рис. 2.16).
1. Состоят из одной цепи длиной от 73 до 93 рибонуклеоти-
ДОВ.
2. Содержат много необычных оснований, как правило, от 7 до 15 на молекулу. Многие из этих оснований представляют собой метилированные или диметилированные производные А, У, Ц и Г, которые образуются путем ферментативной модификации тРНК-предшественника.
3. 5’-конец тРНК фосфорилирован. На 5’-конце обычно расположен остаток — гуанин.
4. На З’-конце всех тРНК находится последовательность ЦЦА. Активированная аминогруппа прикрепляется к З’-гидро-Ксильной группе концевого аденозина.
3'
он
а)
Рис. 2.16. Строение молекул тРНК
а — общая схема; б — схематическое изображение трехмерной структуры дрожжевой фе-нилаланиновой тРНК
5. Примерно половина нуклеотидов тРНК спарена и образует участки двойной спирали. Не спарены пять групп оснований.
6. Антикодоновая петля состоит из семи оснований, расположенных в следующей последовательности:
Пиримидин —Пиримидин —X — Y — Z —Модифициро- —Вариабель-
<----.----' ванный пурин иое основание
аитнкодоновое
основание
Продолжение рис. 2.16
В результате рентгеновских кристаллографических исследований установлена трехмерная структура молекулы тРНК. Она имеет L-образную форму и содержит два участка двойной спирали примерно по десять пар оснований в каждом. Спиральные участки расположены перпендикулярно друг другу, что и придает молекуле L-образную форму. ЦЦА-участок прикрепления аминокислоты расположен на одном из концов L. Другой конец L содержит антикодоновую петлю, и таким образом, аминокислота, связанная с тРНК, удалена от антикодона на расстоянии примерно 80А.
Кодон-антикодоновое взаимодействие. В каком месте будет присоединена к растущей полипептидной цепи данная аминокислота, зависит не от самой аминокислоты, а от присоединившей ее молекулы тРНК. Выяснить это удалось при помощи изящного эксперимента, в котором аминокислоту, присоединенную к специфической тРНК, химическим путем превращали в другую аминокислоту (цистеин в аланин). Когда такие гибридные молекулы участвовали в синтезе белка в бесклеточной системе, «неправиль-
ная» аминокислота включалась в белковую цепь во всех тех положениях, где должна была быть «правильная» аминокислота. Успешное декодирование зависит,' следовательно, от точности механизма, который в норме обеспечивает связь между каждой активированной аминокислотой и соответствующей молекулой тРНК, и от точности кодон-антикодонового взаимодействия.
Но генетический код вырожден (большей части аминокислот соответствует более одного кодона). Эту вырожденность можно истолковать двояко: 1) одна молекула тРНК может взаимодействовать более, чем с одним кодоном; 2) для каждой аминокислоты имеется более одной тРНК- В действительности справедливо и то и другое. Для некоторых аминокислот существует более одной тРНК- Кроме того, некоторые тРНК таковы, что требуют точного спаривания только по первым двум положениям кодона; в третьем положении допускается и неверное спаривание (так называемое неоднозначное соответствие), т. е. на спаривание третьего основания накладываются менее строгие стерические ограничения, чем на спаривание двух других.
С третьим нуклеотидом кодона взаимодействует первый нуклеотид антикодона (порядок нуклеотидов считается от 5’- к З’-кон-цу). Часто первое положение в антикодоне тРНК занято необычным основанием инозином (I), которое может образовывать водородные связи с У, Ц или А, находящимися в кодоне в третьем положении. Кроме того, У в первом положении может взаимодействовать с А или Г, а А — с Ц или У. Таким образом в связи с механизмом «качания» клетке требуется меньше 64 различных тРНК. Каждая тРНК может узнавать до трех кодонов.
