Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

х тРНК связаны с соответствующими кодонами. Область рибосомы, с которой в ?-участке взаимодействуют прочитываемый кодон и антикодон отбираемой им аминоацил-тРНК, называют участком декодирования. После отбора аминоацил-тРНК происходит перенос пептидного фрагмента на ?-аминогруппу аминоацил-тРНК. Участок рибосомы, на котором происходит этот процесс и который, следовательно, содержит каталитический центр 'для переноса пептида, называется пептидилтрансферазным участком. Поскольку, как следует из пространственной структуры тРНК (см. рис. 29), расстояние между 3 -концом тРНК и антикодоновой петлей порядка 8 нм, пептидилтрансферазный и декодирующий участки на рибосоме удалены друг от Друга. Известно, что они вообще находятся на разных субъединицах рибосом: Декодирующий - на малой, а пептидилтрансферазный — на большой субъединице. Молекулы тРНК располагаются на рибосоме таким образом, что взаимодействуют с обеими субъединицами, причем на большой субъединице в районе пептидилтрансферазного центра сближены их 3 '-концевые СрСрА фрагменты, а на малой субъединице вблизи декодирующего участка — их антикодоно-вые петли.

После переноса пептидного остатка аминоацил-тРНК, находящаяся в А-участ-Re, превращается в пептидил-тРНК. В соответствии с общей схемой матричного биосинтеза за этим должна следовать транслокация, перемещающая ее в Р-учас-ток и освобождающая ?-участок для отбора следующей аминоацил-тРНК. Вмес-

Рис. 55. Схема цикла элонгации при биосинтезе белка на. рибосоме: ?

/ - отбор аминоацил-тРНК; 2 - образование пептидной связи; .4 — транслокация; 1а, 16 — малая и большая субъединицы рибосомы; II - мРНК (стрелка указывает направление от 5/J- к 3-концу); 111а, 1116, Шв - тРНК, аминоацил-и пептидил-тРНК; А и Р-А- и Р-сайты

те с пептидил-тРНК должен переместиться и связанный с ней кодон. Схец, цикла элонгации с учетом всего сказанного приведена на рис. 55.

В системе, состоящей из рибосом, мРНК и набора аминоацил-тРНК, молсе; идти процесс трансляции, т.е. синтезироваться полипептид с последователь-ностью аминокислот, соответствующей последовательности кодонов мРНК. Одщ. ко в столь упрощенной системе синтез идет медленно и весьма чувствителен r действию различных неблагоприятных факторов. Реально в клетках в синтезе белка на стадии элонгации участвуют два дополнительных белка, не входящих в состав рибосомы и называемых факторами элонгации. В общем случае их обозначают как EF-1 и EF-2 (elongation factors 1 и 2).

Для прокариотических факторов элонгации сохранились первоначально введенные обозначения фактор Ти и фактор G. EF—1 в комплексе с ГТФ связывает

любые молекулы аминоацил-тРНК, кроме Met— tRNA^et (последняя взаимодействует аналогичным образом е одним из факторов, участвующих в инициации, которые в этом курсе не рассматриваются). Отбору в этом случае подвергается не свободная аминоацил-тРНК, а связанная в тройной комплекс

EF -1-PPP—Guo · NHJCHRjCO—0—tRNA11] В таком виде происходит первичный отбор

аминоацил-тРНК с участием кодона мРНК. В результате взаимодействия EF-1 с рибосомой в нем активируется присущая ему ГТФазная активность и происходит гидролиз ?— ?-пирофосфатной связи в ГТФ. Образующийся комплекс EF-1-РР—Guo теряет сродство к рибосоме и диссоциирует. Только после этого амино-ацил-тРНК оказывается в ?-участке рибосомы в таком положении, что способна принять пептидный остаток от пептидил-тРНК, расположенной в Р-участке. Таким образом, стадия 1 на схеме, представленной на рис. 55, складывается из трех главных этапов - отбора тройного комплекса, гидролиза ГТФ до ГДФ и ортофосфата и диссоциации комплекса EF-1-РР—<3uo. После замены ГДФ на ГТФ фактор EF-1-???—Guo может связаться с новой молекулой аминоацил-тРНК и опять включиться в цикл элонгации. В замене ГДФ на ГТФ принимает участие еще один белковый фактор, который в случае прокариот известен как фактор EF-Ts. Комплекс EF-Tu-PP—Guo весьма прочен, и ГДФ вытесняется только при взаимодействии с EF-Ts:

EF-Tu-PP-Guo + EF-Ts-> EF-Tu-EF—Ts + PP-Guo

За этим следует процесс

EF-Tu-EF-Ts + РРР - Guo-> EF-Tu-PPP-Guo + EF-Ts

После освобождения рибосомы от фактора EF-1 следует перенос пептидного остатка, т. е. образование новой пептидной связи, по-видимому, не требуют^ непосредственного участия факторов элоганции. Но для последующей эффективности транслокации необходим сходный процесс, протекающий с участием фактора EF-2. Комплекс EF-2PPP—Guo связывается с рибосомой, содержащей пептидил' тРНК в ?-участке, в результате чего происходит транслокация пептидил-тРНК " прочитанного кодона в Р-участок и освобождение ?-участка. За транслокацией следует гидролиз ГТФ до ГДФ и ортофосфата и диссоциация второго фактор8 элонгации. Таким образом, стадия 3 схемы, представленной на рис. 55, так*е 192 ' I

складывается из трех главных этапов - связывания комплекса EF-2-PPP—Guo, приводящего к транслокации, гидролиза ГТФ и удаления фактора с рибосомы.

Рибосомы, как и РНК-полимеразы, являются точками приложения действия ряда антибиотиков, в том числе таких широко используемых в медицинской практике как стрептомицин, хлорамфеникол и тетрациклин, структуры которых приведены в § 2.5. Бактерицидное действие первых двух связано с их способностью специфично взаимодействовать только с прокариотическими рибосомами. Стрептомицин связывается с малой субъединицей, хлорамфеникол - с большой субъединицей вблизи пептидилтрансферазного центра рибосомы, подавляя тем самым биосинтез белков у бактерий и не затрагивая биосинтез зараженного человека или животного. Тетрациклин обладает способностью взаимодействовать с малыми субъединицами в ?-участках как прокариотических, так и эукариотических рибосом. Этим он препятствует отбору аминоацил-тРНК в ?-участке и блокирует белковый синтез. Однако клеточные мембраны животных для него непроницаемы, и при введении его в живой организм избирательно подавляется именно биосинтез у бактерий.

5.7. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ РЕПЛИКАЦИИ И ТРАНСКРИПЦИИ У ВИРУСОВ

Молекулярные события, лежащие в основе репликации и транскрипции в клетках прокариот и эукариот, в своих главных чертах достаточно однотипны. Значительно более разнообразны варианты протекания этих процессов при воспроизводстве генетического материала вирусов. В данном параграфе рассматриваются некоторые наиболее существенные и широко представленные в мире вирусов особые пути протекания матричного биосинтеза нуклеиновых кислот. Вследствие самой природы вирусов эти процессы протекают в клетках хозяина, инфицированных вирусами.

Ряд специфических особенностей наблюдается даже у вирусов, генетический материал которых, как и у клеток, представлен двунитевой ДНК. Например, у аденовирусов - возбудителей широкого спектра заболеваний у человека и животных — инициация репликации не требует создания РНК-праймера. Зрелая частица (вирион) аденовируса содержит на 5'-концах каждой из цепей двунитевой вирусной ДНК специальный белок, который фосфодиэфирной связью через гидроксигруппу одного из остатков серина связан с 5 '-концевым остатком дезок-сицитидин-5 -фосфата (дЦМФ). Этот белок синтезируется в инфицированных клетках по программе, заложенной в вирусной ДНК. Новосинтезированные молекулы белка присоединяют дЦМФ и связываются с 3 '-концом одной из материнских цепей вирусной ДНК, причем дЦМФ взаимодействует с 3 '-концевым остатком дГМФ этой цепи. В таком виде остаток дЦМФ выступает в роли праймера Для ситнеза новой дочерней цепи. Благодаря этому вся цепь синтезируется в один прием, образования фрагментов Оказаки не требуется, и ДНК-лигаза в создании новых молекул вирусной ДНК не участвует. Одновременно или с некоторым запозданием совершенно аналогичный процесс может начаться на второй материнской нити. Схема репликации аденовирусной ДНК представлена на Рис 56.

Особенно много нетрадиционных процессов связано с воспроизводством виру-с°в, вирионы которых в качестве генетического материала содержат либо кольце-вУю однонитевую ДНК, либо одно- или двунитевую РНК.

7 биологическая Кимия

3' НО-Ор ? I ?. ? ? ?

0-pC-OH

но-о/ ®-"c

1 I I I

? ?. ? ,t........i.........Inn

'pO —OH J'

©-PC-

pG —OH

Cp-©

?"

PC-

Cp

¦pG-OH

¦Cp-fi)

Рис. 56. Схема репликации ДНК аденовируса:

1 — образование комплекса нижней материнской цепи с белком Р, несушим фрагмент ЦМФ (рС); 2 — синтез' дочерней цепи на матрице нижней цепи; 3 — образование комплекса верхней цепи с Р-рС и начало элонгации дочерней ДНК на верхней цепи; 4 — завершение репликации нижней цепи

Для вирусов, вирионы которых содержат однонитевую ДНК, первой стадией репликации является синтез в инфицированной клетке комплементарной цепи, т.е. образование двунитевой репликативной формы ДНК. При этом цепь ДНК, входящая в вирион, называется плюс-цепью, а создаваемая на ней, как на матрице, комплементарная ДНК - минус-цепью. Инициация и элонгация синтеза минус-цепи идут с участием ферментов клеток хозяина. Механизмы инициации достаточно разнообразны. Например, при синтезе минус-цепи ДНК фага ?? 174 в инициации участвует сложный комплекс белков, включающий праймазу. ДНК фага М13 имеет специальную шпильку, стебель которой работает как полноценный двунитевой фрагмент по отношению к РНК-полимеразе клетки. Поэтому затравка образуется с помощью хозяйской РНК-полимеразы.

После завершения инициации в ?*6??? вкличнстся ЛНК-ттппыиопяяя III.

которая ведет основную часть элонгации минус-цепи. Когда процесс близок к завершению и синтезированный продукт вместе с плюс-цепью образует двунитевую структуру с небольшой брешью в минус-нити, последняя застраивается с участием ДНК-полимеразы I. Этот же фермент, используя свою 5 '-3 '-экзонуклеазную активность, вытесняет рибону-клеотидные фрагменты, сохранившиеся со времени образования праймера. Процесс завершается - действием ДНК-лигазы, которая превращает минус-цепь в замкнутую кольцевую молекулу (рис. 57). Полученная двунитевая структура называется репликативной формой I (RF-I). Эта двунитевая ДНК может служить матрицей для РНК-полимеразы характерных для вируса мРНК, а с помощью пос

страница 47
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Биологическая химия" (8.81Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(29.06.2017)