Биологический каталог




Основы энзимологии

Автор В.К.Плакунов

едены на рис. 336.

Важно отметить, что в процессе эволюции (при возникновении более высокоорганизованных организмов) количество модифицированных компонентов в тРНК возрастало. Это указывает на важную регуляторную роль модифицированных изоакцепторньгх тРНК. Далее рассмотрим гипотезы, касающиеся возможных механизмов регуляции трансляции, основанных на использовании изоакцепторньгх тРНК.

Рибосомные РНК у эукариот представлены четыремя типами: 28S, 18S, 5,8S и 5S, у прокариот тремя: 23S, 16S и 5S. Кроме того, в митохондриях и хлоропластах эукариот содержатся рибосомы, близкие по составу к прокариотическим. Геном Escherichia coli содержит 6—7 оперонов, включающих локусы всех трех рРНК, а также разное число локусов тРНК. В процессе транскрипции синтезируется общий транскрипт, подвергающийся процессингу (рис. ЗЗв), который осуществляется в ходе транскрипции, так что общий транскрипт длиной 5600 нуклеотидов может быть выделен только в системе in vitro или у мутантов с дефектом РНКаз. РНКаза III (эндонуклеаза) «узнает» двунитевые участки («черешки петель»), соответствующие границам локусов транскрибируемых РНК. После

85

5' 3'

TPHKT i 41 , _В5__i 3

РНКаза P РНКаза PIU

a)

Рибоза

РНКаза III

в)

Рис. 33. Схема процессинга тирозиноеой тРНК

На первом этапе с конца 5'удаляется 41-нуклеотидный фрагмент путем расщепления только-одной связи эндонуклеазой (РНКазой Р). Затем с конца 3' удаляется 3-нуклеотидный фрагмент с помощью еще одной эндонуклеазы (РНКазы РШ). Отщепленные фрагменты разрушаются другими нуклеазами (а).

Возможные способы модификации уридина в тРНК (6):

1 — замена кислорода на серу с образованием тиоуридина;

2 — метилирование с образованием риботимидина;

3 — гидрирование двойной связи с образованием дигидроуридина:

4 — Изомеризация с образованием псевдоуридина.

Схема процессинга в ходе транскрипции локусов рРНК (в). РНКаза Plii расщепляет общий транскрипт, образуемый РНКП, непосредственно & ходе процесса сразу после завершения транскрипции очередного локуса

действия РНКазы III образуются не «зрелые» молекулы РНК, а их предшественники, которые подвергаются дальнейшему про-цессингу. В случае рРНК он может состоять, например, в метили-

86

рованищ которое обычно осуществляется после того, как рРНК включена в состав субчастицы рибосомы.

У некоторых эукариот процессинг 28S РНК состоит в удалении «лишнего» фрагмента (интрона) посредством аутосплайсинга (от англ. splice — сращивание концов), при котором РНК выполняет роль «псевдофермента» (еще один пример рибозима), катализирующего собственный процессинг в отсутствие белков-ферментов.

Ступенчатый процессинг позволяет осуществить регуляцию на каждом из этапов биосинтеза и сборки, а указанная организация локусов обеспечивает образование всех рРНК в равных соотношениях.

Синтез рРНК и рибосомных белков регулируется координирование и определяется зфдЬективностью работы аппарата трансляции: например, при дефиците аминокислот транскрипция локусов, кодирующих рРНК и рибосомные белки, подавляется одновременно (сигналом служит гуанозин тетрафосфат). Подробнее об этом будет рассказано в главе, посвященной регуляции скорости роста.

Информационная (матричная) РНК у прокариот, как правило, полицистронна, а у эукариот — моноцистронна. Процессинг у эукариот состоит в вырезании интронов (некодирующих последовательностей) и в сплайсинге экзонов (кодирующих последовательностей). Затем происходит метилирование оснований (в среднем иРНК содержит один остаток метилированного аденин а на четыреста остатков неметилированного аденина). На конце 5' достраивается специфическая группировка, так называемый «кэп» (cap), а на конце 3' последовательность из остатков адениловой кислоты, включающая до 100—400 нуклеотидов. Роль этой последовательности остается неясной. Поступившая в цитоплазму иРНК существует в виде нукле-опротеидного комплекса — информосом и в таком виде может сохраняться длительное время до наступления трансляции.

Для прокариот процессинг иРНК не характерен, хотя в некоторых иРНК архебактерий также обнаружены интроны, а у Escherichia coli полицистронный транскрипт локуса, включающего гены рибосомных белков LI, L7, L12 и гены (3, 0'-субъединиц РНКП, подвергается процессингу, в результате которого образуются раздельные иРНК для рибосомных белков и субъединиц РНКП.

У многих прокариот обнаружены также полиаденилирован-ные иРНК (Escherichia coli, Bacillus subtilis. Bacillus brevis, Rhodopseudomouas caps и lata, Rhodospirillum rubrum, Methanococcus vannielii, Caulobacter cresceutus и др.), содержащие от 5 до 180 остатков адениловой кислоты (для этого использовали мутанты, дефицитные по РНКазам). Показано, что они наиболее характерны для секретируемых белков.

87

Практически отсутствуют сведения о регуляции образования белковых факторов трансляции. У прокариот это факторы инициации (IF-1, IF-2, IF-3), элонгации (EF-Tu, EF-Ts, EF-G), терминации (RF-1, RF-2, RF-3). У эукариот их больше, они сложнее по строению: только факторов инициации насчитывается свыше восьми, зато фактор терминации всего один.

По полученным за последнее время сведениям, некоторые из этих факторов способны модифицироваться: например, у эукариот может происходить фосфорилирование фактора инициации eIF-2 и фактора элонгации EF-1, а также ADP-рибозилирование фактора EF-2, что, несомненно, влияет на скорость процесса трансляции. В случае прокариот обнаружено метилирование фактора элонгации EF-Tu Escherichia coli, однако регуляторное значение этого процесса неизвестно.

12.2. Регуляция на этапе функционирования аппарата трансляции

Регуляция может осуществляться как на этапе инициации, так и этапе элонгации.

1. Регуляция инициации. У прокариот регуляция инициации трансляции осуществляется путем специфического связывания регуляторных белков с инициаторным районом иРНК, в результате чего трансляция подавляется. Такая регуляция существует при развитии фага MS2, в процессе которого белок оболочки регулирует трансляцию матрицы РНК-репликазы. Аналогичный механизм действует при регуляции трансляции рибосомных белков Escherichia coli. Гены 52 рибосомных белков организованы в 16 оперонов, в ряде случаев они объединены с локусами компонентов РНКП и факторов трансляции, и для поддержания их независимого и координированного синтеза необходим механизм «обратной связи», в результате функционирования которого избыток рибосомных белков (LI, L10 и др.) подавляет собственную трансляцию. Иногда рибосома обнаруживает разное сродство к инициаторным участкам разных иРНК, благодаря этому инициация может также регулироваться самой рибосомой. Эта особенность бывает постоянной или регулируется специальными факторами, в результате обеспечивается дифференциальная скорость трансляции разных локусов полицистрон-ной матрицы иРНК.

В некоторых специализированных эукариотических клетках двухцепочечная РНК (например, вирусного происхождения)

88

ингибирует трансляцию, вызывая активацию протеинкиназы, фосфорилирующей фактор инициации eIF-1.

Описана также в

страница 22
< 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

Скачать книгу "Основы энзимологии" (0.9Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.07.2019)