Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
современная генетика т2.doc
Скачиваний:
190
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
9.54 Mб
Скачать

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

Рис. 11.5. Типичная вторичная структура типа клеверного листа, характерная для молекул тРНК. Дигидроуридиновая (Uh) петля содержит несколько остатков дигидроурацила. Показан способ присоединения аминокислоты (структурная формула аминокислоты выделена цветом).

Рис. 11.6. Молекулярная модель дрожжевой тРНК Phe, построенная на основании данных по дифракции рентгеновских лучей при прохождении через кристалл, образованный молекулами этой тРНК. На рисунке 3'-ССА-конец находится справа вверху, а антикодоновая петля - внизу. (По Kim S.H. et al. 1974. Science, 185, 435 Copyright 1974 by the American Association for Advancement of Science.)

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

11. Передача информации в клетках 41

Рис. 11.7. Активация аминокислоты осуществляется аминоацил-тРНК-синтетазой (окрашенный овал) в два этапа. Образование богатой энергией аминоацильной связи (волнистая линия) обеспечивается за счет гидролиза АТР.

торые подробно обсуждаются в следующем разделе. Оба этапа необходимы для точной трансляции мРНК с образованием белкового продукта, аминокислотная последовательность которого в точности отражает нуклеотидную последовательность соответствующего участка ДНК.

Аминоацил-тРНК. Ковалентное связывание аминокислоты с молекулой соответствующей тРНК происходит при участии специфического фермента -аминоацил-тРНК синтетазы. Существует 20 видов ферментов этого типа-по одному для каждой из 20 аминокислот. Это сложным образом организованные ферменты, каждый из которых способен специфически узнавать вполне определенную аминокислоту и соответствующую тРНК и катализировать процесс ковалентного связывания карбоксильной группы аминокислоты с 3'-ОН-группой остатка аденозина на —СрСрАон-конце тРНК. Этот процесс, который мы проиллюстрируем на примере одной из аминокислот - серина, протекает в две стадии.

Первая стадия-это активация аминокислоты (рис. 11.7):

Серил-тРНК-синтетаза + серии + АТР

[серилацил-АМР]серил-тРНК-синтетаза + РРi

(напомним, что символом РРi обозначают молекулу пирофосфата). На этом этапе образуется серилацил-AMP - промежуточное соединение, содержащее энергетически богатую ковалентную связь и существующее в виде молекулярного комплекса с ферментом.

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

42 Экспрессия генетического материала

На втором этапе (см. рис. 11.7) происходит перенос активированной аминокислоты на 3'-ОН-конец соответствующей тРНК. При этом высокая энергия связи серилацил-АМР переходит к возникающей связи серил-тРНКSег и далее используется для образования пептидной связи.

[Серилацил-АМР]серил-тРНК-синтетаза + тΡΗΚSer

серил-тРНКSer + серил-тРНК-синтетаза + AMP.

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-тРНКсинтетаза случайно узнает «чужую» тРНК и за счет этого вместо изолейцил-тРНКIlе образуется, например, изолейцил-тРНКРhе. 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 тРНКРhе.

Другая корректирующая функция (proofreading function) отличается от рассмотренной выше, и ее можно проиллюстрировать следующим примером. Допустим, что на стадии активации аминокислоты изолейцилтРНК-синтетаза ошибочно принимает валин за изолейцин:

Изолейцил-тРНК-синтетаза + валин + АТР 

[валилацил-АМР] изолейцил-тРНК-синтетаза + PPi

Тогда на следующем этапе при взаимодействии возникшего «неправильного» комплекса с тРНК11е (см. рис. 11.7) вместо образования валил-тРНК11е индуцируется гидролиз валилацил-АМР до валина и AMP:

[Валилацил-АМР]изолейцил-тРНК-синтетаза + тРНКI

валин + тРНКIlе + изолейцил-тРНК-синтетаза + AMP.

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.