287

12. Синтез белков

Матричный синтез белков происходит из аминокислот в рибосомах клеток ферментативным путем в соответствии с информацией, заложенной в ДНК о последовательности включения определенного числа аминокислот в образуемую полипептидную цепь белка.

Существенную роль в раскрытии механизма участия нуклеиновых кислот в биосинтезе белка сыграли исследования Крика, Очоа, Ниренберга, Вейса, А.Н. Белозерского, А.А. Баева, А.С. Спирина и др.

Весь процесс синтеза белков можно подразделить на три основных этапа. На первом этапе, именуемом транскрипцией (переписыванием), происходит синтез молекул информационных и-РНК на матричный ДНК. В и-РНК «переписывается» код, с помощью которого кодируется белок, и-РНК поступают в рибосомы. Таким путем происходит передача информации о строении синтезируемого белка в места их непосредственного образования. Второй этап, обозначаемый термином рекогниция(«узнавание»), заключается в соединении предварительно активированных аминокислот, необходимых для синтезируемых полипептидных цепей белка, со специфическими транспортными РНК (т-РНК) и доставке их в таком виде в рибосомы. Наконец, третий этап – трансляция («перевод») состоит в переводе нуклеотидной последовательности и-РНК в аминокислотную последовательность полипептидной цепи в процессе синтеза белка на рибосоме.

Стадия трансляции собственно и является синтезом белка, происходящим на рибосоме.

Разберем эти этапы более подробно. Ранее уже говорилось, что ДНК, находящаяся у эукариотов в ядрах клеток, хранит и передает наследственную информацию закодированную в виде определенной последовательности мононуклеотидов (собственно – их азотистых оснований) в полинуклеотидной цепи.

Порядок нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК диктует расположение аминокислот в полипептидной цепи закодированного таким образом белка и тем самым сохраняет его специфичность, отличие от других белков.

Это возможно потому, что каждая аминокислота кодируется определенным сочетанием трех нуклеотидов(трех азотистых оснований), получивших название кодон или триплет и считающихся единицей кодирования.

Известно, что число видов аминокислот, входящих в состав белков, равно двадцати, а число различных оснований в ДНК равно четырем. При наличии триплетного кода четырьмя основаниями можно закодировать43=64 аминокислоты. Эта система кодирования оптимальна, так как если бы кодон вклю-

288	12. Синтез белков

чал 2 основания, то можно было закодировать только 42=16 аминокислот, а если бы кодон включал 4 основания, то кодировалось бы 44=256 аминокислот.

В настоящее время составлен словарь генетических символов, т.е. перечень кодонов для 20-ти аминокислот. Так, триплет УУУ (урацил, урацил, урацил или точнее – три уридиловых нуклеотида) определяют включение в полипептидную цепь фенилаланина, триплет ГАУ (гуанин-аденин-урацил) соответствует аспарагиновой кислоте. Каждый кодон соответствует определенной аминокислоте, но одна и та же аминокислота может быть закодированане сколькими кодонами (2-6 кодонами), т.е. имеет место избыточность или вырожденность кода. Две аминокислоты (триптофан и метионин) имеют по одному кодону. Полная кодовая таблица символов показывает, что 61 триплет является «смысловым», т.е. каждый из них кодирует определенные аминокислоты, а три триплета (УАА, УАГ, УГА) не кодируют аминокислоты, выполняя функцию кодонов-терминаторов, т.е. указывают место окончания синтеза полипептидной цепи.

Код является универсальным, так как свойственен организмам любого типа. В последнее время появились доказательства того, что код эволюционировал, что он не сразу возник таким, какой он есть. У митохондрий выявлен свой собственный генетический код.

Сочетание кодонов в виде участка ДНК, несущего информацию о структуре какой-либо конкретной полипептидной цепи белка получило название ген (или цистрон). Из генов образуется геном. Полагают, что геном человека содержит от 50 до 100 тысяч генов, из которых удалось расшифровать(идентифицировать) почти 30 тысяч генов.

Информация, записанная в гене, передается информационной РНК (и-РНК) путем ее синтеза на данном участке(т.е. транскриптоне) ДНК, осуществляемого ферментом ДНК-зависимой-РНК-полимеразой. Фермент присоединяется к служебной зоне ДНК(промотору) и, двигаясь вдоль нити ДНК, осуществляет сборку молекулы и-РНК по принципу комплементарности азотистых оснований из4 типов рибонуклеозид-5’-трифосфатов, переписывая весь транскриптон.

Естественно поэтому, что и-РНК, синтезированная на одной нити ДНК, точно соответствует второй комплементарной нити ДНК, конечно, с заменой дезоксирибозы на рибозу, а тимина – на урацил. Образуется так называемая пре-и-РНК (первичный транскрипт).

Величина и-РНК бывает различной в зависимости от длины закодированной в ней полипептидной цепи.

У эукариотов и-РНК, помимо части, кодирующей первичную структуру синтезируемого белка (экзоны) содержит некодирующие участки (служебные зоны) – интроны. Синтезированная и-РНК затем теряет неинформационные участки, метилируется и подвергается другим изменениям, что получило на-

12. Синтез белков

289

звание «созревание» (процессинг). С 3’-конца и-РНК присоединяет полиаденилат (до 200 нуклеотидов), а с 5’-конца – так называемый «кеп» (шапку) из 2-3 метилированных нуклеотидов с концевой7-метилгуаниловой кислотой. Предполагают, что такие изменения предохраняют и-РНК от ферментативного разрушения, способствуют связыванию и-РНК с рибосомой и инициируют трансляцию. «Зрелая» и-РНК связывается с особым белком– информатином, образуя рибонуклеопротеидный комплекс– информосому, которая в цитоплазме соединяется с рибосомами, образуя полисому, и уже здесь последовательность кодонов и-РНК непосредственно определяет, какие именно аминокислоты и в какой последовательности будут включаться в синтезируемую полипептидную цепь, т.е. и-РНК в рибосоме (полисоме) выступает в роли матрицы при синтезе белка.

Синтез белка протекает на поверхности рибосомы из активированных аминокислот, поступающих из цитоплазмы.

Активация аминокислот происходит в цитоплазме при участии АТФ и специфического фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы. Реакция протекает в два этапа. В результате первого этапа образуются аминоациладенилат, имеющий макроэргичеокую связь с 5’-фосфатной группой АМФ и пирофосфат:

			аминоацил-тРНК-синтетаза,
H N CH COOH		+ АТФ	Mg++		H2N CH			CO AMФ	+ ФФ
2
R					R

Второй этап состоит в переносе аминоацильной группы с АМФ на транспортную РНК (т-РНК), находящуюся в цитоплазме:

			аминоацил-тРНК-синтетаза,
H N CH CO AMФ		+ т-РНК	Mg++		H2N	CH CO тPHK + АМФ
2
R					R

Активирующие аминоацил-т-РНК-синтетазы высокоспецифичны как в отношении аминокислоты, так и в отношении соответствующей т-РНК.

Для каждой аминокислоты имеются специфические т-РНК более чем одного типа. В этой связи в соответствии числу аминокислот, входящих в состав белков, каждая клетка содержит набор из не менее 20-ти различных т-РНК.

Строение т-РНК имеет некоторые особенности– наличие минорных оснований (алкилированных, восстановленных, серусодержащих и др. нуклеотидов). Наличие минорных оснований в т-РНК, согласно С. Берестеня (1992), служит способом защиты т-РНК от ферментативного разрушения.

В отличие от и-РНК и р-РНК транспортная РНК имеет трехмерную спиральную структуру. Несмотря на то, что т-РНК для различных аминокислот существенно различаются по последовательности нуклеотидов, для всех

290	12. Синтез белков

т-РНК с известным строением имеется общая конформация, так называемая конформация клеверного листа. Это связано с тем, что три области полинуклеотидной цепи т-РНК складываются, образуя петли, напоминающие по очертанию форму клеверного листа.

В структуре т-РНК имеется несколько биологически важных участков. Так, установлено, что все молекулы т-РНК содержат на одном конце одну и ту же последовательность нуклеотидов (ЦЦА) – это т.н. акцепторный участок. Концевой остаток этой последовательности– адениловая кислота – своей свободной 2’- или 3’-гидроксильной группой образует эфирную связь с аминоацильной группой, переносимой от аминоациладенилата в процессе транспортировки активированной аминокислоты к рибосоме.

На другом конце т-РНК выявлен особый триплет (различный у различных т-РНК), который выполняет функцию антикодона, т.е. является специфическим триплетом, комплементарным соответствующему триплету– кодону и-РНК. Между антикодоном т-РНК и кодоном и-РНК могут возникать водородные связи, благодаря чему в процессе синтеза белка транспортируемая к рибосоме транспортной РНК аминокислота может занять правильное положение в растущей полипептидной цепи.

Наконец, в молекуле т-РНК содержится специфический участок, позволяющий активирующему ферменту(аминоацил-т-РНК-синтетазе) узнавать т-РНК и связываться с ней.

Отдельные молекулы т-РНК с соответствующими аминокислотами подходят друг за другом к полисоме и присоединяются своими антикодонами к соответствующим кодонам и-РНК.

Предполагается, что отдельные рибосомы движутся вдоль молекулы- и РНК, с которой связывается аминоацил-т-РНК, и как бы считывая заключенную в ее кодонах информацию, синтезируют по мере своего продвижения полипептидную цепь из доставленных т-РНК аминокислот. Иначе говоря, осуществляется перевод нуклеотидной последовательности и-РНК в аминокислотную последовательность синтезируемой полипептидной цепи, что получило название этапа трансляции. В этой трансляции выделяют три этапа: инициации, элонгации и терминации. Начало белкового синтеза называют инициацией. Пептидная цепь строится, начиная со своего N-конца в направлении С-конца. Синтез полипептидной цепи (например, у E. coli) начинается всегда с метионина как N-концевой аминокислоты, включающейся в синтез белка на рибосоме в видеN-формилметионил-т-РНК (инициирующая аминоацил-т- РНК). У эукариотов синтез начинает метионин-т-РНК. На рибосоме различают два участка: один из них связан с удлиняющейся цепью полипептида(так называемый пептидильный участок или П-участок), а второй присоединяет каждый раз новую аминоацил-т-РНК(так называемый аминокислотный участок или А-участок). Инициация биосинтеза белка у бактерий происходит при уча-

12. Синтез белков

291

стии трех белковых факторов инициации, обозначаемых F1, F2, F3. Фактор F3 обеспечивает взаимодействие малой рибосомной субъединицы(30 S-субъеди- ницы) с триплетом и-РНК, соответствующим N-формилметионину.

Факторы F1 и F2 образуют комплекс с ГТФ и формилметионил-т-РНК. Комплекс присоединяется к малой рибосомной субъединице, чтотак N-формилметионил-т-РНК оказывается связана с соответствующим кодоном и-РНК. Возникший инициирующий комплекс связывается с другой субъединицей рибосомы (50 S-cубъединицей) и образуется функционально активная рибосома (70 S-рибосома), в которой N-формилметионил-т-РНК располагается в П-участке рибосомы. Этот процесс также идет с участием ГТФ, гидролиз которого до ГДФ обеспечивает процесс энергией. Описанный сложный процесс инициации нужен для того, чтобы рибосомы не начали строить полипептидную цепь с середины. В клетках эукариот инициация белкового синтеза идет сходным образом при участии также трех факторов инициации.

Этапы трансляции можно схематично изобразить следующим образом:

S

CH3

П

S

CH

А

П

А

3

(CH2)2

O

(CH )

O

2 2

CH NH C H

CH NH C H

CO

CO CH NH2

CO CH NH

CO

R1

пептидилтрансфераза

R1

Г

У

Г

Г

У

Г

П

R1

S

CH3

А

(CH2)2

O

CH

NH CO

CH NH C

H

CO

CO CH NH2

транслоказа

R2

пептидилтрансфераза

Г

У

Г

292	12. Синтез белков
R1	S			CH3
	(CH )				O
	2 2

ПCH NH CO CH NH C H

CO

А

NH

П

NH2

А

CH

R3

CH R2

трипептид

CO

CO

транслоказа

Г

У

Г

Г

У

Г

П

А

тетрапептид

пептидилтрансфераза

транслоказа

Г

У

Г

и т.д.

Далее осуществляется последовательная установка аминокислот на свои места и их связывание в полипептидную цепь, что обозначается как этап элонгации. Аминокислоты поступают на полисомы в виде аминоацил-т-РНК. Последние взаимодействуют своими антикодонами с кодонами и-РНК. В процессе элонгации принимают участие ГТФ и несколько факторов, катализирующих три этапа элонгации. В начале группа факторов элонгации образует комплекс с ГТФ и аминоацил-т-РНК, что обеспечивает присоединение последней к - А участку функционально активной рибосомы в соответствии с кодоном белкового синтеза. Затем рибосомный фермент пептидилтрансфераза переносит пептидил-т-РНК (первоначально N-формилметионил-т-РНК) из П-участка в А-участок рибосомы с присоединением полипептида(первоначально N-формилметионил-т-РНК) к аминоацил-т-РНК с высвобождением т-РНК. Полипептидная цепь удлиняется на одно аминокислотное звено. В последующем особый фактор элонгации – транслоказа – вызывает перемещение (транслокацию рибосомы) вдоль и-РНК точно на один триплет. В ходе этого перемещения удлинившаяся пептидил-т-РНК снова оказывается в П-участке рибосомы, тогда как А-участок полностью освобождается и готов взаимодейство-

12. Синтез белков	293
вать с новой аминоацил-т-РНК, связываясь с соответствующим	кодоном

и-РНК. Описанные реакции повторяются.

Терминация белкового синтеза в рибосоме осуществляется также при участии особых белковых факторов и ГТФ. Как только напротив А-участка рибосомы окажется терминирующий кодон и-РНК(УАА, УАГ или УГА), к нему присоединяется один из факторов терминации, что блокирует возможность присоединения молекулы аминоацил-т-РНК. К тому же терминирующим кодонам не соответствует ни один из антикодонов в т-РНК. Под влиянием пептидилэстеразной активности рибосомных белков происходит разрыв сложноэфирной связи между образованным полипептидом и т-РНК. В результате синтезированный в рибосоме белок отделяется от нее и поступает в цитоплазму. Одновременно освобождается т-РНК от и-РНК, а рибосома распадается на субъединицы, поступающие в общий пул рибосом и их субъединиц, откуда они черпаются для нового синтеза белковой молекулы. Синтезированная полипептидная цепь далее подвергается модификации, возможно, что при этом отщепляется и концевой метионин и присоединяются аминокислотные фрагменты.

Считается, что в полисомах каждая рибосома независимо друг от друга считывает и-РНК и синтезирует белок. Рибосомы перемещаются по и-РНК довольно быстро, наращивая по 5-15 аминокислот в секунду.

В цитоплазме синтезированные полипептидные цепи приобретаютди сульфидные и водородные мостики и образуют молекулы белка. Появление вторичной и третичной структуры белка не требует, как считают, участия дополнительных энзимов или особых генетических контрольных факторов.

Специфическое пространственное расположение полипептидной цепи предопределяется первичной структурой белковой молекулы, является термодинамически свободным процессом, протекающим самопроизвольно. Надо сказать, что появились данные (акад. А.С. Спирин), свидетельствующие о том, что вторичная структура синтезируемого белка начинает формироваться уже в процессе сборки полипептидной цепи на рибосоме(контрансляционное сворачивание цепи).

Кроме того, получены доказательства, что в формировании пространственной трёхмерной структуры белка участвуют внутриклеточные молекулярные механизмы, детали которых не раскрыты. Так, выявлены белки-шапероны, которые располагаясь между N-концевым сигнальным пептидом и матричным белком, способны предотвращать образование из полипептидных цепей беспорядочных клубков (агрегатов) и обеспечивать транспорт их к субклеточным мишеням, создавая условия для завершения свёртывания белковой молекулы.

Электромикроскопическое изучение биосинтеза белка(Миллер с сотр., 1967) позволило наблюдать процесс синтеза и-РНК на генах бактериальных клеток. На электромикроскопической фотографии, полученной исследовате-

294	12. Синтез белков

лями, виден работающий ген Е.Соli. Снимок получен при увеличении в 150000 раз. Видны два участка бактериальной хромосомы, нижний из которых активен: на ее ДНК транскрибируется и-РНК. На фотографии наблюдаются молекулы РНК-полимеразы (в виде крупных темных пятен), катализирующие оборку молекулы и-РНК из плавающих в цитоплазме нуклеотидов. Сооружение молекулы и-РНК начинается справа и по мере увеличения(удлинения) они движутся влево. С увеличением нити и-РНК на нее цепляются рибосомы в виде крупных черных точек, которые движутся по ней к хромосоме, строя белок на основе информации, записанной в молекуле и-РНК. Синтезируемые молекулы белка (и аминокислоты) не видны из-за малых размеров своих молекул.

Следует заметить, что этапы передачи генетической информации у всех живых клеток одинаковы, но временные и пространственные их взаимоотношения различны для прокариотов и эукариотов. Различие объясняется тем, что

вклетках последних ДНК находится в ядре, отгороженном от цитоплазмы мембраной, а в клетках прокариотов ядра нет совсем. Поэтому синтез и-РНК и белка (т.е. транскрипция и трансляция) у них идут одновременно. У эукариотов эти два процесса строго разделены в пространстве и времени: транскрипция ДНК в различные и-РНК происходит в ядре, после чего и-РНК мигрирует через ядерную мембрану в цитоплазму клетки и вступает в связь с рибосомами, где происходит синтез белка. В клетках эукариотов синтез белка обычно протекает на рибосомах, связанных с эндоплазматической сетью, с помощью которой происходит транспорт и секреция синтезированного белка.

Вживых клетках функционируют механизмы, которые осуществляют оптимальное соотношение между количествами различных белков путем регуляции их биосинтеза. Эти механизмы, обеспечивая регуляцию биосинтеза ферментных белков, тем самым регулируют обмен веществ и дифференцировку клеток.

Следует подчеркнуть, что знания о регуляции белкового синтеза основаны, главным образом, на результатах генетических исследований у бактерий.

Исходными материалами для формулирования гипотезы о механизме регуляции белкового синтеза послужили наблюдения за индукцией и репрессией ферментов в бактериальных клетках.

Концентрация некоторых бактериальных ферментов возрастает при -до бавлении в питательную среду субстратов этих ферментов. Это явление получило название индукции ферментов, а вещества, индуцирующие ферменты, назвали индукторами. Индуцированный синтез ферментных молекул начинается через 1-2 мин. после добавления индуктора. Если индуктор удалить, то синтез прекращается примерно через такое же время.

Сдругой стороны, концентрация некоторых ферментов может снижаться

врезультате прекращения их синтеза в присутствии в среде конечных продуктов реакций, катализируемых этими ферментами. Это явление стали обозна-

12. Синтез белков

295

чать как репрессию ферментов, а вещества, вызывающие репрессию, назвали репрессорами.

Молекулярные и генетические механизмы индукции и репрессии ферментов значительно прояснились благодаря исследованиям Жакоба, Моно и их сотрудников в конце 50-х годов. Согласно Жакобу и Моно, в генетическом аппарате клетки следует различать сообщества структурных генов, названных опероном, каждый из которых ответственен за взаимосвязанный синтез ряда специфических белков. Деятельность оперона (структурных генов) контролируется геном-оператором, который либо разрешает, либо запрещает образование на структурных генах и-РНК. К гену-оператору примыкает участок ДНК, к которому прикрепляется ДНК-зависимая РНК-полимераза, производящая сборку и-РНК. Этот участок получил название промотора, а вся совокупность описанных участков ДНК (промотор, оператор и структурные гены) именуется транскриптоном. Функция гена-оператора контролируется пространственно изолированным от него геном-регулятором, который транскрибирует и-РНК, необходимую для синтеза белка-репрессора на рибосомах. Белок-репрессор может специфически связаться с геном-оператором, тем самым регулируя характер его воздействия на структурные гены. Белок-репрессор имеет участки связывания индуктора и корепрессора. Эти корепрессоры и индукторы через

белок-репрессор сигнализируют о необходимости увеличить или ослабить синтез белков в клетке.

Согласно гипотезе Жакоба и Моно, в случае, если имеет место индуцирующая фермент система, молекула репрессора в отсутствии индуктора образует специфический комплекс с геном-оператором, что препятствует синтезу и-РНК на структурных генах либо в результате невозможности присоединения ДНК-зависимой-РНК-полимеразы к промотору, либо в результате невозможности движения фермента вдоль нити ДНК. Нарушение синтеза и-РНК блокирует образование на рибосоме соответствующего ферментного белка. Если же молекулы белка-репрессора связываются молекулами индуктора, то образовавшийся неактивный комплекс репрессор-индуктор уже не может взаимодействовать с геном-оператором. Это приводит к активации транскрипции структурного гена, синтезу соответствующей и-РНК и последующему синтезу на рибосоме фермента. Взаимодействие индуктора с репрессором обратимо и поэтому удаление индуктора или распад комплекса репрессор-индуктор восстанавливает активность репрессора.

Гипотеза Жакоба и Моно объясняет также репрессию ферментов конечными продуктами реакции, катализируемую этими ферментами. В этом случае принято считать, что в таких системах молекула репрессора в свободном состоянии не активна или мало активна и не способна подавлять транскрипцию структурного гена. Такая способность появляется после образования активного комплекса белка репрессора с конечным метаболитом, получившим назва-

296	12. Синтез белков

ние корепрессора. Активный комплекс репрессор-корепрессор связывается с геном-оператором, что вызывает блокирование транскрипции структурного гена и биосинтеза соответствующего ферментного белка. Существенное место в регуляции транскрипции придается положительным регуляторам, помогающих РНК-полимеразе запустить транскрипцию. Такую роль положительного регулятора приписывают ц-АМФ и специальному белку-активатору катаболитного гена (БАК). Комплекс ц-АМФ-БАК, присоединяясь к промотору, облегчает ферменту транскрипцию структурных генов. Факторы, угнетающие образование ц-АМФ в клетке и комплекса ц-АМФ-БАК, способствуют репрессии, т.е. угнетению транскрипции.

Гены, входящие в состав данного оперона, активируются или репрессируются одновременно.

Поясним описанную схему регуляции биосинтеза белка примером. В микробной клетке E. Coli синтезируется фермент галактозидаза, которая расщепляет лактозу (молочный сахар), поглощаемую клеткой из окружающей среды. Когда в среде, окружающей клетку, нет лактозы, фермент галактозидаза не нужен, и репрессор, вырабатываемый геном-регулятором, взаимодействует с геном-оператором, «запирая» его. В результате структурные гены не вырабатывают и-РНК, которая является матрицей для синтеза белка-фермента галактозидазы, и последняя благодаря этому не синтезируется клеткой. Но как только в окружающей среде появляется лактоза, являющаяся с генетической точки зрения индуктором, ее молекулы, проникая в клетку, взаимодействуют с белком репрессором, образуя неактивный комплекс репрессор-индуктор. Геноператор, освобождаясь от репрессора, побуждает структурные гены синтезировать и-РНК и в рибосомах начинается синтез фермента галактозидазы.

При этом ген-регулятор продолжает работать, обеспечивая образование все новых и новых порций белка-репрессора. Однако, репрессор весь связывается лактозой и пока лактоза присутствует в среде, синтез галактозидазы происходит непрерывно. Когда в среде запасы лактозы исчерпываются, и, следовательно, необходимость в галактозидазе исчезает, комплекс репрессор-индук- тор не образуется, репрессор связывается с геном-оператором и блокирует транскрипцию структурного гена, соответствующая и-РНК не вырабатывается и синтез галактозидазы прекращается.

Картина регуляции генов в клетках высокоорганизованных организмов значительно усложняется.

У эукариотов ДНК связана с белками– основными белками гистонами, негистоновыми кислыми белками, фосфопротеидами, РНК, образуя нуклеопротеидный комплекс, называемый хроматином. Связывание определенных участков ДНК гистонами, несущими положительный заряд, препятствует их транскрибированию РНК-полимеразой. Негистоновые кислые белки, имеющие большой отрицательный заряд, препятствуют ингибированию синтеза и-РНК

12. Синтез белков

297

гистонами. Их рассматривают в качестве специфических регуляторов транскрипции, так как они облегчают транскрипцию в месте своего связывания с ДНК. Гистоны могут утрачивать свою ингибирующую способность в результате фосфорилирования за счет АТФ под влиянием ферментов протеинкиназ, а также в результате ацетилирования и метилирования. Фосфорилирование кислых белков, наоборот, усиливает их позитивный эффект на транскрипцию. Таким образом, регуляция процесса транскрипции может осуществляться локализацией связывающихся с ДНК белков в хроматине и активностью протеинкиназы. Последняя активируется циклической АМФ, количество которой в клетке может меняться под воздействием гормонов. Стероидные гормоны проявляют свое действие на уровне генома. Регуляторное влияние на транскрипцию оказывают также молекулы низкомолекулярной ядерной РНК, находящейся в ядре в виде РНП. Предполагается, что такой рибонуклеопротеид может комплементарно взаимодействовать с транскриптоном и избирательно включать транскрибирование генов. Регуляция синтеза белка на уровне трансляции возможна путем действия регуляторов на белковые факторы, контролирующие в рибосомах инициацию, элонгацию и терминацию трансляции и на различные функциональные участки рибосом.

Предполагается (Г.П. Георгиев), что структура транскриптона в клетках эукариотов в большей части занята участком, выполняющим служебные функции (зона управления), а меньшая часть принадлежит структурным генам.

Если последняя зона кодирует белки, то первая зона взаимодействует с белка- ми-репрессорами и через этот механизм управляет транскрипцией структурных генов.

Полагают, что такое строение транскриптона расширяет возможности для регуляции генов, так как одним транскриптоном могут управлять разные регуляторные белки, а с другой стороны, один белок-регулятор может одновременно регулировать функцию нескольких транскриптонов, имеющих общую зону управления.

Механизм регуляции генов и в том числе генов, связанных с процессом индукции и репрессии ферментных систем у высших организмов остаются в значительной мере неясным.

Индукция и репрессия ферментов позвоночных наблюдается, в основном, в ткани печени и со стороны ферментов пищеварительных желез, что позволяет адаптивно реагировать на изменения в питании животного организма.

Описанная система регуляции синтеза белков, естественно, является лишь частью сложной системы регуляции биосинтеза белков сложно организованных организмов. В организме регуляция осуществляется не только на уровне макромолекул, но и на уровне субклеточных структур(формирование полисом, роль мембран), на уровне клетки (ядерно-цитоплазменные отношения), на уровне органа и организма (нейро-гуморальная регуляция). В качестве регуля-

298	12. Синтез белков

торов белкового синтеза разработан ряд фармацевтических препаратов. В числе индукторов, усиливающих синтез белка, следует назвать анаболические стероиды (метандростенол, феноболин, ретаболил), инсулин, а из негормональных – оротат калия, инозин. Более обширна группа препаратов, оказывающих ингибирующее действие на синтез белка, при этом различают: 1) ингибиторы транскрипции (альфа-аманитин, антибиотики рифамицины, актиномицин Д, оливомицин, дактиномицин, алкалоиды винбластин и винкристин, а также 5–фторурацил), 2) ингибиторы процессинга и транспорта и-РНК (кордицетин), 3) ингибиторы трансляции (антибиотики хлорамфеникол, линкомицин, эритромицин, тетрациклины, стрептомицин, пуромицин).