Тимин_О_А_Лекции_по_общей_биохимии

Матричныебиосинтезы								170
				Терминация
РНК-полимеразаостан,когддостигнетвитсятерминируюкодонов.Спомощьюих					ρ-фактора (греч.
белковогофактора		терминации,такназываемого					ρ – "ро"),матрицы
ДНКотделяютсяферментисинтезирмолекулаРНК, являетсяваннаяторая							первичным
транскриптом,предшественникоммРНКилитРНКрРНКли.
				П Р О Ц Е С С И Н Г Р Н К
СразупослесинтезарвичныетранскриптыРНКпоразнымпричинамещенеимеют
активности,	являются "незрелыми " ивдальнпретерпрядйшемизм,которыеваютнений
называются процессинг.У				эукарипроцессингудтввидысеергаютсяпре			-РНК,упрок	а-
риот – толькопредшественникирРНКтРНК.
			ПР О ЦПРЕДШС С И НЕСТВЕГ		ННИКАМ	РНК
Притранскрипции			участковДНК,несущихинформациюбелках,образуются					гетеро-
генные ядерныеРНК,поразменамногопревосходящиеумРНК.Делотом,чтоиз								-зам о-
заичнойструктурыгеновэтигетерогенинформативныеРНКвключаютсебя (							экзоны)
инеинформативные(			интроны)у частки.
1. Сплайсинг (англ.				splice - склеиватьвстык)	– особыйпроцесс,		в котором приучастии
малыхядерныхРНК			происходинтроновудалениесохранениеэкзонов.

2. Кэпирование (англ.		cap – шапка)	– происходитещевовремятранскрипции		.Процесс
состоитв	присоединении	к 5 '-трифосфатуконцевогоуклеотидапре		-мРНК5	'-углерода

biokhimija.ru			ТиминО.А.		Лекции по общей биохимии (2018г)					171
N7-метил-гуанозина.Кэп"необходимдлящитымолекулыРНКотэкзонуклеаз									,работа ю-
щихс5	'-конца,атакжедлясвязываниямРНКрибосомой						для началатрансляции.
3. Полиаденилирование – припомощиполиаденилат							-полсиспользованиеммеразы
молекулАТФпроисходитприсоединениек3					'-концу РНКот		100 до 200аденуклеиловых			о-
тид,формирующихвполи			(А) -хвост.		Поли (А) -хвостнеобходимдлязащитымолекулыРНК
отэкзонуклеаз,		работающихс3		'-конца.
			ПР О ЦПРЕДШС С И НЕСТВЕГ			ННИКАР		РНК
ПредшественникирРНКявляютсяболеекрупнымимолекуламипосравнениюсозр										е-
лымирРНК	.Ихсозревсводитсяк аниезрпреризаниюРНКнабомелкиелеесомной
формы,которыеуженепосредственноучаствуют						вформированиирибосомы.			Уэукариот
существуют 5S-, 5,8S-,			18S-,и28 S-рРНК.Приэтом5			S-рРНКсинтезируетсяотдельно,а
большаяпрерибосомная45			S-РНКрасщепляетсяспецифичнынуклеазаобразованиемми
5,8S-рРНК, 18		S-рРНК,и28	S-рРНК.
У прокариотмолекулы			рибоРНКсоиныемальнвсемпосвоим(5Sйствам						-, 16S-
, 23S-рРНК),чтоявляетсяосновойизобретенияиспользованияряда								антибиотиковмед		и-
цине.
			ПРОЦЕССИНГПРЕДШ ЕСТВЕ			ННИКАТ		РНК
1. Формирование на3 '-конце последовательности Ц-Ц-А.Дляэтуоднихго
пре-тРНКс3		'-концаудаляютсялишниенуклдо отиды				"обнажения" триплетаЦ			-Ц-А,удр	у-
гиприсоединениедетхэтойпоследовательности.
2. Формированиеантикодоновойпетли					проипутемсплайсингаходитудаления					н-
тронавсреднчастипрей			-тРНК.
3. Модификация нуклеотидов вмолекуле						путемдезам, инети, лирования
восстановлен.Наприм,образопсевриданиеяигидроуридина.

	РЕГУЛЯЦИЯТРАНСКРИПЦИ		И
Таккактранскрипциясвязываетядро		– "мозг"клетки,ееба"зн"анийбелки,раб"	о-
чихлошадок"	клетки,тооткачесактивностиварнскрзависитобъемтехпциинтеза
илииныхбелков,жизнедкл,ееспособностьткиятельнадаптик кружающейовться
обстановке.
Упрокариотэукариотрегуляциятранскрипциипроисходестественно, ,по			-разному,
хотянекоторыемоментыпохожи		.

Прокариоты

Регуляциябиосинтезабелкапр кариотсущестнауротранскрипциивляется мРНК.Внастоящеевремяпринятатеоперрия,сфонармулирФрансуаЖакованнаябом Жаком М.Воноснтеориилежатвеследующиепонятия:

Матричныебиосинтезы					172
o	оперон – группатесносвязанныхмеждусобойгенов,которыепрограммируютобр				а-
	зованиеструктубелковиферклныхм,ентовтке
o	конституитивные гены – те, которые активны вклеткахвсегда,независимоотее				к-
	тивности,
o	индуцибельные гены – те,которые		считываются при необходимости,
o	ген-регулятор – ген,регулирующийработу		оперона,	но невходящийегос .став	Он
	синтезирует белок-регуляторчаще( называемый		белок-репрессор),котможетбытьрый
	в активной или неактивной форме,
o	ген-оператор – учаДНК,стпосвязыватьсяксобныйбелком			-регулятором,и"	е-
	шающий"нужнорабРНКтать	-полимеразеилинет.

Лактозныйоперон
	Лактозныйоперонвцеломотвечаетзакатаболизмлактозы.
	Приизучении	E.coli былозамечено,что	вклеткеможетбытьдве	взаимоисключающие
ситуации:			низка,есливсреде		имеется
o	активодногоизферментостькатаболизмалактозыв
	глюкоза.		повышается вобраси,т.е.нойуациипри		от-
o	но активность этого ферезкомента
	сутствииглюкозы	ипри налактозыичии	.		меха-
	Наоснованииэтихнабл	юденийбылапредложенасхемарегуляцииоперонапо
ниндукциизму		:
1В.	отсутствиелактозы	активный белок-репрессор связываеопераиблокируетсяором

синтезмРНК,кодирующейферментыкатаболизмалактозы.Врезультатеэтиферменты

необразуются .

2. Есглюкозынети,а	лакестьоза	,топоследняявязываетсябелком	-репрессоромии	н-
гибируетего,недасваяязатьсягеном		-оператором.ЭтозволяетРНК	-полимеразе

biokhimija.ru		ТиминО.А.	Лекции по общей биохимии (2018г)				173
	счинформтывать,отвечающуюз цию		синтезферментов		катаболизмалактозы,си		н-
	тезировать мРНК.
	Такимобразом,	лактозаявляется	индуктором транскрипции.
Триптофаопероновый
	Триптофаоперовцеломотвечаетнзасинтезовыйтриптофана.
	Функцтриптофаонированиеоперонанекоторомсмыслеовогопротивоположнола						к-
тозному. Регуляцияосуществляется			по механизмурепрессии		.	неактивном состоя-
1В.	отличиелактозноперона,белокго		-репрессорсинтез		ируетсяв
	нинеможетизаблокироватьрансгенов, одирующихрипциюферментысинтеза
	триптофана.Синтез	этой аминокислотыбудетвклеткепродолжаться					ехпор,покав
	питательной среденепоявтри. птофантся			активирует его.Далеетакойактивный
2.	Триптофансоединяетсябелком		-репрессороми
	комплексприсоединяетсягену		-операиблокируетранскрипциюору.Такимобразом,
	приналичии	триптофанавсреде	прекращается еговнутрси,энтезклономяточный				т-
	сяресурсыиэнергиябактериальнойклетки.
	Вэтомслучае	триптофанявляется	репрессором транскрипции.

			Эукариоты
Внутрегуляцияиклеточная
Существеусложэукариотическихнорганизмповлеклоноеениезасобпоявленией
новыхспособоврегуляцииактивности			транскрипции.
Амплификация – этоувеличколичестваген,точовмиеногееопированиекратное
одногогена.Есте,вполученныественнокопии					равнозначныиодинаковоактивнобесп		е-
чиваюттранскрипцию.
Энхансеры (англ.		to enhance - усиливать)			– это участкиДНКв10	-20пароснований,
способныезначительно		усиливать экспрессиюгеновтойжеДНК.Вотличиепромоторов
онизначиудаленыоттрельно		анскрипционногоучасткамогутрасполагатьсяотнегов
любомнаправлениик(5		'-концуили3	'-концу)Сами. энхансенекодируюткакиеы				-либо
белки,носпособнысвяз		ыватьсярегулятбелкамип( одавляющрнымитранскр). имипцию
Сайленсеры (англ.		silence – молчание)		– участкиДНК,впрсхожинципеэнханс			е-
рами,ноониспособны		замедлять транскрипциюгенов,связываясьрегуляторнымибелк					а-
ми (которыеееактивируют)		.
Пергеновстройка		. Кподобнымпр цестноситсяам			кроссинговер – обменучас		т-
камигомологичных	хромосом, ибослееожныйпроцесс				– сайт-специфичнаярекомбин		а-
ция,котораяизменяетположениепорядокнуклпослеотивдгеноменыховат. льностей
ПроцессингмРНК		– некоторыепре	-мРНКподвергаютсяразнымвариантамсплайси				н-
га( альтернсплайсингтивый		)вре	зультатечегообразуютсяразныемРНК,исоотве				т-
ств,бесразнойннолкифункцией.

Матричныебиосинтезы							174
ИзменениестабильностимРНК				– чемвышепродолжительностьжизнимРНКвц			о-
зокле,тембольшетки		синтезируется соотвбелка.тствующего
Лекарственнаярегуляция				Ингибирование
1Гетер. социклическиеединения				доксорубицин,дауномицин		и актиномицин D об-
ладаютспособностью		интеркалировать (встраиваться междунитей				молекулы ДНК)между
двумясоседнимипарамиоснованийГ			-Ц.Врезультатевозникаетпрепятствиедлядвижения
РНК-полимеразы( "заеданиемолнии			")иострансанов. карипции
2. Рифампицин связывается			β-субъединицейРНК		-полимеразы прокариот иингиб		и-
руе.Благодаряеттакойизбирательностидействиярифампициндействуеттольнабако							е-
риявляипредлтсяпаратомечениятуберку				леза.
3. α-Аманитин,октапептид			бледнойпоганки(		Amanita	phalloides)блокирует
РНК-полимеразу II эукариот ипредотвращаетпродукциюмРНК.
Актранивацияиспокрипциилнамногоьзуиникезаключаетсяжевпр				Активация			и-
менениианалогстероидныхв		гормдляостиженнованаболэффектаворганеияческого					-
мишенисм(Гормоны" "/"Механизмдействиястергормонов")идных.
		Г Е Н Е Т И Ч Е С К И Й К О Д
Генетическийб(		иологический) код – этоспособперчеводатырехзначного				(А,Г,У,Ц)
язынуклеотидовадвадцязыкам значныйпоследкисл. отнойвательности
Свойствабиолк дагического
Триплетность – тринуклеотформидаруют				кодон,кодирующаминок.Всегоислотуй
насчитывают61	смысловой кодон.
Специфичность (илиоднозначность)				– каждомукодонусоответствуетолькоодна
аминокислота.
Вырожденность – однойаминсоотвежеткислон сколькоткодоновствоватье.
Универсальность – биолкодигдлявсехческийнаковвидоворганизмовнаЗемле
(однаковмитмлекопхондрестьисклютающихях				чения).
Колинеарность – последовакодсоответствуетновпоследовательностиельностьам							и-
новкодируемомислотбелке.
Неперекрываемость – триплетыненакладругнаываютсяруга,располагаясьрядом.
Отсутствзнаковпрепинанияе				– междутриплетаминетдополни		тельныхнуклеот	и-
довиликаких	-либоныхсигналов.
Однонаправленность – присинтезебелкасчитываниекодоновидетпосл, довательно
безпропусковиливозврназ. атовд
	А Д А ПРТОТОРЛРАЬННАСЯ			П О Р Т Н Ы Х		Р Н К
ТранспортныеРНКявля		ютсяединствпосрменждунымиком				4-хбуквеннойпосл	е-
довательностьюнуклеинкислот20 вых				-тибуквеннойпоследовательностьюбелков.Име			н-
ноотналтогоииноголчантикодонаявтРНКзависит, аминокислотакаявключится
белковуюмолекулу,т..нирибосома,нимРНКнеузнаютаминокисло						ту. Такимобразом,
адапторнаярольтРНКзаключается: вспецифичном1) связыванииаминок, во2) слотами
включенииаминокбелковуюцепьсоотвеслотматрицеймРНКствии.						ферментом ами-
Избирательное присоединениеаминокислотытРНКосуществляется
ноацил-тРНК-синтетазой,имеющейспецифичностьодновремекдвумсоединениям: но
какой-либоаминсоответствующейкислотетРНК.					Дляреакциитребуетсядвемакроэ		р-
гическсвязАТФ. ие		Аминокислотаприсоединяется3			'-конакцпеуептРНКчлиорной		е-
рез α-карбоксиламинокислотойюгруппу,связмеждуь тРНКстановится						макроэрги-
ческой. α-Аминогруппаостаетсясвободной.

biokhimija.ru	ТиминО.А.	Лекции по общей биохимии (2018г)	175
Таккаксуществуетоколо60различныхтРНК,некоторымаминс отвекислотам			т-
ствуетподвеилиболеетРНК.РазличныетРНК,присоединяющ		иеоднуами,назокислоту	ы-
вают изоакцепторными.

	С ИБНЕТЛЕКЗА		– Т Р А Н С Л Я Ц И Я
	Трансляцияангл(.	translation – перевод)	– этобиосинбелканамамРНКтезрице.
	После переноса информацсДНКнаматрРНКначиичнуюсинтезбелковается.			одной полипептиднойцепи.Еск етке
КаждаязрелаямРНКнесетинфтолькообрмацию
необходимыдругиебелки,тонеобходимотранскрибироватьмРНКиныхучастковДНК.
	Биосбелковилинтез	трансляция происхнариб,внутриклеточныхдитсомахбелок				-
синтезирующихорганеллах,включаключевых5 эл :ментов
o	матрица – матричная РНК,
o	растущаяцепь	– полипептид,
o	субдлясинтезатрат	– 20протеиногенныхаминокислот		,
o	источникэнергии	– ГТФ,
o	рибосомальные белки, рРНК ибелковыефакторы			.
	Выделяюттриосновныхстадиитрансляции:инициация,элонгацтерминация, .
		ИН И Ц И А Ц И Я
	Дляинициациинеобходимы	мРНК, ГТФ, малая и большая субъединицырибосом,
трибелковыхфактораинициации(		ИФ-1, ИФ-2, ИФ-3),метионинтР			НКдляметионина	.
	Вначалеэтойстадииформируютсядватройныхкомплекса:
o	первый комплекс – мРНК + малаясубъединица			+ ИФ-3,
o	второй комплекс – метионил-тРНК + ИФ-2 + ГТФ.

Матричныебиосинтезы	176

Послеформированиятройныекомплобъесбольшойксыдиняютсясубъединицейр											и-
босомы.	Вэтомпроцессеактивноучаствуютб лковыефакторыинициации,источн ком
энергиислужитГТФ.		Послесборки	комплекса инициирующая метионил-тРНК связывается
с первым кодономА		УГ матричнойРНК		располагаетсяв				П-центре (пептидильныйцентр)
большойсубъединицы.		А-центр (аминоацильный				центр)остаетсясвободным,он				будет за-
дейнастэлонгациивованадиидлясвязыванияам ноацил								-тРНК.
Послеприсбоедисубъльшойнеачндиняаеицы								тстадияэлонгации.
			ЭЛ О Н Г А Ц И Я
Дляэтойстадиинеобходимывсе20аминокислот,тРНКдлявсехаминокислот,белк											о-
выефактэлонгации,ГТФры.		Удлинениецепипроисходитсоскоростьюпримерно20ам									и-
нокислотвсекунду.			циклический процесс. Второйц
Элонгацияпредставляетсобой									икл (иследующиеци		к-
лы) элонгациивключаеттри		шага:
1. Присоединениеаминоацил		-тРНКеще(	второй)		ккодонумРНКеще(второму)					– аминокис-
лотаприэтомвстраиваетсяА		-центррибосомы.ИсточникомэнергиислужитГТФ.
2. Фермент пептидилтрансфераза осуществляетп						еренос метионина сметионил -тРНК(					из
П-центра)навторуюаминоацил			-тРНКвА(	-центре)			с образованием пептиднойсвязи
междуметиониномвторойаминокислотой						.	Приэтом		уже	активированная
СООН-группаметионинасвязывсосвободноется						й NH2-группойвторойаминокислоты.
Здесьи	сточникомэнергиислужитмакроэргичессвязьмеждуаминотРНК.кислотойая

biokhimija.ru	ТиминО.А.	Лекции по общей биохимии (2018г)	177

3. Фермент транслоказа перемещает мРНК относительнорибосотакиобразом,чтоы
первыйкодонАУГоказываетсявнерибос,второйдонмы			станапротивовится
П-це,напротивтраА	-центраоказываетсятретийкодон.		Дляэтихпроцессовнеобходима
затратаэнергии	ГТФ. Таккакв	месте смРНКперемещаютсязакрепленныенанейтРНК,

тоинициирующаяпертРНКвыходитизрибосомы,втораяРНК				дипептидомпом	е-
щаетсявП	-центр.
4. Второеповторениецикла		–	начинаетсяприсоединения	третьей аминоацил-тРНКк
третьему кодонумРНК,аминокислота			-3становитсяА	-цен.Далеетрансферазная	е-
акцииповтообряетсяазуется			трипептид,занимающий А-центр,послечегоонсмещ		а-
етсявП	-центр втранслоказнойреакции		.

5В. пустойА	-центр входит четвертая аминоацил-тРНКивсеповторяется.
Циклэлонгацииреакции( 1,2,3)повторяетсястолькораз,сколькоаминокислотнеобх		о-
димовключполицепьтьпептидную.

Матричныебиосинтезы	178

		ТЕ Р М И Н А Ц И Я
Синтезбелкапродолжа		етсядотехпор,покаибосомадостигнетнамРНКособых
терминирующихкодонов		– стоп-кодонов УАА, , ГА	.Данныетриплетынекодируют
ниоднойизамино,ихтаназываюткжеислотнонсенс			-кодоны.	Привхожденииэтихкодонов
внутрьрибосомыпроисходитактивациябелковыхфакторовтерминации,				котпорыеслед	о-
вательнокатализи	руют:
1Гидролитич. отщеплполипептидаотконечнойниескоетРНК				.
2Отделение. отП	-центрапоследней,ужепустой,тРНК.
3Диссоциацию. рибосомы.

Источником энергиидлязавет ансляциишенияявляетсяГТФ.

biokhimija.ru				ТиминО.А.	Лекции по общей биохимии (2018г)						179
					П О Л И Р И Б О С О М Ы
	Попритого,чпродолжительностьинежизниматричнойРНКнев,перклелика										т-
койстозадачаиспользоватьеемаксимальноэффективно,..получитьмаксимальное											о-
личество "белковыхкопий				". ДлядостиженияэтойцелинакаждмРНКрасполагатйжет							ь-
сянеодна,несколькорибос,встающихп мследругомзаовательноисинтезиру								полирибосомы.			ю-
щихпептидныецепи.Такиеобразованияназываются
	П О С Т Т РМАОН С Л Я Ц И О Н Н А Я							Д И Ф И К А Ц И Я Б Е Л К О В
	Чащевсего		результатетранспо ипептидныеяциицепобразуютсявнеактивной					– процессинг.
форме,поэтнеодополнительныебходимуизменения
	Креакциямпроцессинга			относятся:
1Удаление. с		N-конца метионина илидаженесколькихаминокислотспецифичными									о-
	пептидазами.
2Образование.		дисульфидных мостиковмеждуостаткамицистеина.
3Частичный. протеолиз				– удаление частипептиднойцепи					,каквслучаеинсулиномили
	протеолитическимиферментамиЖКТ.
4Присоединение.			химическойгруппы		каминокислотнымостаткам					белковой цепи:
o	фосфорной кислоты – например,					фосфорилированиепо			Сер,	Тре, Тириспользуется
	прегуляцактивностииферментовилидлясвяз							ыванияионовкальция		,
o	карбоксильной			группы	– например,		приучасвитКпроисходитаминаии
	γ-карбоксилированиеглутаматасоставепрот, мбинаконвертина,факС юаора										р-
	та,Кристмаса,		чтопозсволяетяз		ыватьионыкальция			приинициациисвертываниякр			о-
	ви,

o	метильной группы – например,				метиларгининализинарованиесоставегистонов
	используется длярегуляцииактивностигенома						,
o	гидроксильной группы – например,						образованиегидроксипролинагидроксилизина
	необходимодлясозреваниямолекулколлагена						приучасвитСаминаии	,
o	йода – например,		втиреоглобулединенприсйоданеобходимодляобразова						ния
	предшественников ирегормоновидныхйодтиронинов,
5. Включение простетическойгруппы					:
o	углеводных остатков – например,					гликированиетребуется		присинтезегликопроте	и-
	нов.
o	гема – например,		присинтезегемоглобина,миоглобина,цитохромов,					каталазы,
o	витаминных коферментов – биот,ФАД,пиридоксальфосфатана							ит.п.
6. Объединение протомервединыйолигомебелок,напримерв,гемоглобинный,лактатд									е-
	гидрогеназа,креатинкиназа.
				Ф О ЛБДЕИЛНКГО В
	Фолдинг – этопроцессукладкивытянутойполипептиднойцепипра							вильнуютре	х-
мернуюпространсструк.Дляобеспечениятвеннуюуруфолдингаиспользуетсягруппавсп				шапероны (chaperon,франц.					о-
могательныхбелковподназванием								– спут,ня)Они. икьа
предотвращаютвзаимодействиеновосинтездругбелковдруг,изолимванных									руют
гидрофучастцитоплазбелотбныековуб" "внутрьраютхмолекулы,правильно
распобелдомковыеагают.Вц шапероныломспособствуютпереходуструктурыбе									л-
копервичноготуровнядотретичногочетвертичного.
	Принаруфункциишапероновении						иотсутствиифолдингаклеткеформируются
белковыеотлож ния		– развивается амилоидоз.Насчитывают15вариантамилоидоза. в