Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Очень интересны предположения о возможной специализации рибосом на взаимодействии с различными мРНК. Такого типа регуляция могла бы иметь определенное значение в онтогенезе клеток. Описывая механизмы регуляции у вирусов, мы уже указывали на неодинаковое сродство отдельных участков РНК коли-фага Qp к рибосомам. Следовательно, варьирование скорости трансляции за счет взаимодействия такого типа в принципе возможно. С другой стороны, показана гетерогенность рибосом в одних и тех же клетках. В главе IV уже приводились соответствующие аргументы (некоторые белки содержатся в высокоочищен-ных препаратах рибосом в количествах, существенно меньших, чем одна молекула на субчастицу, — Kurland, 1970). Допустимо поэтому предположение о некоторой специализации разных рибосом клетки на различных мРНК. Интересным примером вероятной специализации рибосом является повышение их сродства к вирусным РНК при некоторых вирусных инфекциях. Однако прямых доказательств специализации рибосом пока нет.
Встречаются предположения о регуляции трансляции in vivo через внерибосомные факторы. A priori такая регуляция должна существовать. Однако эскперименты, даже косвенно указывающие на такую роздоожность, пока очень немногочисленны.
Обобщая наиболее достоверные экспериментальные данные о механизмах регуляции синтеза белков у бактерий на уровнях транскрипции и трансляции, можно констатировать существование двух форм позитивной регуляции (при помощи a-фактора и комплекса цАМФ-ЦРБ) и, по крайней мере, двух форм негатив* ной регуляции — при посредстве гуанозинполифосфатов и белковых факторов типа Ldc-penpeccopa, которые контролируют превращения ряда субстратов. Выявлена тесная связь между разными формами регуляции. По-видимому, мы близки также к раскрытию сходных по сути механизмов регуляции синтеза ряда соединений, отличающихся лишь тем, что репрессор активируется конечным продуктом метаболического цикла. Менее определенными представляются пока системы, основой которых являются процессы синтеза Аа-тРНК и в особенности гипотетические механизмы, основой которых является множественность тРНК.
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА
БЕЛКА У МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ
Механизмы регуляции синтеза белка у высших организмов качественно отличаются от таковых у бактерий. Это обусловлено, во-первых, существованием развитой системы межклеточных взаимодействий и, во-вторых, наличием систем дифференциации клеток и тканей и связанным с этим явлением эпигеномного наследования. У многоклеточных организмов доля регуляторных областей ДНК так велика, что именно они, а не новые структурные гены обуславливают 100—1000-кратное преобладание количества ДНК на клетку по сравнению с прокариотами. Отсюда не следует, однако, что системы регуляции, выработанные эволюцией у прокариотов, не могут существовать и у многоклеточных — либо как таковые, либо как части более сложных систем.
В предыдущей главе уже рассматривались гипотезы об особенностях структуры оперонов эукариотов. По-видимому, у них особенно развита акцепторная зона, способная воспринять большое число регуляторных воздействий, — гораздо большее, чем у бактерий (хотя и там они довольно многочисленны). Пока нет полного набора всех дерепрессирующих и активирующих воздействий (как специфических, так и общих), транскрипция оперона запрещена. С другой стороны, среди оперонов эукариотов преобладают, вероятно, моноцистронные или моногенные опероны, что опять-таки расширяет возможности индивидуальной регуляции синтеза белков (Г. П. Георгиев, 1970; Paul, 1972). Какова же природа ингибиторов и активаторов транскрипции у эукариотов? Известно немало попыток выявить в эксперименте с клетками и тканями высших организмов наличие механизма регуляции по схеме Jacob и Monod, столь оправдавшей себя применительно к бактериям. Однако ряд генетических экспериментов, которые послужили начальному обоснованию этой гипотезы, невозможен илЦ крайне затруднителен
применительно к животным и растительным клеткам, а прямые поиски высокоспецифичных репрессоров синтеза отдельных энзимов или групп энзимов, подобных Lac-penpeccopy, пока не привели к успеху. Учитывая сложность объекта, не следует пессимистически оценивать перспективы таких поисков. Сейчас можно считать установленным, что гистоны хроматина не являются
такими специфическими репрессорами. Позже мы рассмотрим некоторые гипотезы об их роли в ограничении транскрипции и в эпигенезе, но здесь надо подчеркнуть принципиальное отличие высокоспецифичного взаимодействия белков типа Lac- или А-реп-рессора со строго определенным участком ДНК от весьма расплывчатой тенденции отдельных фракций гистонов присоединяться к областям, обогащенным ГЦ- или АТ-парами. Все больше накапливается данных о том, что специфические белковые ингибиторы или активаторы транскрипции следует искать среди негистоновых белков хроматина. К этому побуждает, во-первых, их чрезвычайная гетерогенность (уже описанная в гл. VI) и, во-вторых, то обстоятельство, что в отличие от гистонов, спектр которых в разных тканях одного организма, как правило, не имеет резких отличий, спектры негистоновых белков различаются очень значительно. Примером могут служить картины разделения кислых белков хроматина печени, почки и
