Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
В ядре после завершения транскрипции к З’-концу образовавшейся РНК ковалентно присоединяется с помощью нематричного синтеза молекула полиадениловой кислоты. Она состоит из 100— 200 нуклеотидов (45 или несколько более). Судя по всем накопленным данным, присоединение поли-А обязательно для обеспечения переноса мРНК из ядра в цитоплазму (Darnell et al., 1971; Molloy et al., 1972; Mendeki et al., 1972; Kwan, Brawerman, 1972). К полиадениловой нити, а возможно, и к другим участкам РНК присоединяются специализированные ядерные белки. Все они, или большая их часть, относятся к так называемым информоферам — глобулярным образованиям с весом около 1 ¦ 10е дальтон, состоящим в свою очередь целиком или преимущественно из однотипных или идентичных белковых молекул с молекулярным весом 40 000. Белок этот — информатин — отличен от гистонов, в нем преобладают кислые аминокислоты. Благодаря различным вариантам замыкания дисульфидных связей, он может существовать и в виде мономеров, и в полимерной форме. По-видимому, функции его многообразны. Полагают, что информоферы способствуют отделению синтезируемой РНК от ДНК-матрицы, транспортировке до мембраны и даже превращениям ядерной РНК (Г. П. Георгиев, 1970; А. А. Кричевская и Г. П. Георгиев, 1972). Ядерные белки-носители, все или частично, оставляют мРНК в момент ее перехода в цитоплазму, и мессенджер вступает в комплекс с транспортирующими белками цитоплазмы другого типа, образуя так называемые информосомы. Смена несущего белка предполагается, во-первых, на оснований данных об отсутствии информоферов и информатина во фракции цитоплазмы, содержащей мРНК и, во-вторых, на основании анализа фракции белков цитоплазмы, обла-
дающих наибольшим сродством к РНК. Эта фракция (8—10S) содержит два белка — кислый и слабоосновной с молекулярными весами не менее 200 000 (А. С. Воронина и сотр., 1972; А. А. Степанов и сотр., 1972). Информосомы содержат мРНК и белок в соотношении 1:3—1:4 и обладают поэтому характерной плавучей плотностью — около 1,4 г/см3, отличающей их от рибосомальных частиц. Они различны по размерам, образуя частицы с коэффициентами седиментации от 25 до 75 S, а иногда 80—150S, что, видимо, соответствует различиям в размерах транспортируемых мРНК. В этом отношении они подобны комплексам РНК с ин-формоферами. В настоящее время интенсивно исследуются и сопоставляются свойства белковых компонентов информосом, с одной стороны, и информоферов — с другой. Полагают, что функции информосомных белков не ограничиваются транспортом и защитой мРНК от повреждения и связывания компонентами цитоплазмы, отличными от рибосом. Возможно, именно в форме информосом накапливается, например, «дремлющая» мРНК в цитоплазме созревающей яйцеклетки. Наконец, даже вступая в соединение с 40 5-субчастицами рибосом и образуя далее при трансляции полисомы, мРНК не освобождается полностью от комплекса с белками, отличными от рибосомальных (Perry, Kelly, 1968; В. Л. Лей-тин, О. В. Подобед, М. И. Лерман, 1971).
Таким образом, и в ядре, и в цитоплазме клеток животных РНК в свободном состоянии не переносится, а находится в комплексе с полиаденилатом и специализированными белками, которые, по-видимому, различны в ядре и в цитоплазме. Мессенджер-РНК к месту трансляции, так сказать, «везут на перекладных». Функции полиаденилата и этих белков не исчерпываются защитой и транспортом мРНК — предполагается их участие в снятии новообразованной РНК с ДНК, ее превращениях в ядре, в процессах депонирования некоторых мРНК в цитоплазме, а также в определении кратности повторного использования мРНК при трансляции.
Глава IV
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
При биосинтезе белка природой решаются две основные задачи. Первая — состоит в энзиматическом катализе и обеспечении энергией реакции образования пептидной связи. Эта реакция не имеет принципиальных отличий от многих других реакций биосинтеза. Вторая задача состоит в обеспечении строго определенной последовательности аминокислотных остатков, уникальной для каждого нового белка. Именно последнее определяет особое положение белков среди многих других биополимеров. Эта задача чрезвычайно сложна.
В конце XIX в. и в течение первой половины XX в. накапливались данные, в основном относящиеся лишь к образованию самой пептидной связи. Этот период ознаменовался также рядом попыток представить синтез полипептидов, входящих в состав белков, как результат обращения реакции протеолиза (к ним относится, в частности, большой цикл работ А. Я. Данилевского и его школы). Материалы, которые при этом были накоплены и обобщены, приблизили нас к пониманию реакции образования пептидной связи In vivo, хотя и не позволили удовлетворительно объяснить строгую упорядоченность расположения аминокислот в белках. Лишь во второй половине XX в. оказалось возможным решение этой проблемы.
В настоящее время различают два типа биосинтеза полипептидов. Первый — наиболее важный и совершенный — адапторный синтез, при котором порядок присоединения аминокислот к строю-щемуся полипептиду определяется порядком чередования кодонов в мРНК и в структурных цистронах хромосомы. Второй — безадап-торный синтез, при котором порядок чередования аминокислот обусловлен специфичностью энзимов каждой последующей реакции присоединения аминокислоты. Он менее распространен, допускает некоторые вариации в последовательности аминокислот, т. е, менее надежен, чем адапторный синтез, и используется при образовании лишь небольших по размеру пептидов (пептидных антибиотиков, некоторых гормонов и т. п.), которые обычно не входят в состав белков и содержат необычные аминокислоты (D-изомеры, например). В последнем типе синтеза геном клетки определяет последовательность аминокислот весьма опосредованно — только через структуру энзимов. Естественно, такой путь немыслим при синтезе больших полипептидов, так как количество специфических сочетаний включающейся аминокислоты со строющимся
