Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, различия тРНК определяются прежде всего составом антикодонов, причем число тРНК, гетерогенных по этому признаку, меньше общего числа кодонов, но все же больше числа аминокислот и составляет по разным оценкам 30—50. Далее следуют различия в других элементах первичной структуры тРНК разных живых существ. В основном эти различия не затрагивают состав антикодона. Последний может при этом варьировать либо в пределах, предусмотренных гипотезой неоднозначного соответствия, либо в пределах замены обычных оснований на близкие им минорные (гуанин — на метилгуанин, уридин — на псевдоуридин и т. п.). Наконец, описаны различия между тРНК с одинаковым антикодоном, выделенным из одного и того же организма. Особенно распространены они в тРНК животных клеток. Там суммарное число тРНК, различающихся по антикодону или (и) другим элементам структуры, может достигать 80. Функциональное значение таких различий пока не вполне очевидно. Полагают, что преимущественное образование в клетке тех или иных вариантов тРНК с одинаковым антикодоном является одним из механизмов регуляции скорости синтеза белков данной ткани (см. также в главе VII) (Л. А. Остерман, 1971; Jacobson, 1971; Jang et al., 1969). Клетка использует и другой, более грубый, но близкий к описываемому механизм регуляции, связанный с тРНК,— для создания своеобразного резерва на случай экстренной необходимости в усилении синтеза белка. Оказывается, значительная часть тРНК существует в клетке в «недоделанном» виде — без акцепторного три-нуклеотида ЦЦА. Вся остальная часть полинуклеотидной цепочки синтезируется на матрице ДНК в виде предшественника, значительно превышающего по размерам тРНК (Altman, 1971). Затем отсекаются «лишние» фрагменты,— около 40 нуклеотидов с 5'-конца и группы повторяющихся ЦЦА-последовательностей с 3'-конца. Возможно отщепление всех ЦЦА-групп. Тогда тринуклео-тид ЦЦА присоединяется при «дозревании» тРНК в результате безматричных реакций взаимодействия с нуклеозидтрифосфатами АТФ и ЦТФ, катализируемых терминальной РНК-синтетазой (АЦЦ-пирофосфорилазой).
К резервным неактивным формам тРНК относят также частично денатурированные тРНК с резко сниженной акцепторной способностью, которые в существенных количествах обнаружены в тканях голодавших животных и даже в норме (Г. X. Мацука,
1972). Они способны к ренатурации в условиях, близких или идентичных физиологическим; тРНК, лишенные АЦЦ-конца или
частично денатурированные, являются лишь ближайшими пред* шественниками, ближайшими и легко используемыми резервными источниками полноценной тРНК.
Установлено, что процессы модификации обычных оснований в минорные, в частности метилирование, тоже происходят не при матричном синтезе полинуклеотидной цепочки, а позже, вне связи с ДНК- В этом процессе участвует большое число энзимов, метилирующих определенные участки РНК. Если учесть все рассмотренные выше вероятные функции минорных оснований, то становится понятным, что от специфического метилирования и других процессов превращения обычных оснований в минорные зависят в известной мере все уровни структуры тРНК, а отсюда и способность к «узнаванию» аминоацилсинтетаз, и, вероятно, другие свойства. Неполное или искаженное метилирование может либо исключить образование активной тРНК, либо повлиять на интенсивность ее участия в процессах синтеза белка, либо даже исказить ее специфичность (последнее, правда, пока гипотетично). Поэтому изменения процессов метилирования тРНК привлекают особое внимание в связи с проблемой регулирования синтеза белка на уровне трансляции вообще, а также в связи с проблемами дифференциации тканей и опухолевого роста. В частности, ярким примером, иллюстрирующим регуляторное значение минорных оснований, может служить то обстоятельство, что цитокинины — вещества, известные в качестве мощных стимуляторов деления клеток и дифференциации в тканях растений, оказались идентичны или близки к таким основаниям, как Дв-изопентиладенин и 6- (4-ги-дрокси-3-метил-2-бутениламино)-2-метилтиопурин (Gauss et al.,
1971).
Все факторы, подавляющие или извращающие синтез транспортных РНК, ингибируют и синтез белка в целом. Разумеется, этот эффект проявляется относительно медленно — по мере исчерпания запаса различных тРНК. К таким ингибиторам в принципе относятся все яды матричного синтеза РНК, но, как правило, основной причиной гибели клетки является их действие на синтез мРНК. Более направленным является действие агентов, подавляющих реакции метилирования и, следовательно, процессы превращения предшественников тРНК в конечную ее форму. Особенно интересным является действие гидроксиламина. В малых концентрациях он подавляет преимущественно формилирование мет-тРНК (взаимодействуя с системой фолиевой кислоты,— Nixon, Bertino, 1970). Как мы увидим далее, формильное производное мет-тРНК является обязательным участником первой реакции синтеза любого полипептида на рибосоме и, следовательно, гид-роксиламин нарушает важнейшую реакцию подготовки Аа-тРНК к трансляции. Описано также связывание тРНК акридинами (Finkelstein, Weinstein, 1967) и инактивация соединениями типа кетоксаля (Litt, 1971).
