Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
нентами в самих субчастицах. Большая и малая бактериальные субчастицы практически полностью связываются друг с другом при концентрации Mg44* в среде 5—9* 10_3 М и более. Снижение ее до 2,5—6-10-4 М ведет к полной диссоциации субчастиц. Критический уровень содержания Mg++ в рибосоме, соответствующий полной ассоциации субчастиц, составляет примерно 2500 ионов на рибосому или около 2% сухого веса. При этом отношение Mg/P близко к 0,3. При снижении содержания магния наступает диссоциация рибосомы на субчастицы. Наконец, когда содержание Mg++ становится ниже 1000 ионов на рибосому (0,5—1%), наступает уже частичное нарушение компактности самих субчастиц, их «разворачивание», а затем ступенчатый распад на компоненты меньшего веса. Связующее действие ионов магния обусловлено, по-видимому, экранированием отрицательно заряженных групп в различных РНК и белках, что снимает взаимное отталкивание, а также образованием между ними «ионных мостиков». Не следует считать, что ионы магния являются единственным агентом, ответственным за ассоциацию или диссоциацию рибосомальных субчастиц и их компонентов. Определенную роль играют также полиамины — кадаверин, путресцин и спермидин (а в рибосомах эукариотов—спермин), причем общая их доля составляет 0,4—2%. Одна из их вероятных функций состоит опять-таки в образовании мостиков между различными частями фосфатно-рибозного скелета РНК. Заметим, что и Mg++, и полиамины, как правило, встречаются в образованиях, характеризующихся очень высокой плотностью упаковки нуклеиновых кислот (ср. некоторые вирусы, спермин и др.).
Кроме ионов магния и полиаминов, существует еще ряд факторов, определяющих ассоциацию субчастиц при функционировании рибосом. Так, и пептидил-тРНК, и аминоацил-тРНК, которые на определенных стадиях трансляции связаны и с 505-субчастицей, и с мРНК, присоединенной к 305-субчастице, оказывают существенное влияние на ассоциацию. Наконец, есть основания полагать, что и этим не исчерпывается перечень факторов ассоциации. Особая деликатность и сложность механизмов взаимодействия субчастиц обусловлена тем, что для функционирования рибосом важна не просто прочная связь субчастиц, а периодически меняющаяся теснота контакта при полной ассоциации, сменяющаяся периодами полной диссоциации.
Рассмотрим теперь особенности состава и структуры каждой из субчастиц в отдельности.
ЗОБ-субчастица (40S — у эукариотов) имеет размеры в пределах.(70-^95) X (180—210) X (1804-210) А. Общий вес приближается к 900000 дальтон, из которых 550000 приходится на одну молекулу РНК (165), а несколько более 250000 — на различные, неповторяющиеся молекулы белка, число которых близко к 20.
РНК 305-субчастиц относится к ГЦ-типу (суммарная молярная доля гуанина и цитозина — около 55%; у 405-рибосом эукариотов— 65%). В 165-РНК преобладают пурины; отношение пури-
ны: пиримидины составляет 1,3—1,4. Эта РНК сравнительно небогата минорными основаниями, доля их в 4—10 раз меньше, чем в тРНК. 16S-PHK состоит из единственной полинуклеотидной цепочки, многие участки которой более или менее комплементарны друг другу. В результате около 60—65% нуклеотидов входят в состав коротких биспиральных участков (по 4—17 нуклеотидов), перемежающихся одноцепочечными областями (см. также гл. I и рис. 2, 6 и 7). Как полагают, именно по биспиральным участкам происходит избирательное связывание определенных белков при образовании субчастицы. Пока вполне определенной является именно такая структурная, скелетная функция 165-РНК в 305-субчастице. Без нее невозможна ни сборка -активной субчастицы, ни даже образование структуры, внешне подобной ей. Вместе с тем, ряд косвенных данных указывает на то, что функции 16S-PHK не исчерпываются скелетными.
Белки 305-субчастицы являются основными полипептидами с молекулярным весом от 10 до 60 тысяч. Все они или почти все характеризуются относительно высоким содержанием аргинина и лизина (в среднем суммарная доля— 16%, что послужило в свое время основанием для уподобления их гистонам). Каждый из этих примерно двух десятков полипептидов уникален по структуре; в 305-субчастице повторяющихся полипептидов нет. Более того, рибосомы несколько гетерогенны по наличию некоторых из полипептидов в малой субчастице, т. е. отдельные полипептиды имеются не во всех рибосомах, входящих в суммарные препараты.
Разделение и очистка всех полипептидов и 165-РНК, скрупулезное изучение условий диссоциации и ассоциации компонентов открыли возможности для экспериментов по самосборке полноценных 305-субчастиц. Такие эксперименты позволили оценить полноту знаний о четвертичной структуре этих образований, а также необходимость отдельных компонентов для функционирования 305-субчастиц. Оказалось, что из 20 полипептидов 12 абсолютно необходимы для функционирования субчастицы. Исключение любого из них при самосборке не позволяло получить активных субчастиц. 6 полипептидов признаны относительно необходимыми, так как исключение одного из них лишь снижало активность образующейся субчастицы. Пока представляется неопределенной роль еще двух полипептидов. 305-субчастица, собранная in vitro из полного набора компонентов, практически неотличима от нативной и по функциональной активности, и морфологически.
