146 |
ЧАСТЬ I. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ: ОБЗОР |
мРНК
РИС.3.37.
Сборка полипептидной цепи. Кодоны мРНК считываются один за другим в направлении 5'–>3', начиная с ини-
циаторного кодона AUG, который связывается с N-формилметионил-
тРНКFMet. Полипептид синтезируется от N- к С-концу.
|
|
Растущая полипептидная цепь |
|
|
Следующая |
|
|
тРНК, |
|
|
несущая |
|
|
аминокислоту |
Р-участок |
А-участок |
лишь если карбоксильный конец растущей полипеп- |
|
|
тидной цепи находится в активированном состоя- |
|
|
нии. Как мы уже отмечали, необходимая для этого |
|
|
энергия поступает в результате присоединения кар- |
|
|
боксильной группы растущей полипептидной цепи |
|
|
и каждой присоединяемой аминокислоты к тРНК |
|
|
(рис. 3.38). Во-вторых, считывание мРНК начинает- |
|
|
ся с кодона AUG, который обозначает 5'-конец |
|
|
кодирующей последовательности и детерминирует |
|
|
N-концевую аминокислоту синтезируемого поли- |
|
|
пептида (рис. 3.37). При инициации первая и вторая |
|
|
молекулы аминоацил-тРНК спариваются с первыми |
|
|
двумя кодонами мРНК. Далее трансляция продол- |
|
|
жается в направлении 5'–>3' кодон за кодоном до |
|
|
тех пор, пока не достигнет стоп-сигнала, располо- |
|
|
женного сразу же за кодоном, детерминирующим |
|
|
С-концевую аминокислоту. |
РИС. 3.38.
Этапы пептидилтрансферазной реакции. Азот аминогруппы присоединяющейся аминокислоты осуществляет нуклеофильную атаку активированной карбоксильной группы растущей цепи, в результате чего образуется новая пептидная связь.
а. Условия инициации
70S-рибосома способна осуществлять трансляцию последовательности мРНК, но не может инициировать этот процесс. При связывании инициаторных белков IF-1 и IF-2 с 30S-субчастицей происходит диссоциация 70S-рибосомы. 30S-субчастица в комплексе с IF-1 и IF-3 связывает IF-2, GTP и FmetтРНКFMet. Такой полный комплекс связывается с 5'-концом кодирующей последовательности мРНК вблизи кодона AUG (рис. 3.39). Очевидно, IF-2 способен отличить Fmet-тРНКFMet от met-тPHKMMet, и эта специфичность отчасти обеспечивается N-формиль- ной группой, отсутствующей у met-TPHKMMet. Формирование полноценного функционального комплекса инициации завершается ассоциацией 50S-суб- частицы с преинициаторным комплексом. С образо-
3. АППАРАТ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ И ЕГО ЛОГИКА |
147 |
Рибосома
IF3
IF1
Fmet
Fmet
GTP, IF2
мРНК
GDP + Pi
РИС. 3.39.
События, предшествующие инициации трансляции. При связывании IF-1 и IF-3 с 30S-субчастицей происходит диссоциация 70S-рибосомы. Затем образуется преинициирующий комплекс, состоящий из 30Sсубчастицы, N-формилметинил-тРНКFMet и мРНК. Последующая ассоциация этого комплекса с 50S-субчастицей сопровождается отделением IF-1, IF-2 и IF-3 и гидролизом одной молекулы GTP до GDP.
ванием функциональной 70S-субчастицы отделяют- |
с полипиримидиновым участком, находящимся |
||
ся все три белка инициации. |
вблизи 3'-конца 16S-pPHK (рис. 3.40). Эффектив- |
||
Как узнается первый кодон? Связывание 30S-суб- |
ность инициации существенно зависит от степени |
||
частицы с мРНК находится под строгим контролем |
комплементарности |
между |
последовательностями |
нуклеотидной последовательности, расположенной |
Шайна-Дальгарно и 16S-pPHK и от расстояния |
||
примерно за 10 нуклеотидов до 5'-конца инициатор- |
пурин-богатого участка до кодона AUG. Эта осо- |
||
ного кодона. Взаимодействию способствует компле- |
бенность наряду с другими, о которых будет сказа- |
||
ментарное спаривание этой богатой пуринами по- |
но позднее, и объясняет различия в эффективности |
||
следовательности из пяти-восьми нуклеотидов, на- |
трансляции различных мРНК. |
||
зываемой последовательностью Шайна-Дальгарно, |
Процесс инициации зависит также от вторичной |
||
|
Arg |
Phe |
Белок |
|
Ala |
Ser |
|
мРНК
16S-pPHK
φ X174: А-белок
Qβ: репликаза
Rl7: А-белок
λ: сrо-белок
РИС. 3.40.
Богатая пуринами последовательность Шайна-Даль- |
16S-pPHK E. coli. |
В нижней части рисунка приведены |
гарно, расположенная до инициирущего кодона AUG, |
типичные последовательности Шайна-Дальгарно в |
|
спаривается с участком, находящимся вблизи 3'-конца |
мРНК некоторых |
бактериофагов. |
148 |
ЧАСТЬ I. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ: ОБЗОР |
РИС. 3.41.
Первичная и предполагаемая вторичная структуры 5'-концевой части генома бактериофага MS2. Несколько инициирующих кодонов (в том числе необычный кодон GUG вблизи 5'-конца) оказываются экранированными при внутримолекулярном спаривании оснований. Только кодон AUG (показан стрелкой), находящийся на вершине шпильки, остается доступным и связывается с рибосомами сразу после инфекции. Участок последовательности, начинающийся после кодона AUG, кодирует белок оболочки MS2. Заметим, что последовательность Шайна-Дальгарно, находящаяся перед кодоном AUG в этой модели, также относительно доступна; два остатка G образуют слабые водородные связи с остатками U. (С любезного разрешения W. Fiers.)
3. АППАРАТ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ И ЕГО ЛОГИКА |
149 |