38. ТРнк: строение и свойства
тРНК Основными задачами тРНК является: а) трансформация генетической информации, закодированной в иРНК, в информацию о первичной структуре белка; б) перенос аминокислотных остатков к месту синтеза белка. тРНК – это небольшие молекулы, состоящие из 73 – 93 нук- леотидов, что соответствует относительной молекулярной массе 24000 – 31000. На долю тРНК приходится около 10 – 15 % общего количества клеточной РНК. В тРНК присутствуют модифицирован- ные (минорные) азотистые основания (псевдоуридин, дигидроуридин, тимидин, 7-метилгуанозин, инозин и др.). Их доля может достигать до 25 %. На 3’-конце всех тРНК находится тринуклеотидная после- довательность ЦЦА. Более половины оснований тРНК образуют внутрицепочечные пары по принципу комплементарности. Таким образом, формируется вторичная структура, получившая название клеверного листа. В ней выделяют (риса) дигидроуридиловую ветвь, содержащую до 3 остатков дигидро- уридина; б) псевдоуридиловую ветвь, содержащую минорные азотистые ос- нования псевдоуридина; в) антикодоновую ветвь, в центре которой находится антикодон, ко- торый комплементарен в антипаралельном направлении кодону иРНК; г) дополнительную ветвь. Число составляющих ее нуклеотидов варь- ирует от 3 до 20. В некоторых тРНК данная ветвь отсутствует; д) акцепторную ветвь с универсальной 3'-концевой последовательно- стью ЦЦА, служащей акцептором остатка аминокислоты. который присоединяется к 3’- или 2’-гироксильной группе остатка рибозы последнего нуклеотида (рис. 5.9).. 5.8):
На рис. 5.10 показана нуклеотидная последовательность и вто- ричная структура дрожжевой аланиновой тРНК.
Рис. 5.11. Трехмерная структура фенилаланиновой тРНК дрожжей
Каждая аминокислота, как правило, имеет несколько соответствующих ей тРНК, которые называются изоакцепторными. Изоакцепторные тРНК отличаются антикодонами и используются для счи- тывания разных кодонов иРНК, соответствующих одной и той же аминокислоте. Общее число генов тРНК в различных организмах сильно варь- ирует (у Escherichia coli их около 70, у шпорцевой лягушки Xenopus laevis около 7 000, у человека – 1300.). Каждый ген тРНК может быть представлен в геноме десятками копий.
Гетероядерные РНК (гяРНК) представляют собой смесь транскриптов и находится в ядре. Некоторые из них являются пер- вичными транскриптами, другие частично процессированными. Малые ядерные РНК (мяРНК) – короткие молекулы, прини- мающие участие в созревании РНК. Их размер составляет от 65 до 1000 и более нуклеотидов.
39. ТРнк-синтетазы их фунуции и образование тРнк
ПРОЦЕССИНГ тРНК Почти все тРНК синтезируются в виде предшественников – более длинных молекул (пре-тРНК). В результате процессинга проис- ходит удаление нуклеотидных последовательностей с флангов пре- тРНК. С 5’-конца фрагмент нуклеотидной цепи отщепляет фермент, называемой РНКазой Р. РНКазой P является рибонуклеопротеином, каталитическую функцию в котором осуществляет РНК-компонент, белок же выполняет структурную роль. В бактериальной РНКазе P есть участок, комплементарный ЦЦА участку тРНК. Эукариотическая РНКаза P узнает другие элементы предшественника тРНК. С 3’-конца пре-тРНК действует экзонуклеаза, укорачивающая РНК постепенно, удаляя по одному нуклеотиду. На заключительных ста- диях созревания тРНК к 3’-концу полинуклеотидилтрансфераза при- соединяет последовательность ЦЦА (рис. 5.20).
В процессе созревания тРНК также происходит модификация азотистых оснований – в результате которой образуются минорные основания: псевдоуридин, дигидроуридин, тимидин, 7-метил- гуанозин, инозин и др.
Сплайсинг пре-тРНК Некоторые пре-тРНК дрожжей содержат интрон, расположен- ный на расстоянии одного нуклеотида от 3’-конца антикодона. Раз- меры интрона у разных пре-тРНК колеблются от 14 до 64 нуклеоти- дов. Канонические последовательности на границе интрона и экзона, характерные для пре-иРНК, у пре-тРНК отсутствуют. В тоже время в составе интронов имеются последовательности комплементарные антикодону. Спаривание этих последовательностей с антикодоном, по-видимому, и обуславливает формирование структур, обеспечи- вающих протекания сплайсинга. В процессе сплайсинга нуклеаза вырезает интрон, а лигаза обеспечивает сшивание двух фрагментов тРНК за счет образования фосфодиэфирной связи, в результате образуется ковалентно замкнутая молекула тРНК (рис. 5.22).
Аминоацил-тРНК-синтетаза (АРСаза) — фермент синтетаза, катализирующий образование аминоацил-тРНК в реакции этерификации определенной аминокислоты с соответствующей ей молекулой тРНК. Для каждой аминокислоты существует своя аминоацил-тРНК-синтетаза.
АРСазы обеспечивают соответствие нуклеотидным триплетам генетического кода (антикодону тРНК) встраиваемых в белок аминокислот, и, таким образом, обеспечивают правильность происходящего в дальнейшем считывания генетической информации с мРНК при синтезе белков на рибосомах.