2 курс / Биохимия / Книжки и сборники / Biokhimia_dlya_chaynikov

Чтобы инициировать трансляцию, иРНК и первая тРНК доставляются в

рибосому. Эту задачу выполняют три белка, называемые факторами иници-

ации'. IF1, IF2 и IF3. Вначале рибосомальная субъединица 30S образует ком-

плекс вместе с факторами IF1 и IF3. Если нужная иРНК отсутствует, то два фактора инициации, связанные с субъединицей 30S, препятствуют преждевре- менному соединению субъединиц 30S и 50S. Оставшийся фактор инициации

IF2 связывается с ГТФ. Комплекс 1Р2-ГТФ присоединяется к тРНК, а потом

блок 1Р2-ГТФ-тРНК связывается с молекулой иРНК. Взаимодействие последо-

вательности Шайна-Дальгарно и субъединицы 16S молекулы рРНК позволяет направить входящую группу в правильное место.

Комбинация всех блоков и субъединицы 30S образуют комплекс инициа-

ции 30S. В результате гидролиза ГТФ по мере приближения субъединицы 50S

факторы инициации вытесняются, а с их удалением к стартовому комплексу субъединицы 70S присоединяются оставшиеся фрагменты. (Ну-ка, произнеси- те это в три раза быстрее!) С образования этого комплекса начинается процесс удлинения.

Удлинение

В процессе удлинения вторая активированная тРНК связывается с соответ-

ствующим кодоном в сайте А (который примыкает к сайту Р) субъединицы 30S, куда ее переносит белок, называемый фактором удлинения. (Ти у эукариот и EF-Tu у прокариот). Комплекс из EF-Tu и активированной тРНК (в форме ГТФ) защищает эфирную связь, удерживающую аминокислоту в тРНК. Кроме того этот комплекс не позволяет активированной тРНК прикрепиться к сайту А,

если кодон не соответствует антикодону. Белок EF-Tu взаимодействует со всеми

тРНК, кроме инициирующей. Энергия, необходимая белку EF-Tu для того, что-

бы доставить тРНК в рибосому, высвобождается при гидролизе молекулы ГТФ,

индуцированном белком, который называется фактором удлинения Ts.

Две аминокислоты проникают в центр рибосомальной пептидилтрансфера- зы. Аминогруппа аминоацил-тРНК на сайте А удерживается в позиции, удоб- ной для атаки эфирной связи комплекса аминоацил-тРНК на сайте Р. На этом фоне образуется пептидная связь, что сопровождается отделением тРНК от

сайта Р. Теперь белок присоединяется к сайту А (субъединицы 30S).

Потеряв аминокислоту, тРНК больше не взаимодействует с рибосомой. Она перемещает к сайту Е субъединицы 50S, а следующая РНК с прикрепленным

полипептидом движется к сайту Р (туннелю) этой же субъединицы. Теперь

рибосома должна переместиться, или, выражаясь научно, транслоцироваться на один кодон. Для транслокации необходим фермент фактора удлинения G (EF-G, или транслоказа — белок, способствующий транслокации). Вся необ- ходимая для этого этапа энергия высвобождается при гидролизе ГТФ до ГДФ.

346 ЧАСТЬ 5 Генетика: почему мы такие, какие есть

Семейства из шести кодонов (аргинин, лейцин и серин) представляют ис-

ключительный случай, в котором кодоны для отдельной аминокислоты разли-

чаются первыми двумя основаниями, — для них нужны три разных тРНК. Неоднозначности уменьшают количество нужных видов тРНК в клетке с 61

до 31. Чаще всего реальное количество разных видов тРНК, содержащихся в клетках, ограничивается этими двумя цифрами. Для всех видов тРНК,

кодирующих отдельную аминокислоту, требуется всего один вид аминоацил-

тРНК-синтетазы.

Особенности трансляции

в эукариотических клетках

Трансляция происходит во всех клетках по одному и тому же принципу. Однако в эукариотических клетках проявляются свои особенности. В них в

процессе трансляции принимает участие большее количество белков, а сами

этапы, как правило, более сложные.

Рибосомы

В рибосомах эукариотических клеток содержатся субъединицы 60S и 40S,

вместе образующие рибосому 80S. Субъединица 40S содержит форму 18S мо- лекулы рРНК, аналогичную форме 16S в субъединице 30S. Субъединица 60S

состоит из трех компонентов рРНК: 5S и 23S, выступающих аналогами 5S и

23S в прокариотической субъединице 50S, и уникального 5,8S рРНК.

Проект Теном человека" был запущен правительством США в 1990 году. Из- начально планировалось, что он будет осуществляться в течение 15 лет, но ввиду быстрого развития биотехнологий он был успешно завершен на 2 года

раньше положенного срока — в 2003 году.Курировали проект Министерство энергетики США и Национальный институт здравоохранения.

Преследуемые цели

Проект преследовал следующие цели:

•идентифицировать все 20 000-25 000 гена человеческой ДНК;

•определить последовательность примерно 3 миллионов пар оснований человеческой ДНК;

•обеспечить сохранение полученной информации в базах данных;

ГЛАВА 17 Трансляция: синтез белков 349

•усовершенствовать инструментарий,применяемый для анализа данных;

•сделать генныетехнологии доступными для всеобщего использования;

•разрешить этические, правовые и социальные проблемы, связанные с ре- ализацией проекта.

Помимо человеческой ДНК исследователи изучали геном кишечной палоч- ки — широко распространенной бактерии, часто встречающейся у человека,

атакжеу мышей ифруктовых мух.Исходно планировалась сделатьтехнологии

общедоступными, чтобы стимулировать разработку новых медицинских при-

ложений и дать серьезный толчок к развитию биотехнологической отрасли.

Предполагаемыевыгоды

Проекта"Геном человека"предполагал следующие выгоды:

•совершенствование диагностики заболеваний;

•раннее определение генетической предрасположенности к заболеванию;

•разработка препаратов и механизмов генной терапии;

•создание нового биотоплива;

•эффективные способы обнаружения загрязнения окружающей среды;

•изучение эволюции по мутациям в родословной;

•судебно-медицинское исследование образцов посредством анализа ДНК;

•определение отцовства;

•установление соответствия между донорами и реципиентами органов;

•выведение устойчивых к болезням и вредителям культур;

•создание биопестицидов;

•повышение объема производства сельскохозяйственных культур и жи-

вотных.

Многие из перечисленных выгодсталиповседневностьюв современнойжизни.

Этические,правовые и социальные аспекты

Уникальность проекта "Геном человека" заключается в том,что он был первым масштабным научным исследованием, в рамках которого изучались потенци-

альные этические, правовые и социальные последствия сбора и обработки генетических данных.Были рассмотрены следующие вопросы.

•Кому можно предоставлять доступ к персональной генетической инфор- мации?

•Кто имеет право собирать и распоряжаться генетической информацией?

•Как определитьдостоверность результатов внутриутробного генетическо- го тестирования?

350 ЧАСТЬ 5 Генетика: почему мы такие, какие есть

•Как удостовериться в точности генетического исследования?

•Есть ли у родителей право подвергать своих детей генетическим исследо-

ваниям на наличие заболеваний, развивающихся во взрослом возрасте?

•Влияют ли гены человека на его поведение?

•Где проходит граница между генетическим заболеванием и отклонением?

•Насколько безопасна генетически модифицированная пища для людей?

Врамках проекта было поднято намного больше вопросов, чем получено от-

ветов даже на сегодняшний день.

Инициатор тРНК

В эукариотических клетках аминокислотой-инициатором является метио- нин, а не формилметионин. Как и в прокариотических клетках первая тРНК должна обладать специальными функциями — полноценного связывания и пе- реноса метионина.

Инициация

В эукариотических клетках единственным инициирующим кодоном высту-

пает АУГ, расположенный у ближайшего пятого конца иРНК. В отличие от покариотических клеток кодон АУГ не предваряется богатой пурином после-

довательностью. Субъединица рибосомы 40S прикрепляется к колпачку иРНК

и последовательно перемещает основания в направлении конца 3 до тех пор, пока не достигнет кодона АУГ. Процесс сопровождается гидролизом АТФ, катализируемый геликазой. В эукариотических клетках встречается гораздо больше факторов инициации, называемых elF, а не IF.

Удлинение и завершение

Аналогами факторов удлинения EF-Tu и EF-Ts прокариотических клеток

у эукариот являются белки EF1а и EF1Ру. Транслокация проходит с участием эукариотического фактора EF2 в присутствии ГТФ. В отличие от прокариоти-

ческих клеток, в которых удлинение выполняется с участием двух факторов

высвобождения, в эукариотических клетках присутствует всего один рели- зинг-фактор — eRFl. Белок eIF3 действует подобно фактору IF3 в прокари-

отических клетках, предотвращая повторное объединение двух рибосомных субъединиц.

ГЛАВА 17 Трансляция: синтез белков 351