Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

204_______________ ГЛАВА 14_____________________________________________________________________________

Рис. 14.8. Схема трансляционного контроля синтеза глобинов Эукариотический фактор инициации 2 истощается в результате фосфорилирования (протеинкиназой) до тех пор, пока гем не инактивирует протеинкиназу)

ной форме эФИ2, он остается связанным с эФИ2 и комплекс с эФИ2 не уходит с рибосомы (Thomas et al.. 1985; Gross el al., 1986). В результате весь фактор циклов (концентрация которого в 10-20 раз ниже, чем эФИ2) оказывается захваченным в таких неактивных комплексах. Циркуляция эФИ2 прекращается, и синтез белка останавливается. Добавление фактора циклов к лизатам, дефицитным по гему, приводит к восстановлению синтеза белка до уровня трансляционных систем, содержащих гем (Grace et al., 1984).

В итоге регуляцию синтеза глобинов гемом можно представить следующим образом (рис. 14.8).

1. В отсутствие гема специфическая протеинкиназа фосфорилирует фактор инициации 2.

2. Фосфорилированный фактор инициации 2 связывается со своим фактором циклов и не высвобождает его. В конечном счете весь фактор циклов иммобилизуется в этих комплексах. Комплекс эФИ2 – эФИ-2В остается связанным с рибосомой, и трансляция останавливается.

3. Избыточный гем способен присоединиться к протеинкиназе, инактивируя ее (Fagard, London. 1981). Инактивированная киназа не будет фосфорилировать эФИ2, поэтому трансляция не останавливается. Таким образом, синтез глобинов продолжается до тех пор, пока присутствует гем.

Трансляционный контроль синтеза глобинов не ограничивается этим. Как отмечалось в гл. 12, в диплоидной клетке имеются четыре активных α-глобиновых гена и лишь два активных ß-глобиновых гена. Если бы каждый ген транскрибировался и транслировался с одинаковой скоростью, то следовало ожидать, что количество α-глобиновых молекул вдвое превысит количество ß-глобиновых молекул. Этого, естественно, не происходит. Обнаруживается отношение 1,4:1 для α-мРНК:ß-мРНК, но 1:1 для белков (Lodish, 1971). Таким образом, уравнивание количеств белков обусловлено регуляцией на уровне трансляции.

Полагают, что это уравнивание происходит на стадии инициации трансляции (Kabat, Chappell, 1977). Оказалось, что α-глобиновая мРНК конкурирует с ß-глобиновой мРНК за факторы инициации, но ß-глобиновая мРНК является лучшим конкурентом. ß-Глобиновая мРНК узнавалась более эффективно факторами инициации и поэтому транслировалась с большей частотой. Если эти две мРНК присутствовали в равных количествах и при лимитирующем количестве факторов инициации, то лишь 3% производимого белка составлял α-глобин. Однако если нефракционированную мРНК (α- и ß-глобиновую мРНК из лизированных клеток) добавляли к избытку таких факторов, то все молекулы мРНК транслировались с одинаковой эффективностью и итоговое отношение а- и ß-глобинов составляло 1,4:1. Результаты недавних экспериментов (Ray et al., 1983; Sarkar et al., 1984) косвенно свидетельствуют о том, что в качестве фактора инициации, ответственного за дискриминацию между двумя типами глобиновых мРНК, выступает кэп-связывающий белок. Хотя до сих пор неясно, как эта дискриминация осуществляется, известно, что на эффективность трансляции влияет вторичная структура 5’-лидерной последовательности (Pelletier, Sonnenberg, 1985). Как видно из рис. 14.9. 5'-концы α- и ß-глобиновых мРНК существенно различаются. Таким образом, правильное соотношение α-глобина, ß-глобина и гема устанавливается на стадии инициации трансляции. Итак, синтез гемоглобина подвержен регуляции на уровнях транскрипции и процессинга РНК, однако итоговая молекула формируется при тонкой координации на уровне трансляции.