Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Положения генетического кода



 
 


1. Триплетность. В полипептидах всего 4 разных азотистых основания, аминокислот не менее 20, следовательно – один мононуклеотид не может нести информацию об одной аминокислоте; два (42=16) – тоже, и только количество тринуклеотидов (43=64) может соответствовать числу аминокислот. Причем 3 из них (УАА, УАГ, УГА) бессмысленные (стоп-сигналы) – не несут сведения ни о какой аминокислоте, а 61 – смысловой триплет.

2. Вырожденность. Информация об одной аминокислоте может быть заложена в 1-3, до 5 различных кодонах.

3. Однозначность. С одного кодона можно считать сведения только об одной аминокислоте.

4. Однонаправленность. Считывание производится только в одном направлении с 5'-конца к 3'-концу.

5. Кодне перекрывающийся – один и тот же мононуклеотид не может входить в состав двух разных, рядом лежащих кодонов.

6. Код «без запятых» – два рядом расположенных триплета не отделяются друг от друга никакими знаками препинания.

7. Код не универсален,а альтернативен – триплеты ядерной ДНК, несущие сведения об определенных аминокислотах могут отличаться от соответствующих кодонов м-ДНК (см. «Патохимию наследственных болезней», с.18).

Обязательными участниками трансляции служат иРНК, рибосомы, тРНК и аминокислоты. Последние, чтобы стать настоящими субстратами, должны не только активироваться, но и связаться с той тРНК, антикодон которой несет информацию о ней.

Поэтому в клетке присутствуют специальные ферменты, осуществляющие этот процесс и каждый из которых обладает суперспецифичностью, механизм которой называют вторым генетическим кодом. Проверка правильности образования комплекса осуществляется на обеих стадиях, и если выясняется ошибочность, тут же происходит распад образовавшейся структуры:

Е + а/к + АТФ ↔ Е▪аминоацил~АМФ + ФФ

Е▪аминоацил~АМФ + тРНК ↔ Е + АМФ + аминоацил~тРНК,

где Е – фермент (аминоацил-тРНК-синтетаза), а/к – аминокислота.

Подготовленные таким способом аминокислоты подтягиваются к рибосомам, куда подходит и синтезированная в ядре иРНК. Когда рибосома не транслирует, она находится в диссоциированном состоянии, т.е. распадается на две неравные субчастицы: у эукариот их обозначают:

80S → 60S + 40S.

(S-единицы Svedberge, в них рассчитывается скорость седиментации – осаждения при ультрацентрифугировании)

Малая субъединица (40S) имеет два специальных локуса: аминоацильный (А) и пептидильный (Р). Инициация (Схема 4.4.1) начинается с того, что к этой структуре подходит иРНК и своим кэп-участком так крепится к ней, что ее первый оказывается на Р-, а второй на А-локусе. Этот процесс осуществляется при обязательном участии факторов инициации (iF-1 – iF-3).

У иРНК первым (инициирующим) кодоном всегда является триплет, несущий информацию о метионине (АУГ), отсюда из всех аминоацил-тРНК к пептидильному участку может подойти с последующим образованием водородных связей с этим кодоном только та, антикодон которой ему комплементарен. В итоге образуется комплекс: инициирующий тринуклеотид иРНК - аминоацил~тРНК – малая субъединица. Инициация завершается тем, что к нему присоединяется 60S субъединица, предотвращающая обратимость процесса.

Затем в контакт со 2-м кодоном иРНК, сидящем на А-site, вступает та тРНК, антикодон которой комплементарен ему. Начинается элонгация, за которую отвечает энзим большой субъединицы – пептидилтрансфераза, основу которой составляет рРНК (поэтому-то он и называют - рибозим). С ее помощью α-аминогруппа новой аминоацил-тРНК в А-участке осуществляет нуклеофильную атаку этерифицированной карбоксильной группы первой аминоацил-тРНК, занимающей Р-site, образуется дипептид, связанный с тРНК2 и сидящий на аминоацильном локусе. Свободная тРНК1 покидает Р-участок.

Синтез:

Схема 4.4.1. Схема синтеза и созревания полипептида

 

 

Затем осуществляется транслокация, которая происходит с помощью фактора элонгации 2 (ЕF-2, транслоказа) и энергии гидролиза ГТФ, в результате происходит перемещение нити иРНК таким образом, что ее второй кодон оказывается на пептидильном участке вместе с дипептидом-тРНК, на А-site – третий триплет иРНК, способный к взаимодействию с соответствующей аминоацил-тРНК.

После многих подобных циклов элонгации и транслокации, в результате которых синтезируется полипептидная цепь, на А-локус садится нонсенс (терминирующий) кодон иРНК (УАА, УАГ или УГА), что останавливает ее рост. С помощью R-факторов (факторов терминации) гидролизуется связь между полипептидом и тРНК, занимающей Р-участок, а рибосома диссоциирует на свои субъединицы (Схема 4.4.1).

В дальнейшем начинается созревание полипептидных нитей. В клетках эукариот многие белки синтезируются в виде предшественников, созревание которых представляет частичный гидролиз. Например:

 

Некоторые пробелки подвергаются химической модификации: пролины проколлагена гидроксилируются, что обеспечивает зрелость коллагена. Известны и другие варианты посттрансляционных модификаций (гликозилирование, фосфорилирование, ацетилирование и т.д.), когда образуются различные простые и сложные протеины (приложение, Табл.11).

Параллельно происходит усложнение вторичной структуры, формирование (фолдинг) пространственной укладки с помощью шаперонов – белков, отвечающих за правильный характер сворачивания полипептидных цепей; кроме того эти протеины помогают вновь синтезированным нитям еще в развернутом состоянии преодолевать мембраны и попадать из цитозоля в органоиды.

Если почему-то нарушается структурирование полипептидных цепей, то возникшие при этом белки не только могут выполнять свои функции, но и производят токсический эффект. Примером могут служить нейродегенеративные заболевания, в основе которых лежат преобразования α-спиралей прионов – белков нервной ткани в β-складчатую структуру, что придает данным протеинам инфекционные свойства. При этом высока вероятность особой роли в таких процессах соответствующих шаперонов.

Пусковым механизмом подобных болезней является неадекватное количество инфекционной формы приона. Это может быть вызвано:

а) мутацией его гена, что обычно носит спорадический характер (болезнь Крейтцфельдта-Якоба, синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера);

б) проникновением инфекционной частицы извне алиментарным (ритуальный каннибализм провоцирует заражение болезнью Куру) или ятрогенным (нейрохирургические манипуляции, пересадка роговицы и других тканевых материалов от человека к человеку, терапия белковыми гормонами гипофиза) путями.

Поэтому прионные болезни и наследственные, и инфекционные одновременно.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.