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

Ініціація трансляції та її регуляція у еукаріотів



Тема 9.2

Ініціація в еукаріотах набагато складніша, ніж у прокаріотів, але в останні роки її вивчення сильно просунулося вперед. Події, що відбуваються під час неї ,аналогічні вищеописаним у прокаріотів, але мають ряд відмінностей.

Особливості мРНК еукаріот:

1- еукаріотична мРНК, як правило утворює інформосоми (це на відміну від мРНК прокаріотів)

2- метаболічно стабільна

3- моноцистронна

4- має специфічний модифікований 5`-кінець (кеп) та 3`- полі А-кінець.

В еукаріотах значна частина мРНК знаходиться в запасному нетранслюючому стані. Співвідношення у цих комплексах білка до РНК = 3:1. Тут є специфічний набір білків, функції яких до цих пір остаточно не ідентифіковано. Є дані, що деякі з цих білків відіграють роль репресорів в трансляції (вони заважають приєднанню рибосоми і ініціації трансляції). Нагадаю (цитата з О.Спірина, 2008):"Информационные рибонуклеопротеидные частицы высших эукариот (информосомы, или мРНП).

Комплексы мРНК с белками (мРНП-частицы) впервые были обнаружены в цитоплазме эмбриональных клеток животных (Спирин, Белицина и Айтхожин, 1964; Спирин и Немер, 1965). Они были названы информосомами, которые первоначально рассматривались как запасная или маскированная форма существования мРНК в половых клетках и ранних эмбрионах. Вскоре после этого, однако, стало ясно, что вся мРНК в цитоплазме клеток эукариот, по крайней мере, животных и высших растений, существует в виде таких рибонуклеопротеидов, или мРНП-частиц (Спирин, 1969). При этом как доступные для трансляции мРНК, так и временно не доступные – репрессированные мРНК (см. раздел 16.5) и маскированные мРНК (см. раздел 16.6), – обнаруживаются в клетках и клеточных экстрактах в виде аналогичных комплексов с белками (см. обзор Спирин, 1996). Более того, анализ транслируемых мРНК в эукариотических полирибосомах также открывает большое количество белка, ассоциированного с мРНК.

Все вышеперечисленные типы цитоплазматических комплексов РНК с белком (мРНП) имеют определенные общие черты. Во-первых, они всегда содержат относительно много белка. В свободных мРНП-частицах (информосомах) соотношение белок:РНК обычно составляет около 3:1; оно несколько ниже (около 2:1) в полирибосомных мРНП, освобожденных от рибосом. (Для сравнения - рибосомы характеризуются соотношением белок:РНК от 1:2 у прокариот до 1:1 у эукариот). Во-вторых, поскольку популяция мРНК в клетках, как правило, гетерогенна по своему размеру (и, соответственно, коэффициенту седиментации), то и мРНП-частицы в большинстве случаев представляют собой гетерогенно седиментирующую популяцию частиц, коэффициенты седиментации которых определяется размерами мРНК и превышают коэффициенты седиментации соответствующих мРНК в 2,5-3 раза. Обычно в клетках свободные мРНП-частицы седиментируют со скоростями в пределах от 20 до 250 ед. Сведберга. Третья общая черта всех цитоплазматических мРНП-частиц состоит в том, что они, в отличие от рибосомных частиц, достаточно устойчивы к удалению Mg2+. С другой стороны, мРНК в таких частицах, как правило, обладает высокой чувствительностью к эндорибонуклеазам, что может свидетельствовать о ее поверхностном расположении.

Набор белков в мРНП-частицах весьма богат. Большинство белков специфичны к определенным видам мРНК или к их определенному функциональному состоянию, но присутствуют на них в единичных копиях. Эти «минорные» белки пока очень слабо изучены и далеко не все выявлены и идентифицированы. Функции некоторых из этих белков будут рассмотрены позже (разделы 16.5 и 16.6). Другие белки мРНП-частиц представлены в виде мажорных компонентов, т.е. находятся в них в большом количестве копий, и универсальны для мРНП. Два семейства таких белков наиболее детально изучены. Одно семейство - это гомологичные белки основного характера с молекулярной массой около 35 кДа, которые обычно обозначают как р50, или белки YB (Y-box binding proteins); это семейство белков обладает высоким сродством к самым различным гетерологичным последовательностям мРНК, но значительно более низким сродством к поли(А)- и поли(С)-участкам. Белки YB – главный белковый компонент мРНП-частиц как по массе и количеству копий на мРНК, так и по своей роли в формировании общей структуры мРНП-частиц. Второе семейство - группа гомологичных белков с молекулярной массой около 70 кДа, обозначаемых как р70, или PABP (PolyA Binding Protein); они тоже являются РНК-связывающими белками, но обладают преимущественным сродством к поли(А)-последовательностям, и, в первую очередь, к поли(А)-хвостам мРНК. PABP связан с поли(А)-хвостами транслируемых мРНК в полирибосомах, с периодичностью одна молекул PABP на 25-27 адениловых остатков. Поскольку средняя длина поли(А)-хвоста транслируемой цитоплазматической мРНК составляет 150-250 адениловых остатков, каждая молекула поли(А)-содержащей мРНК может ассоциировать с 6-10 молекулами PABP.

Значительная нагруженность эукариотической мРНК белками позволяет предполагать, что во взаимодействии мРНК с белок-синтезирующей машиной могут оказаться существенными следующие моменты: (1) Связывание белков может модифицировать, плавить, индуцировать или переключать структурные элементы в мРНК, влияя таким образом на ее трансляционную активность. (2) мРНК-связывающие компоненты, вовлеченные в трансляцию, такие как рибосомы, факторы инициации трансляции, репрессоры и активаторы трансляции, взаимодействовуют не просто с голой мРНК, а с мРНП-частицами, и белки мРНП могут оказывать на связывание компонентов трансляции с мРНК либо конкурирующий (антагонистический), либо усиливающий (синергический) эффект. (3) Внутри мРНП-частиц существуют множественные белок-белковые взаимодействия, что может обеспечивать дополнительные возможности для трехмерного сворачивания и упаковки мРНП, контролируя доступность мРНК для трансляции, транспортных систем клетки, «якорей» внутриклеточной локализации и возможной ассоциации со структурами цитоскелета."

Таким чином, в процесах розвитку еукаріотних організмів та клітинного диференціювання синтез мРНК та її накопичення в організмі може проходити завчасно і цей період накопичення може бути досить великим (до початку трансляції).

Було встановлено, що перехід мРНК в транслюючу форму супроводжується зміною багатьох білків, які утворюють комплекси з нею (одні білки входять до комплексу, інші виходять з нього). Тому регуляція біосинтезу білка на рівні трансляції є дуже важливим етапом регуляції взагалі.

У клітині здійснюються сигнали як для ініціації трансляції, так і для інактивації трансляції (якщо далі не треба транслювати дані білки).

Існує думка, що необхідність більш розвинутої системи регуляції на рівні трансляції в еукаріотів (порівняно з прокаріотами) привело до більш складних механізмів ініціації трансляції, в якій бере участь велика кількість білків (більше ніж у прокаріотів). Крім того, замість комплементарного РНК-РНК розпізнавання, в якому бере участь послідовність Шайна-Дальгарно (мРНК у прокаріотів), еукаріотичні мРНК розпізнають рибосоми з залученням їх 5’кепованого кінця і з обов’язковою участю кеп-зв’язуючих білків. Таким чином, RBS мРНК для еукаріотів - 5’ кеп, 5’-НТО, ініціаторний кодон у певному оточенні.

Клітини еукаріотичних організмів мають певні особливості в апараті ініціації.

1) Ініціаторий кодон

На відміну від прокаріотів, де має бути як найменше 3 ініціаторних кодони, в еукаріотах – тільки АУГє ініціаторим кодоном природних мРНК. В більшості випадків це буде перший кодон від 5’-кінця.

Ініціаторною тРНК, що розпізнає кодон АУГ в еукаріотах, є спеціальна тРНК, яка аміноацилюється метіоніл-тРНК-синтетазою. Але! є особливость: метіоніл-тРНК в еукаріотах (на відміну від прокаріот) не формілюється.

Як правило, ініціаторна метіоніл-тРНК і звичайна метіоніл-тРНК мають деякі структурні особливості, які дають можливість ініціаторній тРНК взаємодіяти з факторами ініціації і з вакантною рибосомною субодиницею. Але ці відмінності не дуже великі:

1- ініціаціаторна метіоніл-тРНК еукаріотів має зміни в TYС петлі, а саме послідовність ГАУЦ замість послідовності ГTYЦ (універсальна послідовність) в елонгаторній метіоніл- тРНК;

2- в ініціаторній тРНК більшості еукаріотних організмів дигідроуридилова петля не містить дигідроуридина;

3- на відміну від ініціаторної тРНК прокаріотів 5’-кінцевий нуклеозид еукаріотичної ініціаторної тРНК спарений з 3’-кінцевим нуклеозидом, так як і в елонгаторних тРНК.




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