Рибосомные белок
Cтраница 4
Большие центробежные поля в ультрацентрифуге являются одной из причин диссоциации рибосомных белков при их выделении методом зонного центрифугирования. Это интересное явление, обнаруженное Бреслером [43], указывает на влияние гидростатического давления на диссоциацию олигомер-ных белков и рибосом на субъединицы. [46]
При дальнейшем отщеплении белков компактность несколько уменьшается, но еще остается довольно высокой, а общая форма молекулы заметно не изменяется. Таким образом, ступенчатое раздевание ( разборка) рибосомных частиц ясно демонстрирует каркасную роль высокополимерной РНК для размещения рибосомных белков. Из явления разворачивания следовало, что цепь РНК ( ее первичная структура) служит в качестве ковалентно-непрерывного остова частицы, объединяющего все белки. Явление разборки с сохранением основной компактности и формы РНК говорит о том, что третичная структура РНК формирует также и пространственный-каркас для трехмерного расположения рибосомных белков. [47]
На исправление каждой ошибки затрачиваются две высокоэнергетические фосфатные группы. Чтобы синтезировать из аминокислот белок, эукариотическая клетка должна осуществить синтез как минимум 20 активирующих ферментов, 70 рибосомных белков, 4 рибосомных РНК, не менее 20 тРНК и не менее 10 вспомогательных ферментов. В то же время для синтеза ос ( 1 - 4) - цепи гликогена из глюкозы необходимо всего 4 - 5 ферментов. [48]
Разборка обратима, и в соответствующих ионных условиях происходит обратная сборка рибосомных частиц с восстановлением их функциональных активностей. Реконструкция рибосомных частиц, как 30S, так и 50S, может быть осуществлена из изолированных рибосомных РНК и полного набора индивидуальных рибосомных белков. [49]
Известно, что бактериальная клетка не допускает избыточной продукции рибосомных белков. Практически их синтезируется столько, сколько требуется для сборки рибосом, в соответствии с количеством образующейся рибосомной РНК, и сколько-нибудь серьезного избытка свободных рибосомных белков в нормальной клетке не бывает. Поразительно одинаковый и координированный уровень продукции всех 52 рибосомных белков достигается несмотря на то, что их гены вовсе не организованы в единый регулируемый блок, а представлены независимыми приблизительно 16 оперонами, распределенными по геному клетки. [50]
В то же время, белок и РНК в рибосоме вовсе не взаимоперемешаны. Высокополимерная РНК каждой рибосомной субчастицы самосвернута в компактную структуру той или другой формы ( см. раздел II), и белки внутрь нее, по-видимому, не попадают. Следовательно, рибосомные белки должны располагаться преимущественно на компактно свернутой высокополимерной РНК. Это значит, что белки занимают преимущественно периферическое положение на ядре РНК. [51]
 |
Компоненты рибосом прокариот и эукариот ( схема. [52] |
При этих условиях рибосомы диссоциируют на субчастицы; последние могут быть отделены друг от друга методом ультрацентрифугирования. Одна из субчастиц по размерам в 2 раза превышает вторую. Считается, что все 55 бактериальных рибосомных белков участвуют в синтезе полипептидов в качестве ферментов или структурных компонентов, но, за исключением небольшого числа, детальная функция большинства из них не выяснена. РНК 23S и 5S содержат 3200 и 120 нуклеотидов соответственно, a 16S РНК - 1540 нуклеотидов. Субчастицы рибосом клеток эукариот построены более сложно. В их составе четыре разные рРНК и более 70 разных белков в обеих субчастицах, при этом большая субчастица ( 60S) содержит три разного размера рРНК: 28S ( 4700 нуклеотидов), 5 8S ( 160 нуклеотидов) и 5S ( 120 нуклеотидов) - и около 49 белков. Малая субчастица ( 40S) содержит всего одну молекулу 18S рРНК и около 33 белков. Укажем также, что биологические функции компонентов эукариотических рибосом также связаны, вероятнее всего, с синтезом полипептидной цепи, но их конкретная роль недостаточно раскрыта. [53]
Известно, что бактериальная клетка не допускает избыточной продукции рибосомных белков. Практически их синтезируется столько, сколько требуется для сборки рибосом, в соответствии с количеством образующейся рибосомной РНК, и сколько-нибудь серьезного избытка свободных рибосомных белков в нормальной клетке не бывает. Поразительно одинаковый и координированный уровень продукции всех 52 рибосомных белков достигается несмотря на то, что их гены вовсе не организованы в единый регулируемый блок, а представлены независимыми приблизительно 16 оперонами, распределенными по геному клетки. [54]
Рибосомные белки характеризуются в основном глобулярной компактной конформацией, с развитой вторичной и третичной структурой. Одно время широко распространилось убеждение, что рибосомные белки являются особенными, не похожими на обычные глобулярные белки; сообщалось об их сильно вытянутой или сильно рыхлой конформации, иногда разветвленной по всей рибосомной субчастице. Однако скоро стало понятно, что рыхлые конформации изолированных рибосомных белков представляют собой артефакт, являющийся следствием низкой стабильности их нативной конформации вне рибосомы. Конформация рибосомных белков стабилизируется при взаимодействии с РНК и друг с другом. [55]
Перечисленные факты лучше всего могли бы быть объяснены, если исходить из допущения, что белок-репрессор, специфически связываясь с инициирующим районом какого-то одного цистрона, блокирует трансляцию всех цистронов в направлении к 3 -концу. Например, белок S8 связывается с началом цистрона белка L5, в результате чего репрессируется трансляция всех последующих ( но не предыдущих. Это значит, что в случаях полицистронных мРНК для рибосомных белков независимая инициация трансляции каждого цистрона свободными рибосомами оказывается невозможной. [57]
В опытах in vivo наблюдали ингибирование синтеза рибосомных белков, кодируемых соответствующей мРНК, путем суперпродукции одного из обведенных кружком белков. Индукция белков S7, L4, S8, S4, L1 или L10 приводила к подавлению синтеза тех и только тех рибосомных белков, которые кодируются полицистроновой мРНК с цистроном данного белка. Опыты in vitro дали еще более прямые результаты: добавление одного из перечисленных белков ( S7, L4, S8, S4, L1 или L10) в бесклеточную систему трансляции приводило к избирательному ингибированию синтеза именно того ряда белков, который кодируется той же мРНК, что и добавленный белок. [58]
В связи с биосинтезом рибосом интересно упомянуть важную особенность этого процесса, имеющую прямое отношение к самосборке надмолекулярных структур. Рибосомные РНК эукариот транскрибируются в виде единого предшественника, так называемой 45S РЖ, содержащей в своем составе полные нукле-отидные последовательности для трех из четырех рибосомных РНК эукариот, а именно 28S, 18S и 5 8S РНК. Сборка нуклеопротеидной структуры начинается на этой единой полинуклеотидной цепи и приводит к образованию единого предшественника рибосомы, уже содержащего большую часть из числа примерно 70 рибосомных белков, входящих в зрелые рибосомные частицы. В них содержатся также некоторые дополнительные белки, в конечной структуре отсутствующие и, по-видимому, нужные на промежуточных этапах сборки. Только после этого происходит первая фаза процессинга рибосомных РНК, приводящая к формированию предшественников рибосомных субъединиц. Незрелые субъединицы выходят на определенном этапе их формирования из ядрышка и ядра в цитоплазму, где они проходят заключительные фазы процессинга и превращаются в зрелые рибосомы. [59]
Рибосомные белки характеризуются в основном глобулярной компактной конформацией, с развитой вторичной и третичной структурой. Одно время широко распространилось убеждение, что рибосомные белки являются особенными, не похожими на обычные глобулярные белки; сообщалось об их сильно вытянутой или сильно рыхлой конформации, иногда разветвленной по всей рибосомной субчастице. Однако скоро стало понятно, что рыхлые конформации изолированных рибосомных белков представляют собой артефакт, являющийся следствием низкой стабильности их нативной конформации вне рибосомы. Конформация рибосомных белков стабилизируется при взаимодействии с РНК и друг с другом. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5