Матричный биосинтез

Cтраница 1

Схема взаимодействия цепей матрицы и продукта при транскрипции. [1]

Матричный биосинтез РНК осуществляется с помощью ферментов, называемых РНК-полимеразами или, более развернуто, ДНК-зависимыми РНК - юлимера-зами. [2]

Во всех процессах матричного биосинтеза имеется хотя и малая, но конечная вероятность ошибки системы при отборе мономера и тем самым включения в растущую цепь биополимера мономерного фрагмента, не соответствующего кодирующему его элементу матрицы. Такие ошибки особенно нежелательны в случае репликации, так как если ошибочно включенный в дочернюю цепь нуклеотид сохранится до следующего цикла репликации, искаженная информация будет передана следующему поколению и практически необратимо унаследована. Сам по себе отбор матрицей дезоксинуклеозид-5 - трифосфатов требуемой точности не обеспечивает, и система репликации требует наличия дополнительного корректирующего механизма. Эту роль выполняет присущая ДНК-полимеразам 3 - 5 -экзонуклеазная активность, катализирующая гидролитическое отщепление 3 -концевого звена растущей цепи в ее комплексе с матрицей. Скорость гидролиза особенно велика в случае, если включенный в растущую цепь остаток не комплементарен кодирующему нуклеотиду матрицы. При этом скорость основной ДНК-полимеразной реакции и 3 - 5 -экзонуклеазного гидролиза сбалансированы таким образом, что если в присутствии достаточных концентраций всех четырех субстратов присоединится нуклеотид, комплементарный соответствующему звену матрицы, то резкое преимущество перед гидролизом будет иметь присоединение следующего звена цепи. Если присоединится ошибочный, некомплементарный нуклеотид, то вероятность гидролиза существенно превысит вероятность следующего акта элонгации. В результате не комплементарный кодирующему элементу матрицы остаток нуклеотяда имеет не только резко пониженную по сравнению с комплементарным вероятность быть встроенным в растущую цепь, но и резко повышенную вероятность быть удаленным в результате действия 3 - 5 -экзо-нуклеазной активности до того, как сможет пройти следующий акт элонгации. [3]

Этот синтез в какой-то степени моделирует широко распространенные в природе матричные биосинтезы полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков. [4]

Схема процессов, происходящих в активном центре матричного фермента при элонгации. [5]

Проведенное рассмотрение, а также множество экспериментальных данных свидетельствуют, что в ходе матричного биосинтеза происходит направленное перемещение матрицы относительно активного центра полимеразы нуклеиновых кислот или рибосомы. В этом смысле процесс считывания информации с молекул ДНК и мРНК скорее напоминает не снятие отпечатков с типографских матриц, а работу магнитофонной ленты, протягиваемой через считывающее устройство. Поэтому и говорилось, что термин матричный биосинтез и само понятие матрицы являются не вполне удачными. [6]

В третьем издании учебника ( 2 - е - 1998) сохранены основные акценты, направленные на изложение структуры и свойств важнейших биополимеров, роли их пространственной организации в обеспечении специфичности биохимических процессов, роли ферментов в химических превращениях в живой природе, роли матричного биосинтеза как пути обеспечения многообразия структур с помощью универсальных катализаторов. Дополнительно включены вопросы, получившие развитие в последние годы, такие как рибозимы - ферменты на основе РНК, методы молекулярной селекции нуклеиновых кислот, динамические аспекты биологического катализа и компьютерные подходы к изучению структуры и функции биополимеров. При рассмотрении экспериментальных методов биохимии усилено внимание к методам, порожденным самой биохимией, в особенности использованию матричных ферментов в фундаментальных и прикладных исследованиях. [7]

Схема цикла элонгации при биосинтезе белка на рибосоме. [8]

После переноса пептидного остатка аминоацил-т РНК, находящаяся в А-участке, превращается в пептидил-т РНК. В соответствии с общей схемой матричного биосинтеза за этим должна следовать транслокация, перемещающая ее в Р - учас-ток и освобождающая А-участок для отбора следующей аминоацил-т РНК. [9]

Схема роста цепи на двухбуквенной матрице ( звездочкой помечен активный конец цепи. [10]

Для отнесения какой-либо полиреакции к категории матричных достаточно установить факт проявления хотя бы одного из структурных или динамич. Однако для создания полной принципиальной модели матричного биосинтеза необходимо реализовать полиреакцию, в к-рой бы сочетались все матричные эффекты. [11]

Таким образом, в репликации ДНК помимо ДНК-полимеразы принимает участие большой набор ферментов: геликаза, праймаза, РНКаза Н, ДНК-лигаза и топоизомераза II. Этим список ферментов и тем более белков вообще, существенных для матричного биосинтеза ДНК, не исчерпывается. Полная картина еще не выяснена. В качестве еще одного достаточно хорошо изученного белка, необходимого для полноценного функционирования системы ферментов, работающих в вилке репликации, можно привести белок, специфично и кооперативно связывающийся с однонитевыми ДНК. [12]

Поэтому запрограммированный с помощью нуклеиновых кислот процесс сборки новых цепей биополимеров называют матричным биосинтезом, а сами молекулы нуклеиновых кислот, используемые как программы в матричном биосинтезе - матрицами. Как будет видно при рассмотрении конкретных биохимических механизмов биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, этот термин не вполне удачен. [13]

В то же время, например, кон-формационные изменения происходят, как правило, в течение микросекунд или даже миллисекунд. Поэтому для объяснения большинства биологических явлений, например направленных конформационных переходов или процессов транслокации при матричном биосинтезе, сегодняшние компьютерные возможности оказываются недостаточными. Однако процесс совершенствования вычислительной техники идет настолько семимильными шагами, что можно надеяться на проникновение методов молекулярной динамики в изучение механизмов важнейших биологических явлений в не очень далеком будущем. [14]

Страницы: 1 2