Cтраница 4
РНК-лигаза катализирует ковалентиое связывание одиоце-почечиых ДНК или РНК, при условии, что они содержат концевые З - ОН - и S - PO - rpynnbi. Молекулы, содержащие З - ОН-группы, принято называть акцепторными, а 5 - Р04 - до норны ми. В роли доноров выступают олигоиуклеотиды и двухцепочечные ДНК. Полирибонуклеотиды более эффективны в качестве акцепторов, чем полидезоксирибонуклеотиды. Трииуклеозид-дифосфаты NpNpN - ОН являются минимальными акцепторами. Эта реакция лигирования иллюстрируется схемой. [46]
Исследование закономерностей проиессинга необходимо для выяснения механизмов регуляции экспрессии генов. Рассмотрение этапов процессинга и его вариантов у разных организмов затрагивает также ряд других принципиальных проблем. Оказалось, что молекула РНК и в отсутствие белка может выступать как аутоката-лизатор, осуществляя благодаря информационной гибкости молекулы сложную и точную собственную перестройку с образованием новых ковалентных связей. Таким образом, полирибонуклеотиды могут функционировать подобно ферментам. Открытие возможности аутокаталитических превращений полирибонуклеотидов показало, что исследование процессинга РНК имеет прямое отношение к вопросу о пребиотических стадиях эволюции макромолекул. [47]
Исследование закономерностей процессинга необходимо для выяснения механизмов регуляции экспрессии генов. Рассмотрение этапов процессинга и его вариантов у разных организмов затрагивает также ряд других принципиальных проблем. Оказалось, что молекула РНК и в отсутствие белка может выступать как аутоката-лизатор, осуществляя благодаря конформационной гибкости молекулы сложную и точную собственную перестройку с образованием новых ковалентных связей. Таким образом, полирибонуклеотиды могут функционировать подобно ферментам. Открытие возможности аутокаталитических превращений полирибонуклеотидов показало, что исследование процессинга РНК имеет прямое отношение к вопросу о пребиотических стадиях эволюции макромолекул. [48]
Исследование закономерностей проиессинга необходимо для выяснения механизмов регуляции экспрессии генов. Рассмотрение этапов проиессинга и его вариантов у разных организмов затрагивает также ряд других принципиальных проблем. Оказалось, что молекула РНК и в отсутствие белка может выступать как аутоката-лизатор, осуществляя благодаря конформашюнной гибкости молекулы сложную и точную собственную перестройку с образованием новых ковалентных связей. Таким образом, полирибонуклеотиды могут функционировать подобно ферментам. Открытие возможности аутокаталитических превращений полирибонуклеотидов показало, что исследование процессинга РНК имеет прямое отношение к вопросу о пребиотических стадиях эволюции макромолекул. [49]
При этом синтезировалась двойная спираль, подобная ДНК. Обе цепи спирали содержали комплементарные, повторяющиеся п раз триплеты. Каждая из цепей затем служила матрицей для синтеза полирибонуклеотида с помощью РНК-полимеразы. [50]
Современные представления о механизме синтеза РНК в клетках в значительной степени обязаны открытию в 1960 г. в двух лабораториях США ( Дж. При тщательном изучении механизма синтеза РНК при участии РНК-полимеразы, называемой также ДНК-зависимой РНК-полимеразой ( транскриптазой), было установлено, что молекула предобразованной ДНК, необходимая для реакции полимеризации, полностью определяет последовательность рибонуклеотидов во вновь синтезированной молекуле РНК. Другими словами, на матрице ДНК комплементарно строится полирибонуклеотид, являющийся копией первичной структуры ДНК, с той только разницей, что вместо тимидилового нуклео-тида ДНК в РНК включается уридиловый нуклеотид. [51]
Прежде всего можно предположить ( как было указано в предыдущем разделе), что не находящие себе пару основания выступают из структуры в виде петель. Благодаря образованию петель количество спиральных участков увеличивается, но стабильность их уменьшается. Механизм образования петель позволяет объяснить процент спиральных форм у поли - АГУЦ, в которой последовательность нуклеотидов, скорее всего, совершенно случайна. Но в тех случаях, когда эта величина в полирибонуклеотидах превышает 60 %, приходится предположить, что последовательность оснований такова, что спаривание их может осуществляться чаще, чем за счет образования петель при случайной последовательности нуклеотидов. [52]
Грюнберг-Манаго в лаборатории С. Состав синтезированного полинуклеотида в описанной ими реакции зависел только от набора рибонуклеозиддифосфатов в качестве субстратов; простейшими синтезированными полирибонуклеотидами были гомо-полинуклеотиды, такие как полиуридиловая кислота, полиадениловая кислота и полицитидиловая кислота, получаемые из УДФ, АДФ или ЦДФ, соответствен до. Маттей показали, что синтезирующимся полипептидным продуктом является по-лифенилаланин. Отсюда вытекало, что триплет UUU кодирует фенил-аланин. Таким же образом в опытах с полиадениловой и с поли-цитидиловой кислотами было показано, что ААА кодирует лизин, а ССС - пролин. [53]
После открытия полинуклеотидфосфорилазы ферменты, катализирующие реакцию получения полирибонуклеотидов из рибо-нуклеозидтрифосфатов, были найдены в клетках различных растений, животных, бактерий и вирусов. Помимо полирибонуклеиновой кислоты, продуктом такой реакции является также неорганический пирофосфат. Для проведения синтеза необходимы: фермент РНК-полимераза, все четыре нуклеозидтрифос-фата, двухвалентный ион Mg или Мп, соединение, содержащее сульфгидрильные группы, и затравка. В тех случаях, когда затравкой служит ДНК, частоты 16 возможных ближайших соседей в затравке и синтезированном полирибонуклеотиде оказываются очень близкими. [54]
Эти полирибонуклеотиды состоят, по-видимому, из одинаковых одноцепочечных и чрезвычайно гибких молекул, легко претерпевающих деформацию. Из этого вытекают следствия, о которых мы уже говорили выше: во-первых, сильная зависимость различных оптических и гидродинамических свойств этих полирибонуклеотидов от ионной силы и от некоторых других факторов и, во-вторых, близкое сходство ряда теоретических и экспериментальных параметров с соответствующими параметрами для других полиэлектролитов. Отдельные структурные компоненты в молекуле РНК связаны между собой так же, как они связаны в ДНК; иными словами, молекула этого полирибонуклеотида представляет собой одиночную неразветвленную цепь, построенную из мономерных единиц, которые связаны между собой 3 5 -фосфодиэфирными связями. Поскольку ОН-группа в положении 2 не замещена, полирибонуклеотиды расщепляются под действием не слишком концентрированной щелочи ( что отличает их от поли-дезоксирибонуклеотидов); другие характерные для них реакции рассмотрены выше. Способность свободных аминогрупп вступать в реакции с такими соединениями, как HN02 и НСНО, у РНК выше, чем у ДНК ( но ниже, чем у свободных нуклеотидов); однако не все остатки, по-видимому, одинаково реакционноспособны. Гипохромизм у РНК выражен слабее, а интервал денатурационного перехода у них значительно шире, чем у двухцепочечных ДНК. Кривые денатурации напоминают по форме кривые, получаемые при плавлении одноцепочечных ДНК. [55]
Сейчас она обозначается как матричная РНК ( мРНК), потому что ее роль заключается в переносе информации от ДНК в ядре ( где она синтезируется под действием ДНК-зависимой РНК-полимеразы) до цитоплазмы, где она соединяется с рибосомами и служит матрицей, на которой осуществляется синтез белка. Таким образом, искусственно синтезированный полирибонуклеотид, добавленный к препаратам рибосом, включавшим известные к тому времени факторы белкового синтеза и источники энергии, вызывал синтез определенного, запрограммированного полипептида. [56]
Эти полирибонуклеотиды состоят, по-видимому, из одинаковых одноцепочечных и чрезвычайно гибких молекул, легко претерпевающих деформацию. Из этого вытекают следствия, о которых мы уже говорили выше: во-первых, сильная зависимость различных оптических и гидродинамических свойств этих полирибонуклеотидов от ионной силы и от некоторых других факторов и, во-вторых, близкое сходство ряда теоретических и экспериментальных параметров с соответствующими параметрами для других полиэлектролитов. Отдельные структурные компоненты в молекуле РНК связаны между собой так же, как они связаны в ДНК; иными словами, молекула этого полирибонуклеотида представляет собой одиночную неразветвленную цепь, построенную из мономерных единиц, которые связаны между собой 3 5 -фосфодиэфирными связями. Поскольку ОН-группа в положении 2 не замещена, полирибонуклеотиды расщепляются под действием не слишком концентрированной щелочи ( что отличает их от поли-дезоксирибонуклеотидов); другие характерные для них реакции рассмотрены выше. Способность свободных аминогрупп вступать в реакции с такими соединениями, как HN02 и НСНО, у РНК выше, чем у ДНК ( но ниже, чем у свободных нуклеотидов); однако не все остатки, по-видимому, одинаково реакционноспособны. Гипохромизм у РНК выражен слабее, а интервал денатурационного перехода у них значительно шире, чем у двухцепочечных ДНК. Кривые денатурации напоминают по форме кривые, получаемые при плавлении одноцепочечных ДНК. [57]
Так были исследованы все 64 триплета и установлено, с какими аминокислотами они связаны. Обе цепи спирали содержали комплементарные, повторяющиеся п раз триплеты. Затем каждая из цепей служила матрицей для транскрипции - для синтеза полирибонуклеотида с помощью РНК-полимеразы. [58]