Cтраница 2
Транспортная РНК выполняет две раздельные функции: во-первых, она узнает специфический активирующий фермент и поэтому может акцептировать именно соответствующую активированную аминокислоту [3] и, во-вторых, вместе с m - РНК она участвует в реализации кода, обеспечивая переносимой аминокислоте присоединение к растущей полипептидной цепи как раз в том месте, где необходимо. По-видимому, вторичная структура s - PHK не участвует в распознавании активирующего фермента, потому что при нагревании, нарушающем обычно вторичную структуру, способность акцептировать аминокислоты не ослабевает. [16]
Среди данных о перекрестной устойчивости, приведенных выше, есть немало примеров того, что устойчивость вырабатывается как к тионфосфатам, так и к соответствующим фосфатам. Следовательно, маловероятно, чтобы устойчивость могла быть связана с низкой активностью активирующих ферментов. [17]
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. [18]
Однако если для восстановления кофермента I использовать 1-дейтероглкжозу и дегидрогеназу глюкозы, то образующийся дейтерированный восстановленный кофермент может передавать пировиноградной кислоте водород, а не дейтерий. Очевидно, в восстановленном веществе XX связи С - Н и С-D стереохими-чески не эквивалентны, и активирующий фермент должен контролировать направление, по которому спирт или кетон взаимодействует с никотинамидной группой. [19]
Экстракты гороха, которые катализируют приведенные выше реакции, в присутствии фракции, содержащей s - PHK, катализируют также образование соединений типа аминокислота - поли-нуклеотид. Исследования, в которых использовали ферментные препараты из животных и микроорганизмов, показали, что в присутствии активирующего фермента, АТФ, s - PHK и ионов магния аминокислоты связываются с s - PHK. Получены достоверные данные, что аминокислота и s - PHK соединены эфирной связью, образованной гидроксильной группой концевого аденозина s - PHK в положении 2 или 3 ( см. стр. Синтетические амииоацил-аденилаты в присутствии s - PHK образуют аминоацил - РНК - Таким образом, s - PHK является, по-видимому, акцептором активированных аминокислот. [20]
Эти соображения в сочетании с данными об универсальности кода и с результатами экспериментов по химической модификации оснований убедительно подкрепляют предположение о том, что молекула s - PHK содержит два автономных и структурно разделенных активных участка. Один из них - антикодон - необходим для взаимодействия с та - РНК, а другой - для взаимодействия с активирующим ферментом. Присутствие минорных оснований в s - PHK создает предпосылки для большого структурного разнообразия во втором из этих участков, что позволяет объяснить видовую специфичность молекул s - PHK, соответствующих одним и тем же аминокислотам. [21]
Образование аденилатов аминокислот катализируется особыми, так называемыми активирующими ферментами. Известно, что в состав белковых молекул чаще всего входит около 20 различных аминокислот. Для каждой аминокислоты имеется свой активирующий фермент, и, таким образом, в синтезе белковых молекул участвуют одновременно 20 активирующих ферментов. [22]
Так, например, известно, что в целых колосьях пшеницы ( 20 дней после оплодотворения) включение аминокислот, меченных С14, в цитоплаз-матические белки ингибируется фторацетатом, тогда как включение в запасные белки оказывается нечувствительным к этому соединению. Включение меченых аминокислот в бесклеточной фракции белковых тел не зависит от добавления АТФ или системы, генерирующей энергию, а также от добавления рибосом или над-осадочной фракции. После разрушения изолированных белковых тел ультразвуком удается выделить рибосомы, активирующие ферменты и транспортную РНК. [23]
В органических синтезах карбоксильная группа может быть активирована при превращении ее в хлорангидрид. Реакция аденозинтрифосфата с аминокислотой сопровождается отщеплением остатка пирофосфорной кислоты. На этом этапе, по-видимому, происходит отбор L-аминокислот вследствие специфичности активирующих ферментов по отношению к аминокислотам, именно L -, а не D - ряда. [24]
Далее Питерсон и Фауден исследовали пролинактивирующие ферменты различных растений; оказалось, что пролинактивирующие ферменты, выделенные из растений, содержащих 2-азетидинкарбоновую кислоту ( например, ландыш или полигонатум), не активируют эту кислоту. В то же время пролинактивирующие ферменты, выделенные из растений, для которых 2-азетидинкарбоновая кислота токсична ( например, маш или горох), активируют это соединение почти так же интенсивно, как и пролин. Таким образом, различия в токсичности 2-азетидинкарбоновой кислоты объясняются различиями в специфичности активирующих ферментов. Только в том случае, если 2-азетидинкарбоновая кислота активирована, она может включаться в белок, что и сопровождается токсическим эффектом. [25]
Образование аденилатов аминокислот катализируется особыми, так называемыми активирующими ферментами. Известно, что в состав белковых молекул чаще всего входит около 20 различных аминокислот. Для каждой аминокислоты имеется свой активирующий фермент, и, таким образом, в синтезе белковых молекул участвуют одновременно 20 активирующих ферментов. [26]
Очищенные рибосомы ресуспендируют в подходящей среде для дальнейшего изучения. Среда для растирания, используемая при выделении рибосом, должна содержать сахарозу ( 0 25 - 0 45 М), для того чтобы предотвратить разрушение и солюбили-зацию митохондрий. Наконец, если надосадочная жидкость после выделения рибосом используется далее для выделения ферментов, активирующих аминокислоты, то среда для растирания должна содержать сульфгидриль-ные соединения, такие, как р-меркаптоэтанол, поскольку активирующие ферменты сами являются сульфгидрильными ферментами. [27]
Растворимая РНК играет роль адаптера и переносчика аминокислот. На ее долю приходится около 10 % клеточной РНК. Каждая аминокислота имеет, помимо своего собственного специфического активирующего фермента, по меньшей мере одну специфическую s - PHK. В состав s - PHK входит примерно 80 нуклеотидов и среди них некоторое количество необычных оснований. Эти особенности коренным образом отличают растворимые РНК от рибосомной РНК. Необычные основания образуются, вероятно, из обычных уже после синтеза молекулы РНК. По-видимому, содержание спиральных форм в молекулах s - PHK довольно высоко. [28]
Адапторная гипотеза объясняет также два важных экспериментальных факта. С одной стороны, для любого полипептида, однозначно определяемого соответствующим геном, включение природных, но неподходящих для данного места аминокислот - крайне редкий факт. С другой стороны, многие аналоги аминокислот, например такие, как селенометионин ( аналог метионина), тг-фторфенилаланин или тиенилаланин ( аналоги фенилаланина), 5-окситриптофан или азатриптофан ( аналоги триптофана) и ряд других, легко включаются в места, предназначенные для тех аминокислот, аналогами которых они являются. Таким образом, аминокислоты могут включаться в места, предназначенные для их природных аналогов, только в том случае, если им удастся обмануть активирующий фермент. [29]
Во многих случаях коферментами являются витамины. В состав дегидрогеназ часто входит рибофлавин ( витамин 62), в состав аминотрансфераз - пиридоксальфосфат. Функцию простетических групп в молекуле ферментов иногда могут выполнять комплексы, содержащие ионы металлов. Считают, что металлы при соединении фермента с субстратом сближают последний с каталитическим центром фермента, обеспечивая начало реакции, или же непосредственно участвуют в процессе переноса электронов. Известно по меньшей мере 15 ионов металлов, в том числе микроэлементов, активирующих ферменты. [30]