logo

Пользовательского поиска

Sunday 27th of May 2018

Оригинальное решение прокариот без последовательности Шайна-Дальгарно

Печать E-mail
Актуальные темы - Вглубь живой материи
Автор: Administrator   
05.07.2011 17:27

 

 

2

 

Механизм узнавания стартового кодона AUG рибосомой (синяя) при отсутствии последовательности Шайна-Дальгарно. Правильный стартовый кодон AUG (зеленый) отличается от всех других триплетов AUG своим положением в одноцепочечной (неструктурированной) области матричной РНК (черная линия). (Рис. © MPI of Molecular Plant Physiology)

 

 


Текст без пробелов не очень разборчив, так как в нем трудно определить, где слово начинается и где оно заканчивается. При чтении генетической информации в процессе синтеза белков ферменты, ответственные за выполнение этой задачи, сталкиваются с подобной же проблемой. Для начала синтеза они должны найти правильную отправную точку. Вот почему в организмах, не имеющих настоящего ядра, существует другая точка, находящаяся непосредственно перед стартовым кодоном, с которой ферменты могут прочно связаться. Это помогает им найти сам стартовый кодон. Однако гены, не содержащие такой последовательности, тоже надежно транслируются в белки. Ученые из Института молекулярной физиологии растений Макса Планка (Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology) в Потсдаме пришли к выводу, что решающую роль в этом процессе, вероятно, играет структура матричной РНК.


ДНК всех организмов состоит из четырех азотистых оснований, или нуклеотидов, - аденина, цитозина, тимина и гуанина. В РНК тимин заменен на урацил. Нуклеотиды связаны друг с другом сахаро-фосфатным остовом макромолекулы. Их можно сравнить с буквами алфавита, которые, складываясь, образуют слова. В языке ДНК группы из трех нуклеотидов, известные как триплеты, кодируют 20 аминокислот, из которых состоят все белки. Так как между триплетами в ДНК нет пустых пространств, сложно понять, что данные три нуклеотида принадлежат одному триплету, и, особенно, определить стартовую точку синтеза белка на цепочке нуклеиновой кислоты.

На первом этапе синтеза белка ДНК транскрибируется в свою транспортную форму – матричную РНК (мРНК), которая экспортируется из ядра клетки в ее цитоплазму. Крошечные «фабрики» по производству белка – рибосомы – связываются с мРНК и приступают к своей работе. Они «считывают» серии нуклеотидов и переводят их в аминокислоты. Они никогда не начинают выполнение этой задачи ни с начала мРНК, ни с какой-либо случайной ее точки, но всегда с триплета AUGстартового кодона. Этот триплет кодирует аминокислоту метионин, что означает, что в любом белке первой аминокислотой должен быть метионин. Однако метионин может встречаться в молекуле белка и в других положениях. Поэтому встает вопрос: как рибосомы узнают, является ли данный триплет AUG стартовым сигналом?

Чтобы рибосома могла разрешить эту дилемму, ей на помощь у прокариот – одноклеточных организмов без настоящего ядра – приходит так называемая последовательность Шайна-Дальгарно (Shine-Dalgarno sequence), или SD-последовательность. Последовательность Шайна-Дальгарно - последовательность нуклеотидов матричной РНК, которая остается практически неизменной на протяжении всей эволюции и находится около стартового кодона. В рибосомах есть анти-последовательность Шайна-Дальгарно, которая образует прочную связь с SD-последовательностью матричной РНК. Перемещаясь вдоль мРНК в поисках стартового кодона, рибосома вынуждена остановиться у SD-последовательности и, следовательно, находит правильную стартовую точку для синтеза белка. Однако существуют матричные РНК, в которых нет последовательности Шайна-Дальгарно, и, тем не менее, рибосомам удается найти именно стартовый триплет AUG. Механизм, позволяющий правильно идентифицировать стартовый сигнал, до сих пор оставался совершенно неизвестным.

По последним данным решающую роль здесь играет структура – а, точнее, ее отсутствие – матричной РНК. Ларс Шарф (Lars Scharff) и Лайем Чайлдс (Liam Childs) из Института молекулярной физиологии растений Макса Планка исследовали десятки тысяч генов разных прокариот и клеточных органелл на присутствие в них последовательности Шайна-Дальгарно. Они установили, что, в зависимости от организма, от 15 до 20 процентов всех генов не имеют SD-последовательности. Тот факт, что рибосомы распознают стартовый кодон и в таких мРНК, вероятно, объясняется тем, что к нему очень легко получить доступ. Матричные РНК обычно не представляют собой длинных цепочек, а образуют петли и шпилечные структуры. Однако рибосома может связаться только с неструктурированным участком мРНК, и в этом заключается весь секрет. «В отличие от генов с последовательностью Шайна-Дальгарно мРНК генов без SD-последовательности, скорее всего, не имеют свернутых структур вокруг стартового кодона», - объясняет Шарф.

Ученые поставили эксперимент, в котором вызвали мутации, разрушающие SD-последовательность, и скорость трансляции мРНК в белки резко снизилась. «Так только мы вызвали вторую мутацию, которая одновременно разворачивала структуру мРНК у стартового кодона, этот эффект ослабевал и синтез белка снова увеличивался», - объясняет Чайлдс. Несмотря на отсутствие SD-последовательности, кодон AUG определяется рибосомой, так как к нему легче получить доступ и он не спрятан среди петель и извилин.

Основанные на структурном анализе мРНК, в будущем эти результаты облегчат прогноз скорости синтеза белков. Кроме того, возможным может стать управление количеством белков, образуемых структурой матричной РНК, модифицированной в том или ином направлении.

 

 

По материалам

Strukturlosigkeit erleichtert Proteinsynthese

 

Статья Local Absence of Secondary Structure Permits Translation of mRNAs that Lack Ribosome-Binding Sites

 

© «Оригинальное решение прокариот без последовательности Шайна-Дальгарно». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.

 

 

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday626
mod_vvisit_counterYesterday851
mod_vvisit_counterThis week626
mod_vvisit_counterLast week4585
mod_vvisit_counterThis month17701
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days4001083

We have: 42 guests, 8 bots online
Your IP: 54.158.194.80
 , 
Today: Май 27, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.