Биосинтез белка - регуляция на уровне трансляци..

Формат документа: pdf
Размер документа: 0.15 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.

‘Ž�Ž‘Ž‚‘Šˆ‰ Ž��€‡Ž‚€’…‹œ�›‰ †“��€‹, ’ŽŒ 6, Ü5, 2000

2
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
©

‘ïèðèí €.‘., 2000

�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
�ˆŽ‘ˆ�’…‡ �…‹Š€:
�…ƒ“‹Ÿ–ˆŸ �€ “�Ž‚�… ’�€�‘‹Ÿ–ˆˆ
€. ‘. ‘�ˆ�ˆ�
Œîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èì. Œ.‚. ‹îìîíîñîâ
à
PROTEIN BIOSYNTHESIS: REGULATION
AT THE TRANSLATION LEVEL
A. S. SPIRIN
Three basic modes of protein biosynthesis regu-
lation at the translation level are considered:
1) discrimination of mRNA due to differential
affinity of initiating ribosomal particles for
mRNAs during initiation of translation; 2)
translational repression (and mRNA masking)
by repressor proteins (or masking proteins,
respectively); and 3) total regulation (inhibi-
tion) of initiation of translation by means of
induced phosphorylation of initiation factor
eIF2.
�àññìîòðåíû òðè îñíîâíûõ ñïîñîáà ðåãóëß-
öèè áèîñèíòåçà áåëêà íà óðîâíå òðàíñëß-
öèè: 1) äèñêðèìèíàöèß ì��Š çà ñ÷åò ðàç-
ëè÷íîãî ñðîäñòâà èíèöèèðóþùèõ ðèáîñîì-
íûõ ÷àñòèö ê ì��Š ïðè èíèöèàöèè òðàíñ-
ëßöèè; 2) òðàíñëßöèîííàß ðåïðåññèß (è ìàñ-
êèðîâàíèå ì��Š) áåëêàìè-ðåïðåññîðàìè (èëè
ñîîòâåòñòâåííî ìàñêèðóþùèìè áåëêàìè);
3) òîòàëüíàß ðåãóëßöèß (ïîäàâëåíèå)
èíèöèàöèè òðàíñëßöèè ïóòåì èíäóöèðóå-
ìîãî ôîñôîðèëèðîâàíèß ôàêòîðà èíèöèà-
öèè eIF2.
‚‚…„…�ˆ…

�åãóëßöèß áèîñèíòåçà áåëêà Ð ïðèíöèïèàëüíûé àòðè-
áóò ëþáîé æèâîé êëåòêè. �åãóëßöèß íåîáõîäèìà äëß
ïîääåðæàíèß áàëàíñà ðàçíîîáðàçíûõ áåëêîâ â êëåòêå
èëè îðãàíèçìå, äëß èçìåíåíèß ýòîãî áàëàíñà â ìåíßþ-
ùèõñß óñëîâèßõ îêðóæàþùåé èëè âíóòðèîðãàíèçìåí-
íîé ñðåäû, äëß îáåñïå÷åíèß ñìåíû áåëêîâ â ïðîöåññàõ
êëåòî÷íîé äèôôåðåíöèðîâêè è ðàçâèòèß îðãàíèçìà,
äëß àäåêâàòíîãî îòâåòà íà ñïåöèôè÷åñêèå âíåøíèå
ñèãíàëû èëè íåáëàãîïðèßòíûå âîçäåéñòâèß. ‘èíòåç
áåëêîâ â êëåòêå ðåãóëèðóåòñß íà òðåõ óðîâíßõ: 1) ïóòåì
èçìåíåíèß àêòèâíîñòè ãåíîâ, òî åñòü ÷åðåç òîòàëüíóþ
èëè èçáèðàòåëüíóþ ìîäóëßöèþ ïðîäóêöèè ì��Š íà
ìàòðèöå „�Š (óðîâåíü òðàíñêðèïöèè); 2) ïóòåì èçìå-
íåíèß àêòèâíîñòè ì��Š â åå òðàíñëßöèè ðèáîñîìàìè
(óðîâåíü òðàíñëßöèè); 3) ïóòåì äåãðàäàöèè ì��Š ïî-
ñðåäñòâîì åå òîòàëüíîãî èëè èçáèðàòåëüíîãî ðàñùåï-
ëåíèß ðèáîíóêëåàçàìè.
‚ ñòàòüå ðàññìîòðåíà ïðîáëåìà ðåãóëßöèè áèî-
ñèíòåçà áåëêà íà óðîâíå òðàíñëßöèè. †èâûå êëåòêè
èñïîëüçóþò íåñêîëüêî ðàçëè÷íûõ ñïîñîáîâ èëè ïóòåé
òàêîé ðåãóëßöèè, íî ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ ñëó÷àßõ îíà
îñóùåñòâëßåòñß ÷åðåç ðåãóëßöèþ èíèöèàöèè òðàíñëß-
öèè (ìåõàíèçìû èíèöèàöèè òðàíñëßöèè ñì. [2]). �òî
îçíà÷àåò, ÷òî ðåãóëßòîðíûå ìåõàíèçìû òðàíñëßöèè
íàïðàâëåíû íà òî, ÷òîáû ðàçðåøèòü èëè íå ðàçðåøèòü
èíèöèàöèþ òðàíñëßöèè äàííîé ì��Š, è åñëè ðàç-
ðåøèòü, òî ñ êàêîé ýôôåêòèâíîñòüþ (ñêîðîñòüþ èíè-
öèàöèè).
‘óùåñòâóþò òðè îñíîâíûõ ñïîñîáà, êàê ðåãóëèðî-
âàòü òðàíñëßöèþ. �åðâûé ñïîñîá Ð ïîçèòèâíàß ðåãóëß-
öèß íà îñíîâå ñðîäñòâà ì��Š ê èíèöèèðóþùåé ðèáî-
ñîìå è ôàêòîðàì èíèöèàöèè (äèñêðèìèíàöèß ì��Š).
‚òîðîé ñïîñîá Ð íåãàòèâíàß ðåãóëßöèß ñ ïîìîùüþ
áåëêîâ-ðåïðåññîðîâ, êîòîðûå, ñâßçûâàßñü ñ ì��Š,
áëîêèðóþò èíèöèàöèþ (òðàíñëßöèîííàß ðåïðåññèß).
�òèìè äâóìß ñïîñîáàìè ðåãóëèðóþòñß èíäèâèäóàëü-
íûå ì��Š, òî åñòü òðàíñëßöèß êàæäîé ì��Š ìîæåò
ñïåöèôè÷åñêè êîíòðîëèðîâàòüñß íåçàâèñèìî îò äðóãèõ

www.issep.rssi.ru

‘�ˆ�ˆ� €.‘. �ˆŽ‘ˆ�’…‡ �…‹Š€: �…ƒ“‹Ÿ–ˆŸ �€ “�Ž‚�… ’�€�‘‹Ÿ–ˆˆ

3
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
ì��Š êëåòêè. ’ðåòèé ñïîñîá Ð òîòàëüíàß ðåãóëßöèß
òðàíñëßöèè âñåé ñîâîêóïíîñòè ì��Š êëåòêè ïîñðåä-
ñòâîì ìîäèôèêàöèè ôàêòîðîâ èíèöèàöèè.
�ðè íàëè÷èè îáùèõ ÷åðò ðåãóëßöèè íà óðîâíå
òðàíñëßöèè ó ïðîêàðèîòè÷åñêèõ (áàêòåðèè) è ýóêàðèî-
òè÷åñêèõ (æèâîòíûå, ðàñòåíèß, ãðèáû è ïðîñòåéøèå)
îðãàíèçìîâ ýòè äâà íàäöàðñòâà æèâûõ ñóùåñòâ îáëàäà-
þò òàêæå òîëüêî èì ñâîéñòâåííûìè ïóòßìè èëè ñïî-
ñîáàìè ðåãóëßöèè, îáóñëîâëåííûìè ñïåöèôèêîé èõ
ì��Š è èõ àïïàðàòà èíèöèàöèè òðàíñëßöèè. ’àê, òî-
òàëüíàß ðåãóëßöèß çà ñ÷åò ìîäèôèêàöèè ôàêòîðîâ èíè-
öèàöèè õàðàêòåðíà, ïî-âèäèìîìó, òîëüêî äëß ýóêàðèîò.
„ðóãèå îñîáåííîñòè ðåãóëßöèè òðàíñëßöèè ó ïðîêà-
ðèîòè÷åñêèõ è ýóêàðèîòè÷åñêèõ îðãàíèçìîâ áóäóò óêà-
çàíû â äàëüíåéøåì èçëîæåíèè.

„ˆ‘Š�ˆŒˆ�€–ˆŸ ì��Š

‘êîðîñòü èëè ÷àñòîòà èíèöèàöèè òðàíñëßöèè ðèáîñî-
ìàìè ìîæåò ñèëüíî ðàçëè÷àòüñß äëß ðàçíûõ ì��Š. “
ïðîêàðèîòè÷åñêèõ îðãàíèçìîâ ýòî îïðåäåëßåòñß òåì,
÷òî èíèöèèðóþùèå èëè ðèáîñîìîñâßçûâàþùèå ó÷àñò-
êè ðàçíûõ ì��Š (ñì. [2]) èìåþò ðàçíîå ñðîäñòâî ê ðè-
áîñîìàì è, òàêèì îáðàçîì, ñ ðàçíîé ýôôåêòèâíîñòüþ
ñâßçûâàþò ðèáîñîìíûå ÷àñòèöû. �à îñíîâàíèè ðàçíè-
öû â ýôôåêòèâíîñòè èíèöèàöèè ìîæíî ãîâîðèòü î
ÇñèëüíûõÈ è ÇñëàáûõÈ ì��Š. �à ñèëüíûõ ì��Š èíè-
öèàöèß ïðîèñõîäèò ÷àñòî, íà íèõ íàíèçûâàåòñß ìíîãî
ðèáîñîì (îáðàçóþòñß ïëîòíûå ïîëèðèáîñîìû) è ñîîò-
âåòñòâåííî ïðîäóöèðóåòñß ìíîãî ìîëåêóë áåëêà (ðèñ. 1).
�åäêàß èíèöèàöèß òðàíñëßöèè íà ñëàáûõ ì��Š äàåò â
ðåçóëüòàòå ðåäêóþ ïîñàäêó ðèáîñîì íà ýòè ì��Š è,
ñëåäîâàòåëüíî, íèçêóþ áåëêîâóþ ïðîäóêöèþ.
�îõîæàß ñèòóàöèß íàáëþäàåòñß è â ýóêàðèîòè÷åñ-
êèõ êëåòêàõ, íî òàì äèñêðèìèíàöèß ì��Š îáóñëîâëå-
íà ñêîðåå ðàçíûì ñðîäñòâîì ôàêòîðîâ èíèöèàöèè, à íå
ñàìèõ ðèáîñîì ê ðàçíûì 5'-ïðîêñèìàëüíûì èíèöèà-òîðíûì ñòðóêòóðàì ì��Š. ’àê êàê ôàêòîðû èíèöèà-
öèè â ëþáîì ñëó÷àå ëîêàëèçóþòñß íà èíèöèèðóþùèõ
ìàëûõ ðèáîñîìíûõ ñóá÷àñòèöàõ, òî îíè è îïðåäåëßþò
ðàçíóþ ýôôåêòèâíîñòü ïîñàäêè ðèáîñîì íà ðàçíûå
ì��Š è, òàêèì îáðàçîì, äèñêðèìèíèðóþò èõ íà ñèëü-
íûå è ñëàáûå.
�àçëè÷íàß ñèëà ì��Š â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðå-
äåëßåò ñîîòíîøåíèå ïðîäóêöèè ðàçëè÷íûõ áåëêîâ â
êëåòêå. ’àê, ñòðóêòóðíûå áåëêè ìåìáðàí, ðèáîñîìíûå
áåëêè, ôàêòîðû ýëîíãàöèè, áåëêè îáîëî÷êè âèðóñîâ è
äðóãèå áåëêè, òðåáóåìûå â áîëüøîì êîëè÷åñòâå, êîäè-
ðóþòñß ñèëüíûìè ì��Š, à ìíîãèå ñïåöèàëèçèðîâàí-
íûå ôåðìåíòû è ðåãóëßòîðíûå áåëêè Ð ñëàáûìè ì��Š.
Šàê ïðàâèëî, åñëè áåëîê èìååò ÷åòâåðòè÷íóþ ñòðóêòó-
ðó, ïîñòðîåííóþ èç ðàçíûõ ñóáúåäèíèö â ðàçëè÷íîì ñî-
îòíîøåíèè, òî ñèëà ì��Š èëè åå îòäåëüíûõ ó÷àñòêîâ
(öèñòðîíîâ), êîäèðóþùèõ ýòè ñóáúåäèíèöû, êîîðäè-
íèðîâàíà ñ ïðîïîðöèåé ñóáúåäèíèö â ñòðóêòóðå. �à-
ïðèìåð, ìåìáðàííûé êîìïëåêñ ïðîòîííîé €’”àçû
áàêòåðèé ïîñòðîåí èç òðåõ òèïîâ ñóáúåäèíèö:

a

,

b

è

c

Ð
â ñîîòíîøåíèè 1

:

2

:

10 (

a

1

b

2

c

10

), è ñîîòâåòñòâåííî ñóáú-
åäèíèöà

c

êîäèðóåòñß î÷åíü ñèëüíûì öèñòðîíîì ì��Š,
ñóáúåäèíèöà

a

Ð ñëàáûì, à ñóáúåäèíèöà

b

Ð öèñòðîíîì
ïðîìåæóòî÷íîé ñèëû. ’àêèì îáðàçîì, äèñêðèìèíà-
öèþ ì��Š ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ìåõàíèçì êîí-
ñòèòóòèâíîãî êîíòðîëß íàäëåæàùåãî ôèêñèðîâàííîãî
ñîîòíîøåíèß ïðîäóêòîâ áåëêîâîãî ñèíòåçà.

’�€�‘‹Ÿ–ˆŽ��Ž… ‘Ž��Ÿ†…�ˆ…
“ ��ŽŠ€�ˆŽ’

‚ ñòàòüå [2] îòìå÷àëîñü, ÷òî ó ïðîêàðèîò îäíà äëèííàß
ïîëèíóêëåîòèäíàß öåïü ì��Š ìîæåò ñîäåðæàòü íå-
ñêîëüêî êîäèðóþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé (öèñòðî-
íîâ) äëß ðàçëè÷íûõ áåëêîâ è òàêèå ì��Š íàçûâàþòñß
ïîëèöèñòðîííûìè. �îëüçóßñü ìåõàíèçìîì âíóòðåí-
íåé èíèöèàöèè, âî ìíîãèõ ñëó÷àßõ ðèáîñîìû ìîãóò

�èñ. 1.
„èñêðèìèíàöèß ì��Š ðèáîñîìíûìè ÷àñòèöàìè. �àçëè÷íûå ì��
Š îáëàäàþò ðàç-
íûì ñðîäñòâîì ê èíèöèèðóþùèì ðèáîñîìíûì ÷àñòèöàì. ‚ ñëó÷à
å ñëàáîãî ñðîäñòâà (ââåð-
õó) ñêîðîñòü èíèöèàöèè íèçêà, âñëåäñòâèå ÷åãî îáðàçóþùèå
ñß ïîëèðèáîñîìû ñîäåðæàò
íåìíîãî òðàíñëèðóþùèõ ðèáîñîì è ñîîòâåòñòâåííî ïðîäóêö
èß áåëêà íåâûñîêà. �ðè ñèëü-
íîì ñðîäñòâå ì��Š ê èíèöèèðóþùèì ðèáîñîìíûì ÷àñòèöàì (âí
èçó) ñêîðîñòü èíèöèàöèè
âûñîêà, ÷òî äàåò â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèå ïëîòíûõ ïîëèðèá
îñîì è, ñëåäîâàòåëüíî, âûñî-
êóþ ïðîäóêöèþ áåëêà

‘Ž�Ž‘Ž‚‘Šˆ‰ Ž��€‡Ž‚€’…‹œ�›‰ †“��€‹, ’ŽŒ 6, Ü5, 2000

4
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
èíèöèèðîâàòü òðàíñëßöèþ ïîñëåäîâàòåëüíûõ öèñòðî-
íîâ íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà (ðèñ. 2,

à

), è èíòåíñèâ-
íîñòü èíèöèàöèè è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðîäóêòèâíîñòü
öèñòðîíîâ áóäóò îïðåäåëßòüñß èõ ñîáñòâåííîé ñèëîé
(ñì. âûøå). ‚ äðóãèõ ñëó÷àßõ, îäíàêî, èíèöèàöèß
òðàíñëßöèè âíóòðåííèõ öèñòðîíîâ çàâèñèò îò òðàíñëß-
öèè ïðåäøåñòâóþùåãî (5'-ïðîêñèìàëüíîãî) öèñòðîíà:
÷àñòî èíèöèàöèß òðàíñëßöèè âíóòðåííåãî öèñòðîíà
îêàçûâàåòñß íåâîçìîæíîé áåç òðàíñëßöèè ïðåäøåñò-
âóþùåãî (ðèñ. 2,

á

è

â

). �òî è åñòü òðàíñëßöèîííîå ñî-
ïðßæåíèå.
�àçëè÷àþò äâà òèïà òðàíñëßöèîííîãî ñîïðßæåíèß.
�åðâûé òèï Ð êîãäà ðèáîñîìû, òðàíñëèðóþùèå ïðåä-
øåñòâóþùèé öèñòðîí, ðàñïëåòàþò âòîðè÷íóþ è / èëè
òðåòè÷íóþ ñòðóêòóðó ì��Š, â êîòîðîé ó÷àñòâóåò èíè-
öèàòîðíûé ó÷àñòîê ïîñëåäóþùåãî öèñòðîíà. ‚ ðåçóëü-
òàòå ýòîò èíèöèèðóþùèé ó÷àñòîê îñâîáîæäàåòñß è ñòà-
íîâèòñß äîñòóïíûì äëß èíèöèàöèè ñâîáîäíûìè
ðèáîñîìàìè (ðèñ. 2,

á

). „ðóãîé òèï òðàíñëßöèîííîãî
ñîïðßæåíèß Ð ðåèíèöèàöèß: ñàì ïî ñåáå âíóòðåííèé
öèñòðîí âîîáùå íåäîñòóïåí äëß ñâîáîäíûõ èíèöèèðóþ-
ùèõ ðèáîñîìíûõ ÷àñòèö è åãî èíèöèàöèß ìîæåò áûòüîñóùåñòâëåíà òîëüêî ÷àñòèöàìè, òåðìèíèðîâàâøèìè
íà ïðåäûäóùåì öèñòðîíå (ñì. [3]) è åùå íå óñïåâøèìè
ñîñêî÷èòü ñ ì��Š (ðèñ. 2,

â

).

’�€�‘‹Ÿ–ˆŽ��€Ÿ �…��…‘‘ˆŸ

’èïè÷íûé ìåõàíèçì òðàíñëßöèîííîé ðåïðåññèè ñîñòî-
èò â òîì, ÷òî ñïåöèàëüíûé áåëîê, íàçûâàåìûé ðåïðåñ-
ñîðîì, ñïåöèôè÷åñêè ñâßçûâàåòñß ñ ó÷àñòêîì ì��Š,
ïåðåêðûâàþùèìñß, êàê ïðàâèëî, ñ ó÷àñòêîì ñâßçûâà-
íèß ðèáîñîìíîé ÷àñòèöû ïðè èíèöèàöèè òðàíñëßöèè.
’àêèì îáðàçîì, ñâßçûâàåìûé áåëîê-ðåïðåññîð ìåøàåò
ñâßçûâàòüñß èíèöèèðóþùåé ðèáîñîìíîé ÷àñòèöå è
òåì ñàìûì ëèáî óìåíüøàåò ñêîðîñòü èíèöèàöèè, ëèáî
ïîëíîñòüþ áëîêèðóåò åå. —àñòî â ìåñòå ñâßçûâàíèß áåë-
êà-ðåïðåññîðà èìååòñß íå î÷åíü ñòàáèëüíàß äâóñïèðàëü-
íàß ñòðóêòóðà Ð øïèëüêà, êîòîðàß ëåãêî ðàñïëåòàåòñß
èíèöèèðóþùåé ðèáîñîìîé. �åëîê-ðåïðåññîð ñòàáèëè-
çèðóåò øïèëüêó, ïðåâðàùàß åå â ïëîõî ïðåîäîëèìûé áà-
ðüåð äëß èíèöèèðóþùåé ðèáîñîìû (ðèñ. 3).
‚ íàó÷íîé ëèòåðàòóðå îïèñàíî ìíîãî ñëó÷àåâ, êîã-
äà ðåïðåññîðîì ßâëßåòñß ñàì áåëîê, êîäèðóåìûé äàí-
íîé ì��Š. „ðóãèìè ñëîâàìè, ì��Š ðåïðåññèðóåòñß

�èñ. 2.
�åçàâèñèìàß è ñîïðßæåííàß èíèöèàöèß òðàíñëßöèè ïîñëåäîâàòåëüíûõ öèñòðîíîâ
(áåëîêêîäèðóþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé) ïðîêàðèîòè÷åñêè
õ ì��Š:
à
Ð íåçàâèñèìàß èíè-
öèàöèß òðàíñëßöèè: ñâîáîäíûå ðèáîñîìíûå ÷àñòèöû ñâßçûâà
þòñß ñ íà÷àëîì êàæäîãî öèñ-
òðîíà íåçàâèñèìî îò òðàíñëßöèè äðóãîãî öèñòðîíà;
á
Ð èíèöèàöèß òðàíñëßöèè, çàâèñèìàß
îò òðàíñëßöèè ïðåäøåñòâóþùåãî öèñòðîíà: èíèöèàòîðíûé ó÷
àñòîê âòîðîãî öèñòðîíà îò-
êðûâàåòñß äëß ñâîáîäíûõ ðèáîñîìíûõ ÷àñòèö òîëüêî ïðè òðà
íñëßöèè ïåðâîãî öèñòðîíà;
â
Ð ðåèíèöèàöèß: èíèöèàòîðíûé ó÷àñòîê âòîðîãî öèñòðîíà âîîáùå íåäîñòóïåí äëß ñâîáîä-
íûõ èíèöèèðóþùèõ ðèáîñîìíûõ ÷àñòèö (30S ñóá÷àñòèö) è òðàíñë
ßöèþ âòîðîãî öèñòðîíà
èíèöèèðóþò ëèøü ÷àñòèöû, çàêîí÷èâøèå òðàíñëßöèþ ïåðâîãî
öèñòðîíà è íå óñïåâøèå äèñ-
ñîöèèðîâàòü îò ì��Š

‘�ˆ�ˆ� €.‘. �ˆŽ‘ˆ�’…‡ �…‹Š€: �…ƒ“‹Ÿ–ˆŸ �€ “�Ž‚�… ’�€�‘‹Ÿ–ˆˆ

5
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
ñâîèì æå ïðîäóêòîì. ‚ ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñß ðåãóëß-
öèß ïî òèïó îáðàòíîé ñâßçè: ïðîèçâîäñòâî èçáûòî÷íî-
ãî êîëè÷åñòâà áåëêà íà äàííîé ì��Š ïðèâîäèò ê ñâß-
çûâàíèþ ýòîãî áåëêà ñ èíèöèàòîðíûì ó÷àñòêîì ñâîåé
ì��Š è òàêèì îáðàçîì ê ðåïðåññèè ñîáñòâåííîãî ñèí-
òåçà. �ðèìåð ðåãóëßöèè òðàíñëßöèè ïî òèïó îáðàòíîé
ñâßçè Ð ðåïðåññèß ñèíòåçà ôåðìåíòà òðåîíèë-ò��Š-
ñèíòåòàçû áàêòåðèè èçáûòî÷íûì êîëè÷åñòâîì ýòîãî
ôåðìåíòà, ñâßçûâàþùåãîñß ñ èíèöèàòîðíûì ó÷àñòêîì
ñâîåé ì��Š (ïîäðîáíåå ñì. [1]).
‚ äðóãèõ ñëó÷àßõ ðåïðåññîðîì ßâëßåòñß ñïåöèàëü-
íûé áåëîê, è åãî ñïîñîáíîñòü ñâßçûâàòüñß ñ îïðåäåëåí-
íûìè ì��Š çàâèñèò îò ïðèñóòñòâèß òîãî èëè èíîãî
íèçêîìîëåêóëßðíîãî êîìïîíåíòà Ð ýôôåêòîðà. Ÿðêèé
ïðèìåð òàêîãî ðîäà ïðèâåäåí â ñòàòüå ‹.�. Žâ÷èííèêî-
âà [1]. ’àì îïèñàíî, êàê â æèâîòíûõ êëåòêàõ áåëîê-ðå-
ïðåññîð áëîêèðóåò èíèöèàöèþ ñèíòåçà áåëêà ôåððèòè-
íà, à æåëåçî â êà÷åñòâå ýôôåêòîðà ëèøàåò ðåïðåññîð åãî
ì��Š-ñâßçûâàþùèõ ñâîéñòâ è äåðåïðåññèðóåò ôåððè-
òèíîâóþ ì��Š, òåì ñàìûì ðàçðåøàß åå òðàíñëßöèþ.
‚ öåëîì ìåõàíèçìû òðàíñëßöèîííîé ðåïðåññèè
îáåñïå÷èâàþò ïóòè ìîäóëßöèè ñêîðîñòåé èíèöèàöèè
òðàíñëßöèè â øèðîêèõ ïðåäåëàõ ëèáî â çàâèñèìîñòè îòâíåøíèõ ñèãíàëîâ (ýôôåêòîðîâ), ëèáî ïî òèïó îáðàò-
íîé ñâßçè. ’ðàíñëßöèîííàß ðåïðåññèß èñïîëüçóåòñß
äëß òîíêîé ðåãóëßöèè áåëêîâîãî ñèíòåçà êàê ïðîêàðèî-
òè÷åñêèìè, òàê è ýóêàðèîòè÷åñêèìè îðãàíèçìàìè.

Œ€‘Šˆ�Ž‚€�ˆ… ì��Š “ �“Š€�ˆŽ’

Šðîìå òèïè÷íîé òðàíñëßöèîííîé ðåïðåññèè ýóêàðèî-
òû âûðàáîòàëè èíòåðåñíûé ìåõàíèçì ìàñêèðîâàíèß
ì��Š, êîãäà ñîîòâåòñòâóþùàß ì��Š ñòàíîâèòñß íå-
äîñòóïíîé íå òîëüêî äëß èíèöèàöèè òðàíñëßöèè, íî è
ôàêòè÷åñêè âûâåäåíà èç âñåõ äðóãèõ ïðîöåññîâ åå âîç-
ìîæíûõ ïðåâðàùåíèé èëè èçìåíåíèé Ð äåãðàäàöèè
íóêëåàçàìè, ôåðìåíòàòèâíîé ìîäèôèêàöèè åå 3'-êîí-
öà ïóòåì ïîëèàäåíèëèðîâàíèß. Œàñêèðîâàíèå, êàê è
òèïè÷íàß òðàíñëßöèîííàß ðåïðåññèß, òîæå îñóùåñòâ-
ëßåòñß áåëêàìè è çàâèñèò îò âíåøíèõ ñèãíàëîâ (ýô-
ôåêòîðîâ). Œàñêèðîâàíèå è äåìàñêèðîâàíèå ì��Š
ßâëßþòñß îñîáåííî õàðàêòåðíûìè äëß ïðîöåññîâ ãàìå-
òîãåíåçà (îîãåíåçà è ñïåðìàòîãåíåçà), ðàííåãî ýìáðèî-
íàëüíîãî ðàçâèòèß, êëåòî÷íîé äèôôåðåíöèðîâêè, ãîð-
ìîíàëüíîãî âêëþ÷åíèß èëè âûêëþ÷åíèß ôóíêöèé.
�àïðèìåð, â îîãåíåçå ïðîèñõîäèò çàïàñàíèå íåêîòî-
ðûõ ìàòåðèíñêèõ ì��Š â ìàñêèðîâàííîé ôîðìå, è
÷àñòü ýòèõ ì��Š äåìàñêèðóåòñß â îòâåò íà îïëîäîòâî-
ðåíèå ßéöåêëåòêè, îáåñïå÷èâàß áåëêîâûé ñèíòåç íà ñà-
ìûõ ðàííèõ ñòàäèßõ ýìáðèîãåíåçà: äðîáëåíèß, áëàñòó-
ëû è ðàííåé ãàñòðóëû.
�àèáîëåå èíòåðåñíûì ìîìåíòîì â ìàñêèðîâàíèè
ì��Š ßâëßåòñß òî, ÷òî ìàñêèðóþùèé áåëîê ñâßçûâàåò-
ñß íå ñ 5'-ïðîêñèìàëüíûì ó÷àñòêîì èíèöèàöèè òðàíñ-
ëßöèè íà ì��Š, à ñ íåòðàíñëèðóåìûì õâîñòîì ì��Š Ð
ñ 3'-ïðîêñèìàëüíîé íåêîäèðóþùåé îáëàñòüþ, òàê íà-
çûâàåìîé 3'-UTR (3'-UnTranslated Region) èëè 3'-�’Ž
(ñì. [1], ðèñ. 5). ‚ ïðåäåëàõ 3'-�’Ž èìååòñß ñïåöèàëü-
íàß ïîñàäî÷íàß ïëîùàäêà äëß ìàñêèðóþùåãî áåëêà Ð
ñåãìåíò ìàñêèðîâàíèß. ‘âßçûâàíèå ìàñêèðóþùåãî áåë-
êà ñ ñåãìåíòîì ìàñêèðîâàíèß 3'-�’Ž ïðèâîäèò íå òîëü-
êî ê áëîêàäå ñîáûòèé, ðàçâèâàþùèõñß ïðè 3'-êîíöå
ì��Š, òàêèõ, êàê 3'-ýêçîíóêëåàçíàß äåãðàäàöèß è ïî-
ëèàäåíèëèðîâàíèå, íî è ê ðåïðåññèè Ð áëîêàäå Ð èíè-
öèàöèè òðàíñëßöèè ïðè 5'-êîíöå ì��Š (ðèñ. 4).
Šàêèì æå îáðàçîì âîçäåéñòâèå íà õâîñò ì��Š ìî-
æåò çàêðûòü åé ðîò? ‘óùåñòâóþò äâà, íåîáßçàòåëüíî
âçàèìîèñêëþ÷àþùèõ îáúßñíåíèß ýòîãî ßâëåíèß. �åð-
âîå ñîñòîèò â äîïóùåíèè, ÷òî 5'- è 3'-ïðîêñèìàëüíûå
íåòðàíñëèðóåìûå îáëàñòè (5'-UTR è 3'-UTR) ýóêàðèî-
òè÷åñêèõ ì��Š ïðîñòðàíñòâåííî ñáëèæåíû, îáðàçóß
ñâîåãî ðîäà öèêëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó, êàê ïîêàçàíî íà
ðèñ. 4. ’îãäà ìàñêèðóþùèé áåëîê, ñèäßùèé â 3'-�’Ž,
ìîæåò ïðßìî èëè ÷åðåç ñåãìåíò ìàñêèðîâàíèß áëîêèðî-
âàòü ó÷àñòîê èíèöèàöèè òðàíñëßöèè ì��Š. „ðóãîå îáú-
ßñíåíèå ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ñâßçûâàíèå ìàñêèðóþùåãî
áåëêà ñ 3'-�’Ž ïðèâîäèò ê ãëîáàëüíîé ñòðóêòóðíîé ïå-

�èñ. 3.
’ðàíñëßöèîííàß ðåïðåññèß. �åëîê-ðåïðåñ-
ñîð (R) èìååò ñïåöèôè÷åñêîå ñðîäñòâî ê ó÷àñòêó
ì��Š â ðàéîíå èíèöèàöèè òðàíñëßöèè (÷àñòî ê ó÷à-
ñòêó ñ íåñòàáèëüíîé âòîðè÷íîé ñòðóêòóðîé) è, ñâß-
çûâàßñü ñ íèì (è ñòàáèëèçèðóß åãî), ñîçäàåò áàðüåð
ëèáî äëß ïîñàäêè èíèöèèðóþùèõ ðèáîñîìíûõ ÷àñ-
òèö (
à
), ëèáî äëß äâèæåíèß ðèáîñîìû ê ìåñòó èíèöè-
àöèè (
á
)

‘Ž�Ž‘Ž‚‘Šˆ‰ Ž��€‡Ž‚€’…‹œ�›‰ †“��€‹, ’ŽŒ 6, Ü5, 2000

6
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
ðåñòðîéêå âñåé ìîëåêóëû ì��Š, äåëàþùåé åå êîì-
ïàêòíîé è íåäîñòóïíîé äëß âçàèìîäåéñòâèé ñ äðóãèìè
ìàêðîìîëåêóëàìè, âêëþ÷àß ðèáîñîìíûå ÷àñòèöû,
íóêëåàçû, ôåðìåíòû ïîëèàäåíèëèðîâàíèß è äåàäåíè-
ëèðîâàíèß. „åéñòâèòåëüíî, ìàñêèðîâàíèå òðåáóåò íå
òîëüêî ïîñàäêè ìàñêèðóþùåãî áåëêà íà 3'-�’Ž, íî è
ïðèñóòñòâèß áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ìåíåå ñïåöèôè÷åñ-
êîãî ��Š-ñâßçûâàþùåãî áåëêà íà âñåé ì��Š, ñ êîòî-
ðûì ì��Š îáðàçóåò ðèáîíóêëåîïðîòåèäíûå êîìïëåê-
ñû, â ñâîå âðåìß íàçâàííûå èíôîðìîñîìàìè. Œîæíî
ïîëàãàòü, ÷òî ìàñêèðîâàíèå ì��Š åñòü êîìïàêòèçàöèß
èíôîðìîñîì.

’Ž’€‹œ�€Ÿ �…ƒ“‹Ÿ–ˆŸ
’�€�‘‹Ÿ–ˆˆ “ �“Š€�ˆŽ’

�àèáîëåå îáû÷íûé ïóòü òîòàëüíîé ðåãóëßöèè áåëêîâî-
ãî ñèíòåçà ó ýóêàðèîò, âî âñßêîì ñëó÷àå ó æèâîòíûõ è
ãðèáîâ, Ð ýòî àêòèâàöèß ñïåöèàëüíîé ôîñôîêèíàçû,
êîòîðàß ôîñôîðèëèðóåò ôàêòîð èíèöèàöèè eIF2 (cì.
[2]), ÷òî ïðèâîäèò ê ïîäàâëåíèþ èíèöèàöèè òðàíñëßöèè
âñåõ ì��Š êëåòêè. ‘èãíàëàìè äëß àêòèâàöèè ôîñôî-
êèíàçû â êëåòêå ßâëßþòñß òåïëîâîé øîê è äðóãèå âèäû
ñòðåññîâûõ âîçäåéñòâèé, íåäîñòàòîê ðîñòîâûõ ôàêòî-
ðîâ, àìèíîêèñëîòíîå ãîëîäàíèå, íåäîñòàòîê æåëåçà,
âèðóñíûå èíôåêöèè. ‘èëüíîå ïîäàâëåíèå ñèíòåçà áåë-
êà â ýòèõ óñëîâèßõ åñòü ñëåäñòâèå èìåííî àêòèâàöèè
ôîñôîêèíàçû è êàòàëèçèðóåìîãî åþ ôîñôîðèëèðîâà-
íèß eIF2. ‘òåïåíü ïîäàâëåíèß áåëêîâîãî ñèíòåçà ìî-
æåò âàðüèðîâàòü â çàâèñèìîñòè îò óðîâíß ñòðåññà.—òî æå ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ôîñôîðèëèðîâà-
íèß eIF2? Šàê óæå îïèñûâàëîñü ðàíåå (ñì. [2]), äëß ñâß-
çûâàíèß èíèöèàòîðíîé àìèíîàöèë-ò��Š (Met-tRNA

i

)
ñ ìàëîé ðèáîñîìíîé ñóá÷àñòèöåé â ïðîöåññå èíèöèàöèè
òðàíñëßöèè òðåáóåòñß eIF2 â êîìïëåêñå ñ ƒ’” (GTP); â
õîäå èíèöèàöèè ƒ’” ãèäðîëèçóåòñß íà ƒ„” (GDP) è
îðòîôîñôàò è eIF2 â êîìïëåêñå ñ ƒ„” (eIF2 : GDP) îñ-
âîáîæäàåòñß èç ðèáîñîìû. �à ðèñ. 5 ïîêàçàíî, ÷òî â
íîðìå äîïîëíèòåëüíûé ôàêòîð eIF2‚ ïðèíèìàåò ó÷àñ-
òèå â òîì, ÷òîáû ïðåâðàòèòü îòðàáîòàííûé (íåàêòèâ-
íûé) eIF2 : GDP â íåîáõîäèìûé äëß ñëåäóþùåé èíè-
öèàöèè eIF2 : GTP. �òîò ôàêòîð èãðàåò êàòàëèòè÷åñêóþ
ðîëü â îáìåíå ƒ„” íà ƒ’”, è åãî â êëåòêå ìàëî. Šîãäà
eIF2 ôîñôîðèëèðóåòñß ôîñôîêèíàçîé (eIF2�), îí ìî-
æåò îáû÷íûì îáðàçîì ó÷àñòâîâàòü â èíèöèàöèè òðàíñ-
ëßöèè, íî, îñâîáîäèâøèñü èç ðèáîñîìû ñ ƒ„” (â ôîð-
ìå eIF2� : GDP), îí îáðàçóåò ïðî÷íûé êîìïëåêñ ñ
eIF2‚ (eIF2‚ : eIF2� : GDP) è òåì ñàìûì ñâßçûâàåò
âåñü eIF2‚ êëåòêè, ëèøàß ïîñëåäíþþ âîçìîæíîñòè êà-
òàëèçèðîâàòü ðåãåíåðàöèþ eIF2 : GTP èç eIF2 : GDP.

‡€Š‹ž—…�ˆ…

…ùå ñîâñåì íåäàâíî ïîëàãàëè, ÷òî ðåãóëßöèß íà óðîâíå
òðàíñëßöèè èãðàåò ëèøü âñïîìîãàòåëüíóþ ðîëü â îá-
ùåì ðåãóëßöèîííîì ïðîöåññå ðåàëèçàöèè ãåíåòè÷åñ-
êîé èíôîðìàöèè â æèâîé êëåòêå. Žñíîâíóþ ðîëü îòâî-
äèëè ðåãóëßöèè ãåííîé àêòèâíîñòè, òî åñòü óðîâíþ
òðàíñêðèïöèè. ’ðàíñëßöèîííûé êîíòðîëü ðàññìàòðè-

�èñ. 4.
Œàñêèðîâàíèå ì��Š ó ýóêàðèîò. ‘âßçûâàíèå
ìàñêèðóþùåãî áåëêà ñ ñåãìåíòîì ìàñêèðîâàíèß â
3'-íåòðàíñëèðóåìîé îáëàñòè (3'-UTR) ì��Š ïðèâî-
äèò ê èíàêòèâàöèè åå ôóíêöèé ïî âñåé äëèíå, âêëþ-
÷àß êàê 3'-êîíöåâóþ äåãðàäàöèþ (è ïîëèàäåíèëèðî-
âàíèå), òàê è 5'-êîíöåâóþ èíèöèàöèþ òðàíñëßöèè
�èñ. 5.
’îòàëüíàß ðåãóëßöèß (ïîäàâëåíèå) òðàíñëß-
öèè ó ýóêàðèîò â ðåçóëüòàòå èíäóöèðóåìîãî ôîñôî-
ðèëèðîâàíèß ôàêòîðà èíèöèàöèè eIF2. Žáúßñíåíèß
â òåêñòå

‘�ˆ�ˆ� €.‘. �ˆŽ‘ˆ�’…‡ �…‹Š€: �…ƒ“‹Ÿ–ˆŸ �€ “�Ž‚�… ’�€�‘‹Ÿ–ˆˆ

7
�ˆŽ‹ŽƒˆŸ
âàëñß ëèøü êàê ñïîñîá òîíêîé ïîäñòðîéêè áèîñèíòåçà
áåëêà ê óñëîâèßì âíåêëåòî÷íîé è âíóòðèêëåòî÷íîé
ñðåäû. ‡à ïîñëåäíåå âðåìß, îäíàêî, èññëåäîâàòåëßì îò-
êðûëàñü ìàññà íîâûõ ôàêòîâ, ñâèäåòåëüñòâóþùèõ î ðå-
øàþùåì âêëàäå òðàíñëßöèîííîé ðåãóëßöèè, îñîáåííî
ó ýóêàðèîò, è â ÷àñòíîñòè ïðè äåéñòâèè ðîñòîâûõ ôàê-
òîðîâ è ãîðìîíîâ, ïðè ñìåíå ôàç êëåòî÷íîãî öèêëà, â
ïðîöåññàõ ðàçâèòèß è êëåòî÷íîé äèôôåðåíöèðîâêè,
ïðè ñòàðåíèè. �å áóäåò áîëüøèì ïðåóâåëè÷åíèåì ñêà-
çàòü, ÷òî âñå ðàçâèòèå è àêòèâíîñòü ìíîãîêëåòî÷íûõ
îðãàíèçìîâ êîíòðîëèðóþòñß ðåãóëßòîðíûìè ìåõàíèç-
ìàìè íà óðîâíå òðàíñëßöèè, è áåç ýòèõ ìåõàíèçìîâ íå
ìîæåò áûòü íè ðàçìíîæåíèß, íè ñòàíîâëåíèß îðãàíèç-
ìà, íè ïîääåðæàíèß åãî æèçíåííûõ ôóíêöèé.
ˆíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî æèâîé ìèð â öåëîì èñ-
ïîëüçóåò äâå ñòðàòåãèè ðåãóëßöèè áèîñèíòåçà áåëêà.
Žäíà áàçèðóåòñß íà íåìåäëåííîì èñïîëüçîâàíèè ïðî-
èçâîäèìîé ãåíàìè ì��Š è åå áûñòðîé äåãðàäàöèè (ìå-
òàáîëè÷åñêè íåñòàáèëüíàß ì��Š), òàê ÷òî ïåðåêëþ÷å-
íèå ñ îäíîé ïðîãðàììû ñèíòåçà áåëêà íà äðóãóþ
îñóùåñòâëßåòñß ïóòåì âêëþ÷åíèß è âûêëþ÷åíèß ãåíîâ
(óðîâåíü òðàíñêðèïöèè). �îâàß ì��Š ñðàçó íà÷èíàåò
òðàíñëèðîâàòüñß, à ñòàðàß ýëèìèíèðóåòñß äåãðàäàöèåé.
‚ ýòîì ñëó÷àå íà óðîâíå òðàíñëßöèè óñòàíàâëèâàþòñß
ôèêñèðîâàííûå ñîîòíîøåíèß ïðîäóêòèâíîñòè ðàçíûõ
ì��Š è îñóùåñòâëßåòñß òîíêàß ïîäãîíêà óðîâíß áåë-
êîâîãî ïðîäóêòà ê ïîòðåáíîñòßì êëåòêè. ‚ îñíîâíîì
èìåííî ýòó ñòðàòåãèþ (òðàíñêðèïöèßÐäåãðàäàöèß) èñ-
ïîëüçóþò ïðîêàðèîòû.
€ëüòåðíàòèâíàß ñòðàòåãèß Ð ýòî íàðàáîòêà ì��Š
íå ïî ïîòðåáíîñòè äàííîãî ìîìåíòà, à áîëåå èëè ìåíåå
çàðàíåå, âïðîê. ’àêèå ìåòàáîëè÷åñêè ñòàáèëüíûå
ì��Š íåîáßçàòåëüíî ñðàçó âñòóïàþò â òðàíñëßöèþ, à
èõ àêòèâíîñòü èçáèðàòåëüíî ðåãóëèðóåòñß âî âðåìåíè è
âî âíóòðèêëåòî÷íîì ïðîñòðàíñòâå. Šîãäà íåîáõîäè-ìîñòü â ïðîäóêòå òðàíñëßöèè èñ÷åçàåò, ì��Š ìîæåò
áûòü èíàêòèâèðîâàíà ïóòåì ðåïðåññèè èëè ìàñêèðîâà-
íèß. “êàçàííàß ñòðàòåãèß àêòèâàöèè-èíàêòèâàöèè
ì��Š òèïè÷íà äëß ýóêàðèîò.

‹ˆ’…�€’“�€

1.

Žâ÷èííèêîâ ‹.�

. —òî è êàê çàêîäèðîâàíî â ì��Š // ‘îðî-
ñîâñêèé Žáðàçîâàòåëüíûé †óðíàë. 1998. Ü 4. ‘. 10Ð18.
2.

‘ïèðèí €.‘

. �èîñèíòåç áåëêà: ˆíèöèàöèß òðàíñëßöèè //
’àì æå. 1999. Ü 5. ‘. 2Ð7.
3.

‘ïèðèí €.‘

. �èîñèíòåç áåëêà: �ëîíãàöèß ïîëèïåïòèäà è
òåðìèíàöèß òðàíñëßöèè // ’àì æå. Ü 6. ‘. 2Ð7.
4.

‘ïèðèí €.‘

. �åãóëßöèß òðàíñëßöèè ì��Š-ñâßçûâàþùèìè
ôàêòîðàìè ó âûñøèõ ýóêàðèîò // “ñïåõè áèîë. õèìèè. 1996.
’. 36. ‘. 3Ð48.
5. Translational Control / Ed. J.W.B. Hershey et al. Cold Spring
Harbor (N.Y.): Cold Spring Harbor Labor. Press, 1996. 794 p.

�åöåíçåíò ñòàòüè

€.€. �îãäàíîâ

* * *

€ëåêñàíäð ‘åðãååâè÷ ‘ïèðèí, äîêòîð áèîëîãè÷åñêèõ
íàóê, ïðîôåññîð, çàâ. êàôåäðîé ìîëåêóëßðíîé áèîëî-
ãèè Œƒ“, äèðåêòîð ˆíñòèòóòà áåëêà �€�, äåéñòâèòåëü-
íûé ÷ëåí �€� è ÷ëåí �ðåçèäèóìà �€�, äåéñòâèòåëüíûé
÷ëåí �€…�, �îññèéñêîé àêàäåìèè áèîòåõíîëîãèè è
ìíîãèõ ìåæäóíàðîäíûõ è çàðóáåæíûõ àêàäåìèé è îð-
ãàíèçàöèé. Žáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé Ð ñòðóêòóðà
è ôóíêöèß áåëîêñèíòåçèðóþùåãî àïïàðàòà, ðåãóëßöèß
áèîñèíòåçà áåëêîâ, áåñêëåòî÷íûå ñèñòåìû áèîñèíòå-
çà áåëêîâ, êîòðàíñëßöèîííîå ñâîðà÷èâàíèå áåëêîâ.
€âòîð îäíîãî èç òîìîâ (Ò‘òðóêòóðà ðèáîñîìû è áèî-
ñèíòåç áåëêàÓ) òðåõòîìíîãî ó÷åáíèêà äëß âóçîâ ÒŒîëå-
êóëßðíàß áèîëîãèßÓ, ìîíîãðàôèè Ò�èáîñîìàÓ (äâà èç-
äàíèß) íà ðóññêîì ßçûêå è òðåõ ìîíîãðàôèé, èçäàííûõ
â ‘˜€ è ƒåðìàíèè íà àíãëèéñêîì ßçûêå, ïåðåâåäåííûõ
òàêæå íà äðóãèå ßçûêè. €âòîð îêîëî 300 ïóáëèêàöèé â
ðîññèéñêèõ è ìåæäóíàðîäíûõ æóðíàëàõ.
X