Матричные биосинтезы

Формат документа: pdf
Размер документа: 3.94 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.

МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ
Осноghc фигурой матричных биосинтезов яeyxlky нуклеиноu_ кислоты . Они
предстаeyxl собой полимерные молекулы , в состав которых oh^yl азотистые ос -
ноZgby пяти типов , пентозы дmo типов и остатки фосфорной кислоты .
Азотистые основания в нуклеиноuo кислотах могут быть пуриноufb (аденин ,
гуанин ) и пиримидиноufb (цитозин , урацил , тимин ).
В заbkbfhklb от строения углеh^Z u^_eyxl рибонуклеиноu_ кислоты
– со-
держат рибозу (РНК ), и дезоксирибонуклеиноu_ кислоты – содержат дезоксирибо -
зу (ДНК ).
О СНОВНОЙ ПОСТУЛАТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
В подаeyxs_f большинст_ случаев передача наследст_gghc информации
от материнской клетки к дочерней осущестey_lky при помощи ДНК . Для использо -
Zgby генетической информации самой клеткой необходимы РНК , образуемые на
матрице ДНК . Далее РНК непосредст_ggh участmxl на k_o этапах синтеза белко -
uo молекул , обеспечиZxsbo структуру и деятельность клетки .
На ur_kdZaZgghf осноZgZ центральная догма молекулярной
биологии , со -
гласно которой перенос генети -
ческой информации осущестey -
ется только от нуклеиноhc ки -
слоты (ДНК и РНК ). Получателем
информации может быть другая
нуклеиноZy кислота (ДНК или
РНК ) и белок .
С ТРОЕНИЕ ДЕЗОКСИ -
РИБОНУКЛЕИНОВОЙ
КИСЛОТЫ

ДНК – наиболее Z`gZy часть
хромосом : д_ дmop_ihq_qgu_
молекулы ДНК образуют одну
хромосому . Наиболее хорошо
хромосомы b^gu перед митозом
и h j_fy его . В покоящихся
клетках хромосомный материал
u]ey^bl нечетко и распределен
по k_fm ядру . В таком состоя -
нии он получил назZgb_ "хрома -
тин ". В соста_ хроматина u^_ -
ляют 60% белка (гистоны и
кис -
лые белки ), 35% ДНК и около 5%
РНК .

2
Хроматин уложен в b^_ сферических частиц – нуклеосом , соединенных друг с
другом нитью ДНК . Нуклеосома предстаey_l собой комплекс участка молекулы ДНК
и hkvfb молекул гистонов . В соста_ нуклеосомы находятся по 2 молекулы гисто -
нов Н 2α , Н 2β, Н 3, Н4. Нить ДНК последоZl_evgh контактируя с гистонами Н 2α , Н 2β,
Н 4, Н3, Н
3, Н4, Н2β, Н2α , наматыZ_lky на гистоноh_ ядро , которое "маскирует "
146 пар осноZgbc ДНК . Гистон Н 1 сyauается с нуклеосомой на участке oh^Z и
uoh^Z ДНК , "склеиZy " 2 оборота и " маскируя " еще 20 пар осноZgbc . Всего за -
маскироZgh 166 пар осноZgbc . Кроме нуклеосом , в ядре присутстmxl еще 2
структуры : фибриллы диаметром 10 нм, состоящие из
цепочки
нуклеосом , и hehdgZ , диаметром 30 нм, об -
разующиеся при закручиZgbb фибрилл в спираль . На
blhd спирали приходится 6-7 нуклеосом . Участок ДНК
между нуклеосомами назыZ_lky спейсерным (англ :
space – пространстh ), его длина Zjvbjm_l в заbkb -
мости от b^Z организма и типа клеток . У человека
она состаey_l около 50 пар нуклеотидов .
Благодаря наличию нуклеосом достигается
уменьшение размеров
хромосомы в 7 раз , далее про -
исходит укладка в суперспираль и „ суперсуперспи -
раль ". Таким образом , благодаря гистонам размеры
ДНК уменьшаются в тысячи раз : если длина ДНК дос -
тигает 6-9 см (10
-1), то размеры хромосом – k_]h не -
сколько микрометров (10 -6).
Хроматин может быть активным (эухроматин ) и
неактиguf (гетерохроматин ). Актиguc хроматин
содержит актиgu_ гены , т.е . те гены , с которых счи -
тыZ_lky информация . В актиghf хроматине нук -
леосомная структура изменена или hh[s_ отсутстm -
ет , благодаря чему ДНК станоblky доступной для со -
от_lklующих ферментов .
СТРОЕНИЕ РИБОНУКЛЕИНО -
ВЫХ
КИСЛОТ
РибонуклеиноZy кислота (РНК ) предстаey_l со -
бой последоZl_evghklv рибонуклеозидмонофосфа -
тов , сyaZgguo друг с другом 5’-3’-фосфодиэфирными
сyayfb . РНК отличается от ДНК однонитеhc струк -

3
турой, наличием урацила f_klh тимина и рибозы f_klh дезоксирибозы
В клетке присутстm_l четыре типа РНК :
Рибосомальные РНК (рРНК ) у прокариот и эукариот различны и отличаются _ -
личиной седиментации (S, _ebqbghc скорости оседания молекулы ). У прокариот три
разноb^ghklb рРНК : 5S, 16S и 23S. У эукариот четыре разноb^ghklb : 5S, 5,8S, 18S
и 28S. Рибосомальные РНК участmxl в построении рибосом , gmljbde_lhqguo бе
-
локсинтезирующих органелл .
Рибосомы состоят из дmo нераguo субчастиц , малой и большой .
У прокариот
• малую (30S) субчастицу образуют белки , 23S-рРНК и 5S- рРНК ;
• большую (50S) – белки и 16S- рРНК .
У эукариот
• малую (40S) субчастицу образуют белки и 18S- рРНК ,
• большую (60S) – белки и 5S-, 5,8S-, 28S- рРНК.
Матричные РНК (мРНК ) предстаeyxl собой линейную последоZl_evghklv
нуклеотидов . К 5’- концу
молекулы присоеди -
нен метилгунозиндифосфат , на 3’- конце име -
ется полиаденилоZy последоZl_evghklv . Их
функция – информационная , т.е . перенос ин -
формации о структуре белков от ДНК к месту
их синтеза .
Транспортные РНК (тРНК ) бактерий и эу -
кариот dexqZxl 73-93 нуклеотида . Они пере -
носят аминокислоты из цитозоля к рибосомам .
Вторичная структура тРНК напоминает кле -
_jguc
лист, а третичная – латинскую букm L .
В « кле_jghf листе » u^_eyxl четыре участ -
ка (или _lи , петли ), каждый из которых име -
ет собст_ggmx функцию : антикодоноuc ,
псе^hmjb^behый , дигидроуридилоuc , ак-
цепторный . На 5’- конце тРНК находится гуани -
лоuc нуклеотид , на 3’- конце – триплет Ц -Ц -А .
• • Малые РНК – используются для созреZgby мРНК и некоторых
других клеточ -
ных процессов .
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК
Синтез ДНК в клетке происходит не беспорядоч -
но , а в строго определенный период жизни клетки .
Всего u^_eyxl 4 фазы : митоз (М), синтетическую
(S), пресинтетическую (G1, от англ . gap - интерZe ),
постсинтетическую (G2).
Важное участие в регуляции смены фаз клеточно -
го цикла занимают циклины – белки массой
35-90 кДа, уро_gv которых меняется в ходе клеточ -
ного цикла . По функции
циклины – это актиZlhjgu_
субъединицы ферментов циклин -заbkbfuo киназ
( ЦЗК ). Актиgu_ комплексы циклин -ЦЗК фосфорили -
руют gmljbde_lhqgu_ белки , изменяя их актиghklv . Этим обеспечиZ_lky продb -
жение по клеточному циклу .

4
Синтез (репликация , удh_gb_ ) ДНК про -
исходит в S- фазу клеточного цикла .
Механизм репликации , как устаноbeb экс -
перименты Мэтью Мезельсон и Франклин
Сталь в 1957 г, полуконсерZlbный , т .е .
на каждой нити материнской ДНК синтезиру -
ется дочерняя копия .
Весь процесс репликации идет в S- фазу
клеточного цикла , в то j_fy , когда клетка
готоblky к
делению .
Как матричный биосинтез , репликация
требует наличия нескольких услоbc :
• Матрица – в ее роли uklmiZ_l материнская ДНК ;
• Растущая цепь – дочерняя ДНК ;
• Субстраты для синтеза – dАТФ , dГТФ , dЦТФ , ТТФ ;
• Источник энергии – dАТФ , dГТФ , dЦТФ , ТТФ ;
• Ферменты .

Синтез ДНК начинается в определенных участках , получиrbo название точка
ori (англ . origin -
начало ). На каждой ДНК млекопитающих точек ori насчитыZ_lky
около 100. Репликация распространяется от этих участков в обе стороны по нитям
ДНК с образоZgb_f "репликатиguo пузырей ". В каждом таком "пузыре " имеются
д_ "репликатиgu_ bedb ", в которых происходит расплетание , раскручиZgb_ и
непосредст_gguc синтез ДНК . Репликатиgu_ bedb удаляются друг от друга . В це -
лом
ky репликация ДНК у эукариот заканчиZ_lky за 9 часов .
В каждой репликатиghc bed_ идет синтез ДНК в напраe_gbb от 5'- конца к
3'- концу , т.е . 5'- конец ноhc ДНК остается сh[h^guf , следующие нуклеотиды при -
соединяются к 3'- гидроксильной группе предыдущего нуклеотида . Поскольку нити
ДНК антипараллельны , то непрерыgh синтезируется только одна нить , а именно та ,
на которой напраe_gb_ дb`_gby репликатиghc bedb совпадает с напраe_gb_f
3' → 5' .

5
По мере расплетания и дb`_gby репликатиghc bedb на нити открыZxlky
участки , где hafh`_g синтез ноhc нити в напраe_gbb 5' → 3'.
Направление 5' → 3' другой материнской нити ДНК соiZ^Z_l с напраe_gb_f
дb`_gby репликатиghc bedb . Поэтому синтез дочерней нити (в направлении
5' → 3') hafh`_g только после расплетания части ДНК и осh[h`^_gby участка для
синтеза .
Таким образом , синтез дочерней ДНК на одной из нитей материнской ДНК идет
фрагментарно . По имени японского исследоZl_ey синтезируемые на отстающей
цепи отрезки ДНК назZeb фрагменты Оказаки .

6
В целом для синтеза ДНК необходим ряд ферментов .
Ферменты репликации эукариот и их функция
В ИД АКТИВНОСТИ Ф УНКЦИЯ
Топоизомеразы Эндонуклеазная Разрезание
молекулы ДНК для об -
легчения ее расплетания и раскру -
чиZgby
Хеликазы Эндонуклеазная РаскручиZgb_ молекулы ДНК
ДНК-сyauающие
белки Стабилизация расплетенных нитей
ДНК
ДНК-полимераза α 5'-3'– Полимеразная Синтез
РНК -затраdb на осно_ мо -
лекулы ДНК
ДНК-полимераза β 5'-3'–
Полимеразная
3'-5'– Экзонуклеазная
5'-3'– Экзонуклеазная Репарация
поj_`^_gbc .
ДНК-полимераза ε 5'-3'–
Полимеразная
3'-5'– Экзонуклеазная Элонгация
отстающей цепи дочер -
ней ДНК на матрице материнской
ДНК
ДНК-полимераза δ 5'-3'–
Полимеразная
3'-5'– Экзонуклеазная
Экзонуклеазная Элонгация
_^ms_c цепи дочерней
ДНК на матрице материнской ДНК
ДНК -лигаза СшиdZ фрагментов Оказаки

Роль ферментов репликации ДНК

7
Дополнение – дb`_gb_ репликатиghc bedb и синтез нитей ДНК :

8
П ОВРЕЖДЕНИЯ И РЕПАРАЦИЯ ДНК.
Так как на геном любой неделящейся клетки постоянно оказыZ_l ebygb_ окру -
жающая среда , то iheg_ _jhylgu поj_`^_gby в соста_ генома : изменение нук -
леотида (например , дезаминироZgb_ ), сшиdb азотистых осноZgbc друг с другом ,
разрыu цепей , отрыв пуриноuo нуклеотидов и т .п . Такие изменения быстро опре -
деляются специальными ферментами , пораженный участок удаляется экзонуклеа -
зами
, заполняется ДНК -полимеразой β и сшиZ_lky ДНК -лигазой .
В делящейся клетке мутации могут также hagbdZlv h j_fy синтеза ДНК . По -
этому в клетках сущестm_l дhcgZy система проверки точности репликации : одна
непосредст_ggh при ДНК -полимеразной реакции , другая – анализ уже синтезиро -
Zgghc ДНК .
Г ИБРИДИЗАЦИЯ ДНК–ДНК И ДНК –РНК
Если нагреть растhj ДНК ur_ температуры 90°С или сдвинуть рН в резко ще -
лочную или резко кислую стороны , то h^hjh^gu_ сyab между нитями ДНК разру -
шаются , дhcgZy спираль расплетается . Происходит денатурация ДНК или , по -
другому , плаe_gb_ . Если удалить агрессиguc фактор , то происходит ренатура -
ция или отжиг . При отжиге нити ДНК "
отыскиZxl " комплементарные участки друг у
друга и , в конце концов , ghь сворачиZxlky в дhcgmx спираль .
Если в одной "пробирке " про_klb плаe_gb_ и отжиг смеси ДНК чело_dZ и мы -
ши , то некоторые участки цепей ДНК мыши будет hkkh_^bgylvky с комплементар -
ными участками цепей ДНК чело_dZ с образоZgb_f гибридов . Число таких участ -
ков
заbkbl от степени родстZ b^h\ . Чем ближе b^u между собой , тем больше
участков комплементарности нитей ДНК . Это назыZ_lky гибридизация ДНК -ДНК .
Если в растhj_ присутстm_l РНК , то можно осущестblv гибридизацию ДНК -
РНК . Это помогает устаноblv близость определенных последоZl_evghkl_c ДНК с
какой -либо РНК .
Гибридизация ДНК -ДНК и ДНК -РНК используется
как эффектиgh_ средстh в
молекулярной генетике .
Например , на осно_ знания белкоhc последоZl_evghklb можно
искусст_ggh синтезироZlv РНК . При гибридизации такой РНК с
образцами ДНК iheg_ реально определить участок ДНК , от_l -
ст_gguc за синтез исходного белка .
ТРАНСКРИПЦИЯ
Транскрипция (англ . transcription – переписыZgb_ ), – это биосинтез РНК на мат -
рице ДНК . Биосинтез РНК происходит в участке ДНК , который назыZ_lky транс -
криптом , с одного края он ограничен промотором (начало ), с другого – терминато -
ром (конец ).

Как в любом матричном биосинтезе в транскрипции u^_eyxl 5 необходимых
элементов :
• матрица – одна из цепей ДНК
• растущая
цепь – РНК
• субстрат для синтеза – рибонуклеотиды (УТФ , ГТФ , ЦТФ , АТФ )
• источник энергии – УТФ , ГТФ , ЦТФ , АТФ
• ферменты – РНК -полимеразы .

9
Сущестm_l три осноguo типа РНК -полимераз : для синтеза пре -рРНК (РНК -
полимераза I), для синтеза пре -мРНК (РНК -полимераза II ), для синтеза пре -тРНК и
5S- рРНК (РНК -полимераза III ).
В соста_ РНК -полимеразы E.coli u^_eyxl четыре субъединицы : две
α -субъединицы , по одной β - и β ’- субъединице . Имеется также дополнительный бел -
коuc
σ-фактор Последний необходим только для сyauания с промотором и не
участm_l в удлинении цепи РНК .
Строение РНК -полимераз эукариот имеет много общего со структурой бактери -
ального фермента : они имеют по д_ больших субъединицы и несколько малых
субъединиц .
С ТАДИИ ТРАНКРИПЦИИ
Инициация
Промотор содержит стартоuc сигнал транкрипции ТАТА -бокс – определенную
последоZl_evghklv нуклеотидов ДНК , присоединяющий инициирующий
ТАТА -фактор . Этот ТАТА -фактор обеспечиZ_l присоединение РНК -полимеразы к
той нити ДНК , которая будет использоZlvky в качест_ шаблона для транскрипции .
Так как промотор ассиметричен , то он сyauает РНК -полимеразу только в одной
ориентации , что определяет напраe_gb_ транскрипции
от 5’- конца к 3’- концу
(5’ → 3’).
Другие факторы инициации раскручиZxl спираль ДНК перед РНК -полимеразой .
После синтеза затраhqgh]h фрагмента РНК длиной 8-10 рибонуклеотидов
σ -фактор отрыZ_lky от фермента .
Элонгация
Белкоu_ факторы элонгации обеспечиZxl продb`_gb_ РНК -полимеразы
^hev ДНК и расплетание нитей ДНК на протяжении примерно 17 нуклеотидных пар .
РНК -полимераза продb]Z_lky со скоростью примерно 40-50 нуклеотидов в секунду
в напраe_gbb 5’ → 3’. Используя одноj_f_ggh в качест_ субстрата и источника
энергии АТФ , ГТФ , ЦТФ , УТФ .
Терминация
РНК-полимераза останоblky , когда достигнет терминирующих кодонов . С по -
мощью белкоh]h фактора терминации , так назыZ_fh]h ρ -фактора (греч . ρ - " ро"),
от матрицы ДНК отделяются фермент и синтезироZggZy молекула РНК , которая
яey_lky перbqguf транскриптом , предшест_ggbdhf мРНК или тРНК или рРНК .

10
ПРОЦЕССИНГ РНК .
СнтезироZggu_ молекулы РНК яeyxlky и в дальнейшем претерпеZxl ряд
изменений , которые назыZxlky процессингом . У эукариот процессингу под_j]Z -
ются k_ b^u пре -РНК , у прокариот – только предшест_ggbdb рРНК и тРНК .
П РОЦЕССИНГ ПРЕДШЕСТВЕННИКА М РНК
1. КэпироZgb_ (англ . cap - шапка ) – происходит еще h j_fy транскрипции ,
состоит в том , что к 5’- трифосфату концеh]h нуклеотида пре -мРНК присоединяется
5’- углерод N
7-метил -гуанозина . «Кэп » необходим для защиты молекулы РНК от
5’-3’- экзонуклеаз .
2. При транскрипции
зон ДНК , несущих ин -
формацию о белках ,
образуются гетероген -
ные ядерные РНК , по
размеру намного пре -
hkoh^ysb_ мРНК . Де -
ло в том , что из -за мо -
заичной структуры ге -
нов эти гетерогенные
РНК dexqZxl в себя
информатиgu_ (
экзо-
ны ) и неинформатиgu_
( интроны ) участки . При
особом процессе –
сплайсинге (англ .
splice – склеиZlv
klud ) происходит уда -
ление интронов и со -
хранение экзонов .

11
3. ПолиаденилироZgb_ – при помощи полиаденилат -полимеразы с использо -
Zgb_f молекул АТФ происходит присоединение к 3’- концу 100-200 аденилоuo нук -
леотидов , формирующих поли (А )- хhkl .
П РОЦЕССИНГ ПРЕДШЕСТВЕННИКА Р РНК
Предшест_ggbdb рРНК яeyxlky более крупными молекулами по сраg_gbx со
зрелыми рРНК
У прокариот большая прерибосомная 30S-РНК расщепляется специфичными
нуклеазами с образоZgb_f 5S-рРНК , 16S- рРНК, и 23S- рРНК.
У эукариот большая прерибосомная 45S-РНК расщепляется специфичными
нуклеазами с образоZgb_f 5,8S-рРНК, 18S- рРНК, и 28S- рРНК.
П РОЦЕССИНГ ПРЕДШЕСТВЕННИКА Т РНК
1. ФормироZgb_ на 3’- конце последоZl_evghklb Ц -Ц -А . Для этого у одних
пре -тРНК с 3’- конца удаляются лишние нуклеотиды до «обнажения » триплета Ц -Ц -А ,
у других идет присоединение этой последоZl_evghklb .
2. ФормироZgb_ антикодоноhc петли происходит путем сплайсинга и уда -
ления интрона в средней части пре -тРНК .
3. Модификация нуклеотидов путем дезаминироZgby ,
метилироZgby, hk -
станоe_gby . Например , образоZgb_ псе^hmjb^bgZ и дигидроуридина .
РЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ
П РОКАРИОТЫ
Регуляция биосинтеза белка у прокариот осущестey_lky на уроg_ транскрип -
ции мРНК . В настоящее j_fy принята теория оперона , сформулироZggZy Франсуа
Жакобом и Жако Моно . В осно_ теории лежат следующие понятия :
• конституитиgu_ ферменты – те, которые присутстmxl в клетках k_]^Z , неза -
bkbfh от ее актиghklb
• индуцибельные ферменты – те, которые синтезируются при пояe_gbb
субстра -
та
• оперон – группа тесно сyaZgguo между собой генов (несколько структурных ге -
нов и один ген -оператор ), которые регулируют образоZgb_ ферментов в орга -
низме .
• ген -регулятор – ген , регулирующий работу оперона , не oh^ysbc в его состав .
Лактозный оперон
При изучении E.coli было замечено , что актиghklv одного из ферментов катабо -
лизма лактозы низка , если в среде имеется глюкоза . При отсутстbb же глюкозы и

12
при наличии лактозы актиghklv фермента резко поurZ_lky . На осноZgbb этих
наблюдений была предложена схема регуляции оперона по механизму индукции .
В отсутстb_ лактозы актиguc белок -репрессор сyauается с оператором и
блокирует синтез мРНК , кодирующей ферменты катаболизма лактозы . В результате
эти ферменты не образуются .
Если глюкозы нет , и есть лактоза , то последняя сyauается
с белком -
репрессором и модифицирует его , не позheyy сyaZlvky с геном -оператором . Это
позhey_l РНК -полимеразе считыZlv информацию , от_qZxsmx за синтез фер -
ментов катаболизма лактозы , и синтезироZlv мРНК .
Таким образом , лактоза яey_lky индуктором транскрипции .
Триптофаноuc оперон
ФункционироZgb_ триптофанового оперона , в некотором смысле , протиhih -
ложно работе лактозного . В данном случае , в отличие от лактозного оперона , белок -
репрессор синтезируется в неактиghf состоянии и не может заблокироZlv транс -
крипцию генов , кодирующих ферменты синтеза триптофана . Синтез аминокислоты
будет в клетке продолжаться до тех пор , пока в среде не появится триптофан .
Триптофан
соединяется с белком -репрессором и актиbjm_l его . Далее такой
актиguc комплекс присоединяется к гену -оператору и блокирует транскрипцию . Та -
ким образом , при наличии триптофана в среде , прекращается его gmljbde_lhqguc
синтез , экономятся ресурсы и энергия бактериальной клетки .
В этом случае триптофан яey_lky репрессором транскрипции . Регуляция осу -
щестey_lky по механизму репрессии .

13
Э УКАРИОТЫ
Сущест_ggh_ усложнение эукариотических организмов поe_deh за собой появ -
ление новых способов регуляции актиghklb матричных биосинтезов :
Амплификация – это у_ebq_gb_ количестZ генов , точнее многократное копи -
роZgb_ одного гена . Естест_ggh , k_ полученные копии раghagZqgu и одинакоh
актиgh обеспечиZxl транскрипцию .
Например , протиhhimohe_ый препарат метотрексат препятстm_l работе ди -
гидрофолатредуктазы , фермента , необходимого для синтеза дезоксирибонуклеоти -
дов . При
этом в опухолеuo клетках происходит амплификация гена этого фермен -
та , что приh^bl к многократному у_ebq_gbx синтеза дигидрофолатредуктазы и
неhkijbbfqbости опухолеuo клеток к метотрексату .
Энхансеры (англ . to enhance - усилиZlv) – участки ДНК в 10-20 пар осноZgbc ,
способные значительно усилиZlv экспрессию генов той же ДНК . В отличие от про -
моторов они значительно удалены от транскрипционного участка
и могут распола -
гаться от него в любом напраe_gbb (к 5’- концу или к 3’- концу ). Сами энхансеры не
кодируют какие -либо белки , но способны сyauаться с регуляторными белками .
Сайленсеры (англ . silence - молчание) – участки ДНК , в принципе схожие с эн -
хансерами , но они способны замедлять транскрипцию генов , сyauаясь с регуля -
торными белками .
Перестройка генов
. Нуклеотидные последоZl_evghklb , кодирующие белкоmx
молекулу могут оказаться разделенными на отдельные сегменты , не связанные ме -
жду собой . Например , иммуноглобулины состоят из тяжелой и легкой цепей , каждая
из которых dexqZ_l собст_ggu_ ZjbZ[_evgmx и константную части . Сущестm_l
множестh ZjbZglh\ как ZjbZ[_evghc , так и константной частей . Генетическая
информация об этих ZjbZglZo локализоZgZ подчас в
разных хромосомах . При
дифференцироd_ В -лимфоцитов значительно удаленные сегменты генетического
материала переносятся и группируются рядом – происходит генетическая реком -
бинация .
Процессинг мРНК – некоторые пре -мРНК под_j]Zxlky разным ZjbZglZf
сплайсинга (альтернатиguc сплайсинг ) в результате чего образуются разные
мРНК , и соот_lklенно , белки с разной функцией . Примером может служить обра -
зоZgb_ двух типов тяжелых цепей
IgM в В -лимфоцитах , один из которых удержиZ -
ет IgM на мембране , другой позhey_l антителу нормально секретироZlvky наружу .
Изменение стабильности мРНК – чем ur_ продолжительность жизни мРНК в
цитозоле клетки , тем больше соот_lklующего белка наработается . Например , ус -
таноe_gh , что при наличии пролактина в клетках молочной железы j_fy полужиз -
ни мРНК белка казеина значительно
у_ebqbается , а эстрадиол продлеZ_l j_fy
полужизни мРНК белка bl_eeh]_gbgZ в десятки раз .
Транспорт из ядра в цитоплазму –

Л ЕКАРСТВЕННОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ
1. Гетероциклические соединения доксорубицин , дауномицин и
актиномицин D обладают способностью интеркалироZlv (kljZbаться в молеку -
лу ДНК ) между дmfy соседними парами осноZgbc Г -Ц . В результате hagbdZ_l
препятствие для дb`_gby РНК -полимеразы («заедание молнии ») и останоdZ
транскрипции .
2. Рифампицин сyauается с β -субъединицей РНК -полимеразы прокариот и
ингибирует ее . Благодаря такой избирательности дейстby
рифампицин дейстm_l
только на бактерии и яey_lky препаратом для лечения туберкулеза .

14
3. α-Аманитин , октапептид , _s_klо бледной поганки (Amanita phalloides) бло-
кирует РНК -полимеразу II эукариот и предотjZsZ_l продукцию мРНК .
Л ЕКАРСТВЕННАЯ АКТИВАЦИЯ
АктиZpby транскрипции используется в клинике намного реже и заключается в
применении аналогов стероидных гормонов для достижения анаболического эффек -
та в органе -мишени (см тему "Гормоны "/"Механизм дейстby стероидных гормонов ").
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КОД
Биологический код – это способ переh^Z четырехзначного языка нуклеотидов в
дZ^pZlbagZqguc язык аминокислотной последоZl_evghklb .
С ВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКОГО КОДА :
Триплетность – три нуклеотида формируют кодон , кодирующий аминокислоту .
Всего насчитыZxl 61 кодон .
Специфичность (или однозначность ) – каждому кодону соот_lklует только
одна аминокислота .
Вырожденность – одной аминокислоте может соот_lklоZlv несколько кодо -
нов .
Уни_jkZevghklv – биологический код одинаков для k_o b^h\ организмов на
Земле (однако в митохондриях млекопитающих есть исключения ).
Колинеарность – последоZl_evghklv кодонов соот_lklует последоZl_evgh -
сти аминокислот в
кодируемом белке .
НеперекрыZ_fhklv – триплеты не накладыZxlky друг на друга , располагаясь
рядом .
Отсутствие знаков препинания – между триплетами нет дополнительных нук -
леотидов или каких -либо иных сигналов . При синтезе белка считыZgb_ кодонов
идет последоZl_evgh , без пропусков или haратов назад .
Однонапраe_gghklv – ???

15
АДАПТОРНАЯ РОЛЬ ТРАНСПОРТНЫХ РНК
Транспортные РНК яey_lky единст_gguf посредником между 4-х бук_gghc
последоZl_evghklvx нуклеиноuo кислот и 20- ти бук_gghc последоZl_evghklvx
белков . Именно от наличия того или иного антикодона в тРНК заbkbl , какая амино -
кислота dexqblky в белкоmx молекулу , т.к . ни рибосома , ни мРНК не узнают ами -
нокислоту .
Присоединение аминокислоты к тРНК осущестey_lky ферментом аминоацил -
тРНК-синтетазой , имеющей специфичность одноj_f_ggh к дmf соединениям : ка -
кой -либо аминокислоте и соответстmxs_c ей тРНК .
Так как сущестm_l около 60 различных тРНК , то некоторым аминокислотам со -
от_lklует д_ или более тРНК . Транспортные РНК , способные присоединять одну
и ту же аминокислоту назыZxl изоакцепторными
БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ
После считыZgby информации с ДНК и переноса ее на матричную РНК начина -
ется синтез белков . Каждая зрелая мРНК несет информацию только об одной поли -
пептидной цепи . Если клетке необходимы другие белки , то необходимо транскриби -
роZlv мРНК с иных участков ДНК .
Биосинтез белков или трансляция происходит на рибосомах , gmljbde_lhqguo
белоксинтезирующих органеллах , и
dexqZ_l 5 ключеuo элементов :
• матрица – матричная РНК
• растущая цепь – полипептид
• субстрат для синтеза – 20 протеиногенных аминокислот
• источник энергии – ГТФ
• ферменты – рибосомальные белки и рРНК
Выделяют три осноguo стадии трансляции : инициация , элонгация , терминация .

16
И НИЦИАЦИЯ
Для инициации необходимы мРНК , ГТФ , малая и большая субъединицы рибосо -
мы , три белкоuo фактора инициации (ИФ -1, ИФ-2, ИФ-3), метионин и тРНК для ме -
тионина
В начале этой стадии формируются дZ тройных комплекса : перuc – мРНК , ма -
лая субъединица , ИФ -3; lhjhc – мет -тРНК , ИФ -2, ГТФ . После их объединения и
присоединения большой субъединицы начинается
стадия элонгации .

17
Э ЛОНГАЦИЯ
Для этой стадии необходимы k_ 20 аминокислот , тРНК для k_o аминокислот ,
белкоu_ факторы элонгации , ГТФ . Элонгация предстаey_l собой циклический
процесс , поlhjyxsbcky столько раз , сколько аминокислот необходимо dexqblv в
полипептидную цепь . Удлинение цепи происходит со скоростью примерно 20 амино -
кислот в секунду .

18
Т ЕРМИНАЦИЯ
Синтез белка будет продолжаться до тех пор , пока рибосома не достигнет на
мРНК особых терминирующих кодонов – стоп -кодонов УАА , УАГ , УГА . Данные три -
плеты не кодируют ни одной из аминокислот , их также назыZxl нонсенс -кодоны .
Кроме стоп -кодонов для окончания синтеза белка требуются ГТФ и белкоu_ факто -
ры терминации , которые последоZl_evgh
катализируют
1. Гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК
2. Отделение от П -участка последней , уже пустой , тРНК ,
3. Диссоциацию рибосомы .
П ОЛИРИБОСОМЫ
По причине того , что продолжительность жизни матричной РНК не_ebdZ , перед
клеткой стоит задача использоZlv ее максимально эффектиgh , т.е . получить мак -
симальное количестh «белкоuo копий ». Для достижения этой цели на каждой
мРНК может располагаться не одна , а несколько рибосом , klZxsbo последоZ -
тельно друг за другом и синтезирующих пептидные цепи . Такие образоZgby
назы -
Zxlky полирибосомы .
ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ
БЕЛКОВ
Чаще k_]h в результате трансляции полипептидные цепи образуются в неак -
тиghc форме , поэтому необходимы дополнительные изменения – процессинг .
К ним относятся :
1. Удаление с N- конца метионина или даже нескольких аминокислот специфич -
ными аминопептидазами ;
2. ОбразоZgb_ дисульфидных мостиков между остатками цистеина ;
3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи , как в случае с инсу -
лином
или протеолитическими ферментами ЖКТ ;
4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам :
• фосфорной кислоты – фосфорилироZgb_ по сер , тре , тир используется при ре -
гуляции актиghklb ферментов или для сyaания ионов кальция

19
• карбоксигруппы – при участии blZfbgZ К происходит γ -карбоксилироZgb_ глу -
тамата в соста_ протромбина , прокон_jlbgZ , фактора Стюарта , Кристмаса , это
позhey_l сyaZlv ионы кальция при инициации с_jluания кроb .
• метильной группы – метилироZgb_ аргинина и лизина в соста_ гистонов ис -
пользуется для регуляции актиghklb генома
• гидроксильной группы – образоZgb_ гидроксипролина и гидроксилизина необ
-
ходимо для созреZgby молекул коллагена
• йода – в тиреоглобулине присоединение йода необходимо для образоZgby
предшественников тиреоидных гормонов йодтиронинов .
• углеh^guo остатков – гликироZgb_ требуется при синтезе гликопротеинов
5. Включение простетической группы :
• гема – при синтезе гемоглобина , миоглобина , цитохромов , каталазы
• blZfbgguo коферментов – биотина , ФАД , пиридоксальфосфата и т .п .
6. Объединение протомеров в
единый олигомерный белок , например , гемогло -
бин , лактатдегидрогеназа .
ФОЛДИНГ БЕЛКОВ
Фолдинг – это процесс сhjZqbания полипептидной цепи в праbevgmx про -
странст_ggmx структуру . Для обеспечения фолдинга используется группа kihfh -
гательных белков под назZgb_f шапероны (chaperon, франц. – спутник ). Они пре -
дотjZsZxl aZbfh^_cklие ноhkbgl_abjhанных белков друг с другом , изолируют
гидрофобные участки белков от цитоплазмы , способстmxl переходу lhjbqghc
структуры в третичную .
При нарушении функции шаперонов и отсутстbb
фолдинга в клетке формируют -
ся белкоu_ отложения – разbается амилоидоз . НасчитыZxl около 15 ZjbZg -
тов амилоидоза .
ЛЕКАРСТВЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
1. ИнактиZpby факторов инициации :
• интерферон активирует gmljbde_lhqgu_ протеинкиназы , которые , в сhx оче -
редь , фосфорилируют белковый фактор инициации ИФ -2 и подаeyxl его актив -
ность .
2. Нарушение кодон -антикодоноh]h aZbfh^_cklия :
• стрептомицин присоединяется к малой субъединице и uauает ошибку считы -
Zgby перh]h основания кодона .
3. Нарушение элонгации :
• тетрациклины блокируют А -центр рибосомы и лишают ее способности сyau -
Zlvky с аминоацил -тРНК
• леhfbp_lbg сyau\Z_lky с 50S- частицей рибосомы и ингибирует пептидил -
трансферазу
• эритромицин сyauается с 50S- частицей рибосомы и ингибирует транслоказу
• пуромицин по структуре схож с тирозил -тРНК , oh^bl в А -центр рибосомы и
участm_l в пептидилтрансферазной
реакции , образуя сyav с имеющимся пепти -
дом . После этого комплекс пуромицин -пептид отделяется от рибосомы , что оста -
наebает синтез белка .

20
ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ
В результате того , что каждый ген у чело_dZ имеется в дmo копиях (аллелях ),
может под_j]Zlvky мутациям (замена , делеция , klZка ) и рекомбинациям , серьез -
но не затрагиZxsbf функцию кодируемого белка , то hagbdZ_l полиморфизм ге -
нов , и, соот_lklенно , полиморфизм белков . Возникают целые семейстZ родст -
_gguo белков , обладающих схожими , но не одинакоufb сhcklами и функцией
.
Например , сущестm_l около 300 разных типов гемоглобина , часть из них яey -
ется необходимой на разных этапах онтогенеза : например , HbE – эмбриональный ,
образуется в перu_ месяцы разblby , HbF – фетальный , необходим на более
поздних сроках разblby плода , HbA и HbA2 – гемоглобин ajhkeuo . Разнообразие
обеспечиZ_lky разным набором глобиноuo цепей : в гемоглобине E присутствуют
2 α и 2 ε цепи , в HbF – 2 α- и
2 γ- цепи , в Hb А – 2 α- и 2 β-цепи , в Hb А2 – 2 α- и 2 δ-цепи .
Группы кроb АВО заbkyl от строения особого углеh^Z на мембране эритро -
цитов . Лица с группой кроb А 0 на эритроците имеют олигосахарид с присоединен -
ным к нему N-ацетилгалактозамином , с группой кроb В 0 – олигосахарид с галакто -
зой , 00 – имеют
только «чистый » олигосахарид . АВ – оба b^Z сахаридов . Такие раз -
личия обуслоe_gu разной специфичностью и актиghklvx фермента гликозил -
трансферазы , способного модифицироZlv исходный олигосахарид .
Белки глаgh]h комплекса гистосоf_klbfhklb обеспечиZxl транспланта -
ционную несоf_klbfhklv тканей . Они обладают чрезuqZcgh ukhdbf полимор -
физмом и насчитыZxl несколько миллионов аллелей этих белков . Благодаря тако -
му разнообразию каждый чело_d обладает
практически уникальным набором алле -
лей .
α
1– Антитрипсин –
X