ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ТРАНСПОРТНЫЕ РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ТРАНСПОРТНЫЕ РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (тРНК, трансферные РНК, адапторные РНК), низкомолекулярные РНК, осуществляющие перенос аминокислотных остатков к матричной РНК (мРНК) при трансляции (синтезе полипептидяой цепи на мРНК-матрице в рибосомах).

Присутствуют в цитоплазме и митохондриях. Цитоплаз-матич. тРНК состоят из одной полирибонуклеотидной цепи, включающей 74-95 нуклеотидных остатков (мол. м. 24-31 тыс.), митохондриальные тРНК немного короче. Для всех молекул тРНК характерно присутствие остатка фосфорной к-ты на 5'-конце (см. Нуклеиновые кислоты) нуклеотидной цепи (фосфорилирован 5'-гидроксил), наличие последовательности ССА—ОН (С-остаток цитидина, А-аденозина) на 3'-конце и неск. консервативных нуклеотидных остатков, рассеянных вдоль цепи и занимающих во всех тРНК одни и те же положения.

Отличит. особенность тРНК-присутствие в молекуле минорных нуклеозидов (миноров), общее число разновидностей к-рых в разных тРНК св. 50, а в одной молекуле тРНК их доля может достигать 25%. Они образуются путем метилирования, гидрирования и др. превращений обычных нуклеотидных звеньев в ходе посттранскрипц. модификации тРНК под действием соответствующих ферментов. Большинство миноров влияет на стабильность пространственной структуры и(или) на адапторную ф-цию тРНК-способность каждой тРНК узнавать свой кодон (участок мРНК из трех нуклеотидных остатков, кодирующий определенную аминокислоту; см. Генетический код). На присоединение к тРНК аминокислот (акцепторную ф-цию) миноры, как правило, не влияют.

Более половины пуриновых и пиримидиновых оснований тРНК с помощью водородных связей образуют внутрицепо-чечные пары по принципу комплементарности (A-U, G-C, G-U; U и G-соотв. остатки уридина и гуанозина), формируя 4 двухспиральных участка. Эти короткие спирали чередуются с участками неспаренных оснований, в результате чего нуклеотидная цепь образует 3 петли. Таким образом формируется вторичная структура, получившая назв. клеверного листа (см. рис.). В ней выделяют: акцепторную ветвь (стебель, черешок) с универсальной 3'-концевой последовательностью, служащей акцептором (местом прикрепления) остатка аминокислоты; дигидроуридиловую ветвь (шпильку), варьирующую по числу входящих в ее состав нуклеотидов и содержащую до 3 остатков дигидро-уридина (DHU); антикодоновую ветвь (шпильку) с петлей в 7 нуклеотидных остатков, в центре к-рой находится анти-кодон (тринуклеотид, комплементарный кодону мРНК и обусловливающий специфичность тРНК к этому кодону); тимидилпсевдоуридиловую ветвь, или Ty-шпильку, содержащую минорные нуклеозиды риботимидин и псевдоури-дин.

Кроме того, у всех тРНК между Ty-шпилькой и акцепторным стеблем имеется вариабельная петля (V-петля). Число составляющих ее нуклеотидов у разл. тРНК варьирует от 3 до 20. Если петля длинная, то формируется дополнит. пятый двухспиральный участок тРНК, как, напр., у дрожжевых тРНКSer и тРНКLeu (в верхнем индексе-условные обозначения аминокислот, к к-рым специфичны данные тРНК; букв. обозначения см. в ст. Аминокислоты).

4124-6.jpg

Нуклеотидная последовательность и вторичная структура дрожжевой алани-новой тРНК; линии между антипараллельными участками обозначают водородные связи между комплементарными парами оснований (р-остаток фосфорной к-ты); молекула содержит семь минорных нуклеозидов: y-псевдо-уридин, 1-инозин, Т-риботимидин. DHU-5,6-дигидроуридин, m1I-1-метили-нозин, m1G-1-метилгуанозин, m2G-N2-диметилгуанозин: 1-акцепторная ветвь, 2-Тy-шпилька, S-V-петля, 4-антикодонная ветвь, 5-дигидроуриди-ловая ветвь.

Все тРНК имеют сходную пространственную укладку цепи, напоминающую лат. букву L. Акцепторная и тими-дилпсевдоуридиловая ветви расположены по одной оси, формируя непрерывную двойную спираль, состоящую из 12 пар нуклеотидных остатков; антикодоновая и дигидроури-диловая ветви располагаются также по одной оси, формируя вторую двойную спираль, включающую 9 пар нуклеотидных остатков. Эти два спиральных участка располагаются под углом ок. 90° друг к другу. Трехмерная структура поддерживается нековалентными связями между Ty- и DHU-шпильками, а также др. взаимод., в т.ч. с ионами Mg2+. Конформация тРНК в р-ре в целом соответствует ее конформации в кристалле. Важная особенность структуры тРНК заключается в том, что антикодон, находящийся в центре полинуклеотидной цепи и на одном из концов "L", доступен для контактов с мРНК.

В присут. АТФ, ионов Mg2+ и аминоацил-тРНК-синтетаз к группе 3'-ОН 3'-концевого аденозина тРНК присоединяется остаток аминокислоты с образованием аминоацил-тРНК. Аминоацил-тРНК в рибосоме с помощью антико-дона комплементарно связывается с соответствующим ко-доном мРНК. тРНК, акцептирующие разл. аминокислоты, имеют разные последовательности оснований, благодаря чему синтетазы легко их узнают. Через взаимод. кодон-антикодон осуществляется перевод нуклеотидной последовательности мРНК в специфич. аминокислотную Последовательность синтезируемой полипептидной цепи.

Ошибка в узнавании аминокислоты своей тРНК при синтезе аминоацил-тРНК не может быть исправлена на последующих этапах белкового синтеза; последовательность аминокислотных остатков в синтезируемой полипептидной цепи определяется мРНК и аминоацил-тРНК, взаимодействующими в рибосоме, а не природой аминокислотного остатка, связанного с тРНК. Для большинства тРНК с короткой V-петлей важную роль при взаимном узнавании фермента и тРНК играет антикодон, для тРНК с длинной V-петлей-двухспиральные участки. При узнавании происходят взаимные конформац. изменения тРНК и фермента.

Как правило, каждая аминокислота имеет неск. соответствующих ей разновидностей тРНК, незначительно различающихся по первичной структуре и наз. изоакцептор-ными; их подразделяют на мажорные (доминирующие) и минорные (малочисленные). Структурные различия обусловлены заменами неск. нуклеотидов (или пар нуклео-тидов) в разл. частях молекулы (в т.ч. в антикодоне) и существенно не отражаются на укладке цепей. Для считывания разных кодонов мРНК, соответствующих одной и той же аминокислоте, используются изоакцепторные тРНК с разными антикодонами. Для мн. аминокислот число соответствующих им изоакцепторных тРНК с разными антикодонами гораздо меньше, чем общее число кодонов (напр., 24 митохондриальных тРНК достаточно для узнавания 61-62 смысловых кодонов мРНК). Из этого следует, что одна и та же тРНК может узнавать неск. кодонов, кодирующих одну и ту же аминокислоту, но различающихся по одному нуклеотиду.

Число генов, кодирующих тРНК для одной и той же аминокислоты, может различаться у разных организмов более чем на порядок. Общее число генов тРНК в разл. организмах сильно варьирует (напр., у кишечной палочки Escherichia coli их ок. 70, у шпорцевой лягушки Xenopus laevis ок. 7 тыс., у человека св. 1 тыс.). При транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице) генов тРНК с помощью фермента РНК-полимеразы III образуются предшественники тРНК (пре-тРНК). Дальнейшее их превращение в тРНК включает ряд ферментативных р-ций, приводящих к уменьшению размеров молекул и модификации нек-рых нуклеозидов. В-генах тРНК эукариот функционально важный 3'-концевой триплет не кодирован-он достраивается посттранскрипционно с помощью фермента тРНК-нуклео-тидилтрансферазы.

Помимо акцепторно-адапторной ф-ции в белковом синтезе, мн. тРНК выполняют роль затравки при обратной транскрипции (синтезе ДНК на РНК-матрице) благодаря комплементарности 3'-конца тРНК (17-20 нуклеотидов) и участка РНК ретровирусов, а также др. ретротранспозонов. На 3'-концах РНК мн. вирусов растений присутствуют тРНК-подобные структуры, обладающие акцепторной активностью. Нек-рые тРНК участвуют в биосинтезе пеп-тидогликанов (компонентов внеш. оболочки нек-рых бактерий), в переносе аминокислот через внеш. мембрану клеток, в регуляции биосинтеза ряда аминокислот, в посттрансляционной модификации белков (перенос аминокислотного остатка от аминоацил-тРНК на N-конец полипептидной цепи под действием ферментов аминоацил-тРНК-протеин трансфераз), а также во внутриклеточной деградации белков. Имеются данные об участии тРНК как кофактора в р-ции восстановления глутаминовой к-ты при биосинтезе хлорофилла. Успехи в изучении структуры и функции тРНК сыграли исключит. роль в понимании общих принципов структурной организации нуклеиновых к-т, в познании биосинтеза белков.

В 1955 Ф. Крик предсказал существование в клетках малых молекул, ковалентно связывающихся с помощью особых ферментов с аминокислотами и участвующих в адаптации (приспособлении) аминокислот к генетич. коду, записанному в нуклеотидной форме (т. наз. адапторная гипотеза). Такими молекулами оказались тРНК и "рН5-фер-менты", названные позднее аминоацил-тРНК-синтетазами. тРНК открыли в 1957 М. Хоглэнд, М. Стефенсон и П. Замеч-ник (США) и одновременно К. Огата и X. Нохара (Япония).

Впервые нуклеотидную последовательность тРНК установили в 1965 Р. Холли с сотрудниками (США) для дрожжевой тРНКАlа. За последующие 25 лет была расшифрована первичная структура сотен тРНК из разл. организмов (бактерии, дрожжи, млекопитающие и др.). В 1974 А. Рич с сотрудниками (США) и А. Клуг с сотрудниками (Великобритания) впервые с помощью рентгеноструктурного анализа установили трехмерную структуру дрожжевой тРНКРhе в кристалле. Позже трехмерные структуры нек-рых др. тРНК были расшифрованы в др. лабораториях.

тРНК-первые нуклеиновые к-ты, для к-рых была установлена сначала первичная, а затем трехмерная структура их молекул, что имело принципиальное значение для развития мол. биологии, химии прир. соединений и биоорг. химии.


===
Исп. литература для статьи «ТРАНСПОРТНЫЕ РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
»: Венкстерн Т. В., в кн.: Итоги науки и техники, сер. Молекулярная биология, т. 18, М., 1982, с. 49-109; Киселев Л. Л., Фаворова О. О., Лав-рик О. И., Биосинтез белков от аминокислот до аминоацил-тРНК, М., 1984; Спирин А. С., Молекулярная биология. Структура рибосом и биосинтез белка, М., 1986; Transfer RNA: Structure, properties and recognition, eds. P. Schimmel a. o., N.Y., 1979; Transfer RNA: biological aspects, eds. D. Soil a.o., N.Y., 1980; Schulman L., "Progr. Nucl. Acids, Res. and Mol. Biol.", 1991, v. 41, p. 23,


Страница «ТРАНСПОРТНЫЕ РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков