Регулирование белкового синтеза

MET

Рис.

Левая схема — разрез рибосомы плоскостью, перпендикулярной к иРНК, проходящей через вертикальный канал Кр иРНК здесь изображена маленьким кружком с перекрестием. На правом разрезе она видна, как узкая полоска, где кодоны отмечены черточками. Это — разрез плоскостью, проходящей через иРНК и оба канала. Из сопоставления разрезов видно, что горизонтальный канал имеет вытянутое вниз сечение. Вертикальный канал — круглый. Пронумерованные половинки эллипсов изображают молекулы тРНК. Их прямолинейные участки — антикодоны. Черная точка у вершины полуэллипса — аминокислота. Цепочка черных точек, выходящая из Ki — новосинтезированный фрагмент белка. Нижняя точка на этой цепочке — метионин, с которого начинался синтез белка.

Рибосома продвигается вдоль иРНК слева направо скачками — сразу на целый кодон. (Направление движения 5'-3'). Изображен момент, когда такой скачок только что закончился. Освободившаяся тРНК № 1 покидает рибосому. На тРНК № 2, находящейся в «сайте» П, сидит уже синтезированный фрагмент белка. На тРНК № 3 (в сайте А) — следующая аминоацил-тРНК. аа-тРНК № 4 только входит в канал Kg, она еще не сблизилась со «своим» кодоном.

Во время следующего скачка рибосомы вправо последняя аа-тРНК подойдет к этому кодону, «узнает» его и окажется в сайте А, в том положении, которое на рисунке занимает аа-тРНК № 3. В это же время весь фрагмент белка оторвется от тРНК № 2 и присоединится пептидной связью к аминокислоте, принесенной тРНК № 3, а сама эта тРНК уже окажется в сайте П — над вертикальным каналом К1 — в положении, которое на рисунке занимает тРНК № 2. Цепь белка удлинится тем самым на одно звено. «Отработавшая» тРНК № 2 оторвется от своего кодона и начнет выходить из рибосомы.

Теперь обратимся к проблеме генетического кода.

Напомню, что из 64-х триплетных кодонов в иРНК три кодона (УАА, УАГ и УГА) диктуют окончание синтеза белка и снятие рибосомы с иРНК. Остальные кодоны «значащие», то есть диктующие присоединение к синтезируемой цепи белка определенных аминокислот. Надо разобраться в этой «определенности». Мы знаем, что генетический код — вырожденный. 61 кодон иРНК распоряжается включением в белок всего 20-ти аминокислот. Было даже замечено, что на каждую аминокислоту приходится по 3 кодона. На самом деле распределение отнюдь не такое равномерное.

Аминокислоту лейцин определяет целых 6 кодонов (для простоты изложения не буду их перечислять). Такой же избыток кодонов обнаруживается для серина и аргинина. Пять аминокислот (Гли, Вал, Про, Ала и Тре) кодируются с четырехкратным избыт-ком. Изолейцину соответствуют 3 кодона. Для метионина существует только один кодон (АУГ). Такое же строгое соответствие имеет место для триптофана, У остальных девяти аминокислот имеется по 2 кодона.

У четырехкратно, трехкратно и двукратно вырожденных кодонов наблюдается различие только в последнем (считая по направлению движения рибосомы), третьем нуклеотиде кодона. Нередко предполагают, что этот нуклеотид не играет существенной роли и . 41 кодон «соглашается» с таким пренебрежением. Для «шестикратного вырождения» четырех нуклеоти-дов, которые могут занимать третье положение в кодоне, уже недостаточно. Для Арг и Лей приходится дополнительно признать несущественность и первого нуклеотида их кодонов. Еще хуже обстоит дело с серином. Два из его шести кодонов отличаются от остальных четырех уже в первом и втором йуклеотидах. Что-то слишком много несущественного! Природа этого не терпит.