Până în prezent, sa crezut că ribozomii de bacterii și eucariote recunosc semne complet diferite de inițiere a sintezei proteinelor, dar recent a fost posibil să se găsească un exemplu de semnal care poate fi recunoscut de ambele. Acest semnal universal este locul de aterizare a ribozomului intern (IRES), un fragment de reglare structurat al regiunii 5 'netranslatate a ARNm și eucariotelor virale.
Figura 1. Compararea structurilor ribozomilor bacterieni și eucariotici Mai sus, sunt prezentate subunități mici ale ribozomilor, de la partea inferioară - cele mari. Centrele funcționale ale ribozomului: A - aminoacil, P - peptidil transferază, E - site de ieșire. Imaginea din [1].
Individualitatea fiecărei celule este asigurată de setul său de proteine, sinteza cărora este ocupată de ribozomi - mașini moleculare formate din ARN și proteină. Reprezentanții celor două domenii ale organismelor vii - bacterii și eucariote - ribozomi sunt aranjați într-un mod surprinzător de similar (Figura 1) și chiar și conformația se schimbă în același proces de traducere. Cu toate acestea, ei recunosc semnale complet diferite pe moleculele de matrice ARN. "Instrucțiuni" pe care le-au citit în timpul sintezei proteinelor.
Ribosomii de bacterii recunosc o anumită secvență de nucleotide ARN, numită secvența Shine-Dalgarno. Ribosomul bacterian se leagă de el, deoarece în ARN-ul ribozomal 16S există o secvență complementară de "anti-Shayna-Dalgarno" și continuă să sintetizeze proteina.
Ribosomii eucariotelor recunosc o structură complet diferită - cap (limbă engleză - capac) - guanozină metilată. legat prin grupul trifosfat cu capătul 5 'al ARN *. Astfel de structuri există numai în ARN eucariot, iar ribozomii bacteriilor nu sunt capabili să recunoască acest semnal. Ribosomii ribosomi, la rândul lor, nu atrag secvența bacteriană Shine-Dalgarno. Astfel de diferențe de gust par a fi puțin neașteptate, având în vedere cum se aseamănă ribozomii de bacterii și eucariote. Cu toate acestea, oamenii de stiinta au reusit inca sa gaseasca un exemplu de semnal de pornire, pentru a gusta ambele.
* - funcții de reglementare în timpul translatării efectuează nu numai 5 „, ci și capătul 3 'al ARNm - poli (A) coadă, dar, de asemenea, la poli (U) -«paj»«mRNKaaaauu»[2]. Ed.
Virușii, de regulă, "lumină de călătorie", salvând doar un set limitat de gene cele mai necesare. Ei nu codifică propriul aparat de sinteză a proteinelor, prin urmare, virușii sunt delegați la celula care a fost infectată cu sarcina onorabilă de a produce proteinele lor. Cu toate acestea, ribozomii eucariote vor sintetiza proteine bazate numai pe acele ARN care au un cap la capătul lor. Prin urmare, unii viruși codifică enzimele care își închid ARN-urile, astfel încât celulele le iau ca atare. Alți viruși ajung chiar și la furtul de "capace", tăind capacul de la ARN celular și cusând pe propriile lor. Și unii au venit cu „cheie master“ la ribozomii eucariotelor, care nici măcar nu încearcă să se deghizează sub capac, dar încearcă să mimeze alte părți interesate importante de traducere - molecula ARNt. Fiecare tARN aduce cu el un anumit aminoacid, pe care ribozomul îl adaugă lanțului de proteine în creștere. Astfel, ARN-ul viral poate conține un fragment foarte asemănător unui astfel de purtător de aminoacizi. Această „depozitată“ fragment compact numit Ires, este inclus în ribozom, după care poate începe sinteza Cap-independent „conform instrucțiunilor de ARN, la care o parte din“ fixată „[3]. IRES, spre deosebire de cap, nu trebuie să fie la sfârșitul ARN, astfel încât ribozomul eucariot să o recunoască. Este IRES, așa cum au învățat oamenii de știință, sunt capabili să recunoască și ribozomii bacterieni.
Figura 2. Activitatea a două luciferaze. gena din care unul (albastru) este integrat într-un vector după site-ul „normal“ ribozom bacteriene legare (ShineDalgarno secvență), iar celălalt (galben) - după un virus eucariot Ires. a - Secvența Shine-Dalgarno este intactă - ambele luciferază sunt sintetizate; b) Secvența bacteriană este "ruptă" - sinteza luciferazei "galbene" (din semnalul virusului) merge de 10 ori mai activ, deoarece concurența dintre semnalele pentru ribozom a scăzut. Imaginea din [1].
ARN intergenicâ Ires virus intestinal bug Plautia stali (PSIV) fără semne de secvență Shine-Dalgarno, așa cum sa dovedit, poate servi ca instrucțiuni pentru sinteza proteinelor în bacterii (Fig. 2). La aceleași ribozomi ai reprezentanților din diferite domenii, aceleași IRES s-au conectat puțin diferit. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece cu ribozomul eucariot, IRES se leagă prin proteine care pur și simplu nu există în ribozomul bacterian. Integritatea structurală a IRES a fost, totuși, necesară în ambele cazuri, iar o încălcare a structurii IRES a făcut imposibilă ca aceasta să se lege de ribozomii bacterieni.
Studiul IRES a complexelor cu bacterii și ribozomi eucariote au arătat că complexele, care sunt formate în bacterii, este foarte instabil, spre deosebire de complecși cu ribozomi eucariote. Având în vedere că IRES funcționează în continuare pentru bacterii, se poate presupune că pur și simplu o face diferit decât în celulele eucariote. Când IRES funcționează cu ribozomul eucariot, sinteza proteică începe direct din ea - adică, IRES servește ca începutul instrucțiunilor pentru sinteza proteinelor. Codonul de start (tripletul nucleotidelor ARN, de obicei AUG, cu care începe traducerea) nu este necesar în acest caz nici în IRES, nici după acesta. În bacterii, după cum sa dovedit, același IRES acționează diferit. Este necesar, se pare, pentru a atrage ribozomului, sinteza proteinelor, dar nu începe cu ea, și cu codonul start, care trebuie să fie situată chiar în aval de catena de ARN. Distanța nu este foarte importantă, poate varia între 13 și 15 nucleotide. Dacă, înainte de codonul de start al instrucțiunii, adăugați încă un codon de pornire, deplasat în raport cu cadrul său de citire. eficiența sintezei de la codonul de start va începe să scadă, dar nu prea mult. Adică, ribozomul bacterian, prin contactarea IRES, caută un codon de start undeva lângă el, dar nu toate.
Interacțiunea ribozomului bacterian cu IRES viral nu a fost atât de bine coordonată ca și virusul eucariot, la care virusii "s-au înfășurat" mult timp. Cu toate acestea, sa dovedit că bacteriile pot iniția, de asemenea, sinteza proteinelor într-un ARN special structurat. Se poate presupune că un astfel de mecanism de inițiere a traducerii este cel mai vechi și poate fi folosit de reprezentanți ai diferitelor grupuri de organisme vii.
Simularea inițiere a translației mediată de cap și IRES.
literatură
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: