Аминоацил-тРНК синтетазата (ARSase) е синтетазен ензим, който катализира образуването на аминоацил-тРНК в реакцията на естерификация на определена аминокиселина със съответната тРНК молекула. Всяка аминокиселина има своя собствена аминоацил-тРНК синтетаза. ARSases гарантират, че нуклеотидните триплети на генетичния код (tRNA антикодон) съответстват на аминокиселините, вмъкнати в протеина, и по този начин гарантират правилното разчитане на генетичната информация от иРНК по време на синтеза на протеин върху рибозомите. Повечето APC-ази се състоят от 1, 2 или 4 идентични полипептидни вериги. Молекулното тегло на полипептидните вериги е 30-140 хил. Много APC-ази съдържат два активни центъра. Има 3 парцела. 1-вото място няма специфичност, същото е за всички ензими, това е мястото на прикрепване на АТФ. П-тото място има строга специфичност, тук е прикрепен определен AK, според който ARSase се нарича, например, ако свързва метионин, тогава се нарича метионил-t-RNA синтетаза. sh-тото място също е строго специфично място, то може да се свърже само с определена t-RNA. По този начин ензимът е необходим за разпознаването на аминокиселини и tRNA.
Специфичността на реакциите, катализирани от APCases, е много висока, което определя точността на протеиновия синтез в жива клетка. Ако A. извърши погрешно аминоацилиране на tRNA с аминокиселина, подобна по структура, ще настъпи корекция чрез катализирана от същата APC-аза хидролиза на погрешната AK-tRNA до AA и tRNA. Цитоплазмата съдържа пълен набор от APCases, докато хлоропластите и митохондриите имат свои собствени APCases.
транспортна РНК. Структура, функции. Структурата на рибозомата.
Всички tRNAs имат общи черти както в тяхната първична структура, така и в начина, по който полинуклеотидната верига се нагъва във вторична структура поради взаимодействия между базите на нуклеотидните остатъци.
Първична структура на тРНК
tRNAs са относително малки молекули, дължината на тяхната верига варира от 74 до 95 нуклеотидни остатъци. Всички tRNAs имат един и същ 3'-край, изграден от два цитозинови остатъка и един аденозин (CCA-край).Това е 3'-терминалният аденозин, който се свързва с аминокиселинния остатък по време на образуването на аминоацил-tRNA. Краят на CCA е прикрепен към много tRNAs чрез специален ензим. Нуклеотидният триплет, комплементарен на аминокиселинния кодон (антикодон), се намира приблизително в средата на веригата на tRNA. Същите (консервативни) нуклеотидни остатъци се намират в определени позиции на последователността в почти всички видове tRNA. Някои позиции могат да съдържат или само пуринови, или само пиримидинови бази (те се наричат полуконсервативни остатъци).
Всички tRNA молекули се характеризират с наличието на голям брой (до 25% от всички остатъци) от различни модифицирани нуклеозиди, често наричани второстепенни. Те се образуват на различни места в молекулите, в много случаи добре дефинирани, в резултат на модификацията на обикновените нуклеозидни остатъци с помощта на специални ензими.
Вторична структура на тРНК
сгъването на веригата във вторична структура се получава поради взаимното допълване на участъците от веригата. Три фрагмента от веригата се допълват, когато са сгънати върху себе си, образувайки структури на фиби. В допълнение, 5-инчовият край е комплементарен към мястото близо до 3-инчовия край на веригата, с тяхното антипаралелно разположение; те образуват така нареченото акцепторно стъбло. Резултатът е структура, характеризираща се с наличието на четири стъбла и три бримки, която се нарича "детелина". Стъбло с примка образува клон. В долната част има клон на антикодон, съдържащ антикодон триплет като част от своя цикъл. Отляво и отдясно са клоните D и T, съответно наречени заради наличието на необичайните запазени дихидроуридин (D) и тимидин (T) нуклеозиди в техните бримки. Нуклеотидните последователности на всички изследвани tRNAs могат да бъдат нагънати в подобни структури. В допълнение към трите бримки на листата на детелина, в структурата на tRNA е изолирана и допълнителна или променлива бримка (V-loop). Размерът му се различава рязко при различните тРНК, вариращи от 4 до 21 нуклеотида, а по последни данни до 24 нуклеотида.
Пространствена (третична) структура на tRNA
Поради взаимодействието на елементите на вторичната структура се образува третична структура, която се нарича L-форма поради сходството с латинската буква L (фиг. 2 и 3). Чрез подреждане на основата, акцепторното стъбло и T стъблото на листата на детелина образуват една непрекъсната двойна спирала, а другите две стъбла образуват антикодона, а D стеблата друга непрекъсната двойна спирала. В този случай D- и T-примките се оказват близки и се закрепват заедно чрез образуване на допълнителни, често необичайни двойки основи. Като правило в образуването на тези двойки участват консервативни или полуконсервативни остатъци. Подобни третични взаимодействия също държат заедно някои други части от L-структурата
Основната цел на трансферната РНК (tRNA) е да достави активирани аминокиселинни остатъци до рибозомата и да осигури включването им в синтезираната протеинова верига в съответствие с програмата, написана от генетичния код в матрицата, или информация, РНК (иРНК).
Структурата на рибозомата.
Рибозомите са рибонуклеопротеинови образувания - един вид "фабрика", в която аминокиселините се сглобяват в протеини. Еукариотните рибозоми имат константа на утаяване от 80S и се състоят от 40S (малки) и 60S (големи) субединици. Всяка субединица включва рРНК и протеини.
Протеините са част от субединиците на рибозомата в количество от едно копие и изпълняват структурна функция, осигурявайки взаимодействие между иРНК и тРНК, свързани с аминокиселина или пептид.
В присъствието на иРНК субединиците 40S и 60S се комбинират, за да образуват пълна рибозома, чиято маса е около 650 пъти по-голяма от тази на молекулата на хемоглобина.
Очевидно рРНК определя основните структурни и функционални свойства на рибозомите, по-специално осигурява целостта на рибозомните субединици, определя тяхната форма и редица структурни характеристики.
Обединяването на голямата и малката субединици се случва в присъствието на информационна (информационна) РНК (мРНК). Една тРНК молекула обикновено комбинира няколко рибозоми като низ от мъниста. Такава структура се нарича полизома. Полизомите са свободно разположени в основната субстанция на цитоплазмата или прикрепени към мембраните на грубия цитоплазмен ретикулум. И в двата случая те служат като място за активен протеинов синтез.
Подобно на ендоплазмения ретикулум, рибозомите са открити само с помощта на електронен микроскоп. Рибозомите са най-малките от клетъчните органели.
Рибозомата има 2 центъра за свързване на tRNA молекули: аминоацил (A) и пептидил (P) центрове, в чието образуване участват и двете субединици. Заедно, А и Р центровете включват 2-кодонова иРНК област. По време на транслацията център А свързва aa-tRNA, чиято структура се определя от кодон, разположен в областта на този център. Структурата на този кодон кодира природата на аминокиселината, която ще бъде включена в растящата полипептидна верига. Р центърът е зает от пептидил-тРНК; tRNA, свързана с пептидна верига, която вече е била синтезирана.
При еукариотите има 2 вида рибозоми: „свободни“, намиращи се в цитоплазмата на клетките и свързани с ендоплазмения ретикулум (ER). Рибозомите, свързани с ER, са отговорни за синтеза на протеини "за износ", които влизат в кръвната плазма и участват в обновяването на ER протеините, мембраната на апарата на Голджи, митохондриите или лизозомите
Синтез на полипептидна молекула. иницииране и удължаване.
Протеиновият синтез е цикличен, многоетапен, зависим от енергията процес, при който свободните аминокиселини се полимеризират в генетично определена последователност за образуване на полипептиди.
Вторият етап от синтеза на матрични протеини, действителната транслация, която се случва в рибозомата, е условно разделена на три етапа: иницииране, удължаване и терминиране.
Посвещение.
ДНК последователност, която се транскрибира в единична иРНК, започваща със сканиране в 5' края и завършваща с терминатор в 3' края, е транскрипционна единица и съответства на концепцията за "ген". Контролът на генната експресия може да се извърши на етапа на транслация - иницииране. На този етап РНК полимеразата разпознава промотора, 41-44 bp фрагмент. Транскрипцията се извършва в посока 5`-3` или отляво надясно. Последователностите, разположени вдясно от началния нуклеотид, от които започва синтеза на тРНК, са обозначени с числа със знак + (+1,+2..) и тези вляво със знак - (-1,-2) . Така областта на ДНК, към която се прикрепя ДНК полимераза, заема област с координати приблизително от -20 до +20. Всички промотори съдържат еднакви нуклеотидни последователности, които се наричат консервативни. Такива последователности служат като сигнали, разпознати от РНК полимеразите. Началната точка обикновено е представена от пурин. Непосредствено вляво от него е 6-9 bp, известно като последователността на Прибнов (или кутия): TATAAT. Може да варира донякъде, но първите две бази се срещат в повечето промотори. Предполага се, че тъй като се образува от място, богато на AT двойки, свързани с две водородни връзки, ДНК на това място се разделя по-лесно на отделни вериги. Това създава условия за функционирането на РНК полимеразата. Наред с това кутията на Прибнов е необходима за ориентация по такъв начин, че синтезът на иРНК да върви отляво надясно, т.е. от 5`-3`. Центърът на кутията на Pribnow е при нуклеотид -10. Последователност с подобен състав е разположена в друг регион, центриран в позиция 35. Този регион от 9 bp се означава като последователност 35 или регион на разпознаване. Това е мястото, към което факторът се прикрепя, като по този начин се определя ефективността, с която РНК полимеразата не може да започне транскрипция без специални протеини. Един от тях е факторът CAP или CRP.
При еукариотите промоторите, взаимодействащи с РНК полимераза II, са изследвани по-подробно. Те съдържат три хомоложни области в региони с координати в точки -25, -27, а също и в началната точка. Изходните бази са аденини, фланкирани от двете страни с пиримидини. На разстояние 19-25 b.p. вляво от сайта са 7 б.п. TATAA, известен като TATA последователността или полето на Hogness, често е заобиколен от области, богати на GC двойки. По-нататък вляво, на позиция -70 до -80, е GTZ или CAATCT последователността, наречена CAAT кутия. Предполага се, че TATA последователността контролира избора на изходния нуклеотид, докато CAAT контролира първичното свързване на РНК полимеразата към ДНК матрицата.
Удължаване. Стъпката на удължаване на иРНК е подобна на удължаването на ДНК. Необходими са рибонуклеотидни трифосфати като прекурсори. Етапът на удължаване на транскрипцията, тоест растежа на веригата на иРНК, се осъществява чрез прикрепване на рибонуклеотидни монофосфати към 3'-края на веригата с освобождаване на пирофосфат. Копирането при еукариотите обикновено се извършва върху ограничен ДНК регион (ген), въпреки че при прокариотите в някои случаи транскрипцията може да протича последователно чрез няколко свързани гена, които образуват един оперон и един общ промотор. В този случай се образува полицистронна иРНК.
Регулиране на генната активност на примера на лактозния оперон.
Лактозният оперон е бактериален полицистронен оперон, кодиращ гените за метаболизма на лактозата.
Регулирането на генната експресия на лактозния метаболизъм в Escherichia coli е описано за първи път през 1961 г. от учените F. Jacob и J. Monod. Бактериалната клетка синтезира ензимите, участващи в метаболизма на лактозата, само когато лактозата присъства в околната среда и в клетката липсва глюкоза.
Лактозният оперон се състои от три структурни гена, промотор, оператор и терминатор. Предполага се, че оперонът включва и регулаторен ген, който кодира репресорен протеин.
Структурни гени на лактозния оперон - lacZ, lacY и lacA:
lacZ кодира ензима β-галактозидаза, който разгражда дизахарида лактоза на глюкоза и галактоза,
lacY кодира β-галактозидна пермеаза, мембранен транспортен протеин, който транспортира лактозата в клетката.
lacA кодира β-галактозид трансацетилаза, ензим, който прехвърля ацетилна група от ацетил-КоА към бета-галактозиди.
В началото на всеки оперон е специален ген – операторният ген. Върху структурните гени на един оперон обикновено се образува една иРНК и тези гени са или активни, или неактивни едновременно. По правило структурните гени в оперона са в състояние на репресия.
Промоторът е ДНК регион, разпознат от ензима РНК полимераза, който осигурява синтеза на иРНК в оперона; предшества се от ДНК регион, към който е прикрепен протеинът Sar, протеин-активатор. Тези две части на ДНК са дълги 85 базови двойки. След промотора оперонът е домакин на операторния ген, състоящ се от 21 нуклеотидни двойки.Обикновено е свързан с репресорния протеин, произведен от регулаторния ген.Зад операторния ген е спейсер (space-gap). Спейсерите са неинформативни участъци от молекулата на ДНК с различна дължина (понякога до 20 000 базови двойки), които, очевидно, участват в регулирането на процеса на транскрипция на съседния ген.
Оперонът завършва с терминатор - малка част от ДНК, която служи като стоп сигнал за синтеза на иРНК върху този оперон.
Акцепторните гени служат като места за свързване на различни протеини, които регулират функционирането на структурните гени. Ако лактозата, проникваща в клетката (в този случай тя се нарича индуктор), блокира протеините, кодирани от регулаторния ген, тогава те губят способността си да се прикрепят към операторния ген. Генният оператор преминава в активно състояние и включва структурните гени.
РНК полимеразата, използвайки Cap протеина (активаторен протеин), се прикрепя към промотора и, движейки се по оперона, синтезира про-тРНК. По време на транскрипцията, иРНК чете генетична информация от всички структурни гени в един оперон. По време на транслацията върху рибозомата се осъществява синтеза на няколко различни полипептидни вериги, в съответствие с кодоните, съдържащи се в иРНК - нуклеотидни последователности, които осигуряват инициирането и прекратяването на транслацията на всяка верига. Видът на регулиране на работата на гените, разгледан на примера на лактозния оперон, се нарича отрицателна индукция на протеиновия синтез.
Регулиране на генната активност на примера на триптофановия оперон.
Друг тип генна регулация е негативната репресия, изследвана в E.coU с помощта на примера на оперон, който контролира синтеза на триптофонната аминокиселина. Този оперон се състои от 6700 базови двойки и съдържа 5 структурни гена, операторен ген и два промотора. Генът на регулатора осигурява постоянен синтез на регулаторния протеин, който не засяга функционирането на trp оперона. При излишък на триптофан в клетката, последният се свързва с регулаторния протеин и го променя по такъв начин, че да се свързва с оперона и да потиска синтеза на съответната иРНК.
Отрицателен и положителен контрол на генетичната активност.
Известна е и така наречената положителна индукция, когато протеиновият продукт на регулаторния ген активира работата на оперона, т.е. не е репресор, а активатор.Това разделение е условно, а структурата на акцепторната част на оперона, действието на регулаторния ген при прокариотите са много разнообразни.
Броят на структурните гени в оперона при прокариотите варира от един до дванадесет; Оперонът може да има един или два промотора и терминатор. Всички структурни гени, локализирани в един оперон, като правило контролират система от ензими, които осигуряват една верига от биохимични реакции. Несъмнено в клетката има системи, които координират регулирането на работата на няколко оперона.
Протеините, които активират синтеза на иРНК, са прикрепени към първата част на генния акцептор – оператор, а протеини – репресори, които потискат синтеза на иРНК, са прикрепени към неговия край. Един ген се регулира от един от няколкото протеини, всеки от които се прикрепя към съответното акцепторно място. Различните гени могат да имат общи регулатори и идентични операторски региони. Регулаторните гени не действат едновременно. Първо, единият веднага включва една група гени, след това след известно време другата - друга група, т.е. регулирането на генната активност протича в "каскади", а протеинът, синтезиран в един етап, може да бъде регулатор на протеиновия синтез в следващия етап.
Структурата на хромозомите. Кариотип. Идиограма. Модели на структурата на хромозомите.
Еукариотните хромозоми са сложни. Основата на хромозомата е линейна (не затворена в пръстен) макромолекула на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) със значителна дължина (например, в ДНК молекулите на човешки хромозоми има от 50 до 245 милиона двойки азотни основи). В разтегната форма дължината на човешката хромозома може да достигне 5 см. В допълнение към нея хромозомата включва пет специализирани протеина - H1, H2A, H2B, H3 и H4 (т.нар. хистони) и редица не- хистонови протеини. Аминокиселинната последователност на хистоните е силно запазена и практически не се различава в различните групи организми. В интерфазата хроматинът не е кондензиран, но дори по това време неговите нишки са комплекс от ДНК и протеини. Хроматинът е дезоксирибонуклеопротеин, който може да се види под светлинен микроскоп под формата на тънки нишки и гранули. ДНК макромолекула се обвива около октомери (структури, състоящи се от осем протеинови глобули) на хистонови протеини H2A, H2B, H3 и H4, образувайки структури, наречени нуклеозоми.
Като цяло целият дизайн донякъде напомня на мъниста. Последователност от такива нуклеозоми, свързани с H1 протеин, се нарича нуклеофиламент или нуклеозомна нишка с диаметър около 10 nm.
Кондензираната хромозома изглежда като X (често с неравни рамена), тъй като двете хроматиди, получени в резултат на репликация, все още са свързани помежду си в центромера. Всяка клетка на човешкото тяло съдържа точно 46 хромозоми. Хромозомите винаги са по двойки. Една клетка винаги има по 2 хромозоми от всеки вид, двойките се различават една от друга по дължина, форма и наличие на удебеления или стеснения.
Центромера - специално организирана част от хромозомата, обща за двете сестрински хроматиди. Центромерът разделя тялото на хромозомата на две рамена. В зависимост от местоположението на първичната констрикция се разграничават следните видове хромозоми: равнораменни (метацентрични), когато центромерът е разположен в средата, а раменете са приблизително равни по дължина; неравни рамена (субметацентрични), когато центромерата е изместена от средата на хромозомата и раменете са с неравна дължина; пръчковидна (акроцентрична), когато центромерът е изместен към единия край на хромозомата и едното рамо е много късо. В някои хромозоми може да има вторични стеснения, които отделят област, наречена сателит, от тялото на хромозомата.
Изследването на химичната организация на хромозомите на еукариотните клетки показа, че те се състоят главно от ДНК и протеини. Както е доказано от многобройни изследвания, ДНК е материален носител на свойствата на наследственост и изменчивост и съдържа биологична информация - програма за развитие на клетка, организъм, написана със специален код. Протеините съставляват значителна част от веществото на хромозомите (около 65% от масата на тези структури). Хромозомата, като комплекс от гени, е еволюционно установена структура, която е характерна за всички индивиди от даден вид. Взаимното подреждане на гените в хромозомата играе важна роля в естеството на тяхното функциониране.
Графично представяне на кариотипа, показващо неговите структурни характеристики, се нарича идиограма.
Набор от хромозоми, специфични за определен вид по брой и структура, се нарича кариотип.
хистони. Структура на нуклеозомите.
Хистоните са основният клас нуклеопротеини, ядрените протеини, необходими за сглобяването и опаковането на ДНК вериги в хромозоми. Има пет различни типа хистони, наречени H1/H5, H2A, H2B, H3, H4. Последователността на аминокиселините в тези протеини практически не се различава при организми на различни нива на организация. Хистоните са малки, силно основни протеини, които се свързват директно с ДНК. Хистоните участват в структурната организация на хроматина, неутрализирайки отрицателно заредените фосфатни групи на ДНК поради положителните заряди на аминокиселинните остатъци, което прави възможно плътното опаковане на ДНК в ядрото.
Две молекули на всеки от хистоните H2A, H2B, H3 и H4 съставляват октамер, преплетен със 146 bp ДНК сегмент, образувайки 1,8 завъртания на спиралата над протеиновата структура. Тази частица с диаметър 7 nm се нарича нуклеозома. Част от ДНК (линкерна ДНК), която не е в пряк контакт с хистоновия октамер, взаимодейства с хистон H1.
Групата нехистонови протеини е силно хетерогенна и включва структурни ядрени протеини, много ензими и транскрипционни фактори, свързани с определени ДНК региони и регулиращи генната експресия и други процеси.
Хистоните в октамера имат подвижен N-краен фрагмент („опашка“) от 20 аминокиселини, който излиза от нуклеозомите и е важен за поддържане на структурата на хроматина и контролиране на генната експресия. Така, например, образуването (кондензацията) на хромозоми е свързано с фосфорилиране на хистони, а усилването на транскрипцията е свързано с ацетилиране на лизинови остатъци в тях. Подробностите за механизма на регулиране не са напълно изяснени.
Нуклеозомата е хроматинова субединица, състояща се от ДНК и набор от четири двойки хистонови протеини H2A, H2B, H3 и H4 от една хистонова H1 молекула. Хистон Н1 се свързва с линкерната ДНК между две нуклеозоми.
Нуклеозомата е основната единица на опаковката на хроматина. Състои се от двойна спирала на ДНК, увита около специфичен комплекс от осем нуклеозомни хистона (хистоновия октамер). Нуклеозомата е дискообразна частица с диаметър около 11 nm, съдържаща две копия на всеки от нуклеозомните хистони (H2A, H2B, H3, H4). Хистоновият октамер образува протеиново ядро, около което е двуверижна ДНК (146 нуклеотидни двойки ДНК на хистонов октамер).
Нуклеозомите, които изграждат фибрилите, са разположени повече или по-малко равномерно по протежение на молекулата на ДНК на разстояние 10–20 nm една от друга.
Нива на опаковане на еукариотни хромозоми. хроматинова кондензация.
По този начин нивата на опаковане на ДНК са както следва:
1) Нуклеозомен (2,5 завъртания на двойноверижна ДНК около осем молекули хистонови протеини).
2) Супернуклеозомна - хроматинова спирала (хромонема).
3) Хроматида - спирализирана хромонема.
4) Хромозома - четвъртата степен на ДНК спермализация.
В интерфазното ядро хромозомите са декондензирани и са представени от хроматин. Деспирализираната област, съдържаща гени, се нарича еухроматин (хлабав, влакнест хроматин). Това е необходимо условие за транскрипция. По време на почивка между деленията, определени участъци от хромозоми и цели хромозоми остават компактни.
Тези спираловидни, силно оцветени области се наричат хетерохроматин. Те са неактивни за транскрипция. Има факултативен и конститутивен хетерохроматин.
Факултативният хетерохроматин е информативен, т.к съдържа гени и може да премине в еухроматин. От двете хомоложни хромозоми едната може да бъде хетерохроматична. Конститутивният хетерохроматин винаги е хетерохроматичен, неинформативен (не съдържа гени) и следователно винаги е неактивен по отношение на транскрипцията.
Хромозомната ДНК се състои от повече от 108 базови двойки, от които се образуват информационни блокове - гени, подредени линейно. Те представляват до 25% от ДНК. Генът е функционална единица от ДНК, съдържаща информация за синтеза на полипептиди или цялата РНК. Между гените са разположени спейсери - неинформативни сегменти от ДНК с различна дължина. Излишните гени са представени с голям брой - 104 идентични копия. Пример са гените за t-RNA, r-RNA, хистони. В ДНК има последователности от едни и същи нуклеотиди. Те могат да бъдат умерено повтарящи се и силно повтарящи се последователности. Умерено повтарящите се последователности достигат 300 базови двойки с повторения 102 - 104 и най-често представляват спейсери, излишни гени.
Силно повтарящи се последователности (105 - 106) образуват конститутивен хетерохроматин. Около 75% от целия хроматин не участва в транскрипцията, той попада върху силно повтарящи се последователности и нетранскрибирани спейсери.
Приготвяне на хромозомни препарати. Използването на колхицин. Хипотония, фиксиране и оцветяване.
В зависимост от степента на пролиферативна активност на клетки от различни тъкани in vivo и in vitro се разграничават директни и индиректни методи за получаване на хромозомни препарати.
1) Използват се директни методи за изследване на тъкани с висока митотична активност (костен мозък, хорион и плацента, клетки на лимфните възли, тъкани на ембриона в ранен стадий на развитие). Хромозомните препарати се приготвят директно от прясно получен материал след специална обработка.
2) Косвени методи включват получаване на хромозомни препарати от всяка тъкан след нейното предварително култивиране за различен период от време.
Има много модификации на директни и индиректни методи за приготвяне на хромозомни препарати, но основните стъпки за получаване на метафазни плочи остават непроменени:
1. Използването на колхицин (колцемид) - инхибитор на образуването на митотичното вретено, който спира клетъчното делене в етапа на метафаза.
2. Хипотоничен шок с използване на разтвори на калиеви или натриеви соли, които поради разликата в осмотичното налягане вътре и извън клетките ги причиняват набъбване и прекъсване на междухромозомните връзки. Тази процедура води до отделяне на хромозомите една от друга, което допринася за по-голямото им разпространение в метафазните плочи.
3. Фиксиране на клетки с помощта на ледена оцетна киселина и етанол (метанол) в съотношение 3:1 (фиксатор на Карной), което допринася за запазване на хромозомната структура.
4. Поставяне на клетъчната суспензия върху предметни стъкла.
5. Оцветяване на хромозомни препарати.
Разработени са редица методи за оцветяване (ленти), които позволяват да се идентифицира комплекс от напречни белези (ленти, ленти) върху хромозома. Всяка хромозома се характеризира със специфичен набор от ленти. Хомоложните хромозоми оцветяват идентично, с изключение на полиморфни области, където са локализирани различни алелни варианти на гени. Алелният полиморфизъм е характерен за много гени и се среща в повечето популации. Откриването на полиморфизми на цитогенетично ниво няма диагностична стойност.
A. Q-оцветяване. Първият метод за диференциално оцветяване на хромозоми е разработен от шведския цитолог Касперсон, който използва за тази цел флуоресцентното багрило акрихин горчица. Под флуоресцентен микроскоп върху хромозомите се виждат участъци с неравен интензитет на флуоресценция - Q-сегменти. Методът е най-подходящ за изследване на Y хромозоми и следователно се използва за бързо определяне на генетичния пол, идентифициране на транслокации (размяна на места) между X и Y хромозоми или между Y хромозома и автозоми, както и за преглед на голям брой клетки, когато е необходимо да се установи дали пациент с мозаицизъм на половите хромозоми има клонинг на клетки, носещи Y хромозома.
B. G-оцветяване. След обширна предварителна обработка, често с трипсин, хромозомите се оцветяват с оцветяване по Giemsa. Под светлинен микроскоп върху хромозомите се виждат светли и тъмни ивици - G-сегменти. Въпреки че разположението на Q сегментите съответства на това на G сегментите, G оцветяването се оказа по-чувствително и заема мястото на Q оцветяването като стандартен метод за цитогенетичен анализ. G-оцветяването дава най-добри резултати при откриване на малки аберации и маркерни хромозоми (сегментирани по различен начин от нормалните хомоложни хромозоми).
B. R-оцветяването дава картина, противоположна на G-оцветяването. Обикновено се използва оцветяване по Giemsa или акридиново оранжево флуоресцентно оцветяване. Този метод разкрива разлики в оцветяването на хомоложни G- или Q-отрицателни области на сестрински хроматиди или хомоложни хромозоми.
D. С-оцветяването се използва за анализ на центромерните области на хромозомите (тези области съдържат конститутивен хетерохроматин) и променливата, ярко флуоресцентна дистална част на Y хромозомата.
E. Т-оцветяването се използва за анализиране на теломерни области на хромозомите. Тази техника, както и оцветяването на участъци от нуклеоларни организатори със сребърен нитрат (AgNOR-оцветяване) се използва за прецизиране на резултатите, получени чрез стандартно оцветяване на хромозоми.
Взаимодействието и структурата на IRNA, tRNA, RRNA - трите основни нуклеинови киселини, се разглежда от такава наука като цитологията. Това ще помогне да се разбере каква е ролята на транспорта (tRNA) в клетките. Тази много малка, но в същото време безспорно важна молекула участва в процеса на комбиниране на протеините, които изграждат тялото.
Каква е структурата на tRNA? Много е интересно да разгледаме това вещество "отвътре", да разберем неговата биохимия и биологична роля. И също така, как са взаимосвързани структурата на tRNA и нейната роля в протеиновия синтез?
Какво е TRNA, как е подредена?
Транспортната рибонуклеинова киселина участва в изграждането на нови протеини. Почти 10% от всички рибонуклеинови киселини са транспортни. За да стане ясно от какви химични елементи се образува една молекула, ще опишем структурата на вторичната структура на tRNA. Вторичната структура отчита всички основни химични връзки между елементите.
Състои се от полинуклеотидна верига. Азотните основи в него са свързани с водородни връзки. Подобно на ДНК, РНК има 4 азотни бази: аденин, цитозин, гуанин и урацил. В тези съединения аденинът винаги се свързва с урацил, а гуанинът, както обикновено, с цитозин.
Защо един нуклеотид има префикс рибо-? Просто всички линейни полимери, които имат рибоза вместо пентоза в основата на нуклеотида, се наричат рибонуклеинови. А трансферната РНК е един от 3 типа точно такъв рибонуклеинов полимер.
Структурата на tRNA: биохимия
Нека да разгледаме най-дълбоките слоеве на структурата на молекулата. Тези нуклеотиди имат 3 компонента:
- Захарозата, рибозата участва във всички видове РНК.
- Фосфорна киселина.
- азотни и пиримидини.
Азотните основи са свързани помежду си чрез силни връзки. Обичайно е базите да се разделят на пуринови и пиримидинови.
Пурините са аденин и гуанин. Аденинът съответства на аденилов нуклеотид от 2 взаимосвързани пръстена. И гуанинът съответства на същия гуанинов нуклеотид с "единичен пръстен".
Пирамидините са цитозин и урацил. Пиримидините имат единична пръстенна структура. В РНК няма тимин, тъй като той е заменен от елемент като урацил. Това е важно да се разбере, преди да се разгледат други структурни характеристики на tRNA.
Видове РНК
Както можете да видите, структурата на tRNA не може да бъде описана накратко. Трябва да се задълбочите в биохимията, за да разберете целта на молекулата и нейната истинска структура. Какви други рибозомни нуклеотиди са известни? Съществуват също матрични или информационни и рибозомни нуклеинови киселини. Съкратено като РНК и РНК. Всичките 3 молекули работят тясно една с друга в клетката, така че тялото получава правилно структурирани протеинови глобули.
Невъзможно е да си представим работата на един полимер без помощта на 2 други. Структурните характеристики на tRNAs стават по-разбираеми, когато се разглеждат във връзка с функции, които са пряко свързани с работата на рибозомите.
Структурата на РНК, тРНК, рРНК е сходна в много отношения. Всички имат рибоза основа. Въпреки това, тяхната структура и функции са различни.
Откриване на нуклеинови киселини
Швейцарецът Йохан Мишер открива макромолекули в клетъчното ядро през 1868 г., наречени по-късно нуклеини. Името "нуклеини" идва от думата (nucleus) - ядрото. Въпреки че малко по-късно беше установено, че в едноклетъчните същества, които нямат ядро, тези вещества също присъстват. В средата на 20 век е получена Нобелова награда за откриването на синтеза на нуклеинови киселини.
в протеиновия синтез
Самото име - трансферна РНК - показва основната функция на молекулата. Тази нуклеинова киселина "носи" със себе си есенциалната аминокиселина, необходима на рибозомната РНК за производството на определен протеин.
Молекулата tRNA има малко функции. Първата е разпознаването на IRNA кодона, втората функция е доставката на градивни елементи - аминокиселини за протеиновия синтез. Още някои експерти разграничават акцепторната функция. Тоест добавяне на аминокиселини според ковалентния принцип. Той помага да се „прикачи“ тази аминокиселина към ензим като аминоцил-тРНК синтатаза.
Как структурата на тРНК е свързана с нейните функции? Тази специална рибонуклеинова киселина е проектирана по такъв начин, че от едната й страна има азотни основи, които винаги са свързани по двойки. Това са познатите ни елементи – A, U, C, G. Точно 3 „букви“ или азотни основи съставляват антикодона – обратен набор от елементи, който взаимодейства с кодона според принципа на комплементарността.
Тази важна структурна характеристика на tRNA гарантира, че няма да има грешки при декодирането на шаблонната нуклеинова киселина. В крайна сметка от точната последователност на аминокиселините зависи дали протеинът, от който тялото се нуждае в момента, се синтезира правилно.
Структурни особености
Какви са структурните характеристики на tRNA и нейната биологична роля? Това е много древна структура. Размерът му е някъде около 73 - 93 нуклеотида. Молекулното тегло на веществото е 25 000-30 000.
Структурата на вторичната структура на tRNA може да бъде разглобена чрез изследване на 5-те основни елемента на молекулата. И така, тази нуклеинова киселина се състои от следните елементи:
- контур за контакт с ензима;
- бримка за контакт с рибозомата;
- антикодонна бримка;
- акцепторно стъбло;
- самият антикодон.
И също така разпределете малък променлив цикъл във вторичната структура. Едното рамо във всички видове тРНК е едно и също - стъбло от два цитозинови и един аденозин остатък. Именно на това място се осъществява връзката с 1 от 20-те налични аминокиселини. За всяка аминокиселина е предвиден отделен ензим – собствена аминоацил-тРНК.
Цялата информация, която криптира структурата на всички, се съдържа в самата ДНК. Структурата на tRNA във всички живи същества на планетата е почти идентична. Ще изглежда като лист, когато се гледа в 2-D.
Въпреки това, ако погледнете в обем, молекулата наподобява L-образна геометрична структура. Това се счита за третичната структура на tRNA. Но за удобство на изучаването е обичайно визуално да се „развива“. Третичната структура се образува в резултат на взаимодействието на елементите на вторичната структура, тези части, които се допълват взаимно.
Ръцете или пръстените на tRNA играят важна роля. Едно рамо, например, е необходимо за химическо свързване с определен ензим.
Характерна особеност на нуклеотида е наличието на огромен брой нуклеозиди. Има повече от 60 вида от тези второстепенни нуклеозиди.
структура на тРНК и кодиране на аминокиселини
Знаем, че tRNA антикодонът е дълъг 3 молекули. Всеки антикодон съответства на специфична, "лична" аминокиселина. Тази аминокиселина е свързана с tRNA молекулата с помощта на специален ензим. Веднага след като двете аминокиселини се съберат, връзките с tRNA се разрушават. Всички химични съединения и ензими са необходими до необходимото време. Ето как структурата и функциите на tRNA са взаимосвързани.
Общо в клетката има 61 вида такива молекули. Математическите вариации могат да бъдат 64. Отсъстват обаче 3 вида tRNA, поради факта, че точно този брой стоп кодони в IRNA няма антикодони.
Взаимодействие между РНК и тРНК
Нека разгледаме взаимодействието на веществото с РНК и РРНК, както и структурните характеристики на тРНК. Структурата и предназначението на макромолекулата са взаимосвързани.
Структурата на IRNA копира информация от отделен участък от ДНК. Самата ДНК е твърде голяма връзка от молекули и никога не напуска ядрото. Следователно е необходима междинна РНК – информационна.
Въз основа на последователността от молекули, копирани от РНК, рибозомата изгражда протеин. Рибозомата е отделна полинуклеотидна структура, чиято структура трябва да бъде обяснена.
Рибозомна тРНК: взаимодействие
Рибозомната РНК е огромна органела. Молекулното му тегло е 1 000 000 - 1 500 000. Почти 80% от общото количество РНК са рибозомни нуклеотиди.
Изглежда, че улавя веригата IRNA и чака антикодони, които ще донесат tRNA молекули със себе си. Рибозомната РНК се състои от 2 субединици: малка и голяма.
Рибозомата се нарича "фабрика", тъй като в тази органела се извършва целият синтез на веществата, необходими за ежедневието. Освен това е много древна клетъчна структура.
Как протича протеиновият синтез в рибозомата?
Структурата на tRNA и нейната роля в протеиновия синтез са взаимосвързани. Антикодонът, разположен от една от страните на рибонуклеиновата киселина, е подходящ по своята форма за основната функция - доставката на аминокиселини до рибозомата, където се извършва поетапното подравняване на протеина. По същество TRNA действа като посредник. Неговата задача е само да донесе необходимата аминокиселина.
Когато информацията се чете от една част на РНК, рибозомата се придвижва по-нататък по веригата. Шаблонът е необходим само за предаване на кодирана информация за конфигурацията и функцията на един протеин. След това друга tRNA се доближава до рибозомата със своите азотни бази. Той също така декодира следващата част от MRNA.
Декодирането протича по следния начин. Азотните бази се комбинират според принципа на комплементарност по същия начин, както в самата ДНК. Съответно TRNA вижда къде трябва да се „прикасти“ и към кой „хангар“ да изпрати аминокиселината.
След това в рибозомата избраните по този начин аминокиселини се свързват химически, стъпка по стъпка се образува нова линейна макромолекула, която след края на синтеза се усуква в глобула (топка). Използваните тРНК и РНК, изпълнили своята функция, се отстраняват от протеиновата "фабрика".
Когато първата част на кодона се присъедини към антикодона, се определя рамката на четене. Впоследствие, ако по някаква причина настъпи изместване на рамката, тогава някакъв признак на протеина ще бъде отхвърлен. Рибозомата не може да се намеси в този процес и да реши проблема. Едва след като процесът приключи, 2-те rRNA субединици се комбинират отново. Средно за всеки 10 4 аминокиселини има 1 грешка. За всеки 25 вече сглобени протеина със сигурност ще възникне поне 1 грешка при репликация.
тРНК като реликтни молекули
Тъй като тРНК може да е съществувала по време на зараждането на живота на земята, тя се нарича реликтна молекула. Смята се, че РНК е първата структура, която е съществувала преди ДНК и след това еволюира. Световната хипотеза на РНК - формулирана през 1986 г. от лауреата Уолтър Гилбърт. Това обаче все още е трудно да се докаже. Теорията се защитава от очевидни факти - молекулите на tRNA са в състояние да съхраняват блокове информация и по някакъв начин да реализират тази информация, тоест да извършват работа.
Но противниците на теорията твърдят, че кратък период от живота на веществото не може да гарантира, че tRNA е добър носител на каквато и да е биологична информация. Тези нуклеотиди се разграждат бързо. Продължителността на живота на tRNA в човешките клетки варира от няколко минути до няколко часа. Някои видове могат да издържат до един ден. И ако говорим за едни и същи нуклеотиди в бактериите, тогава сроковете са много по-кратки - до няколко часа. Освен това структурата и функциите на тРНК са твърде сложни, за да може дадена молекула да стане основен елемент на земната биосфера.
Тази статия е втората от поредицата за автоматично публикуване, която трябва да бъде прочетена след като прочетете първата статия.Свойства на генетичния код - следа от неговото възникване . Много е желателно хората, които са нови в основите на молекулярната биология, да прочетат статията на O.O. Фаворова" ". Важно е да се разбере, за да се разбере КАК генетичен код, е необходимо да се разбере КАК функционира в съвременните организми. И за това е необходимо да се задълбочим в молекулярните механизми на синтеза на кодиран протеин. За да разберете тази статия, е важно да разберете как е подредена молекулата на РНК, как се различава от молекулата на ДНК.
Разбирането на темата за произхода на живота като цяло и появата на генетичния код в частност е просто невъзможно без разбиране на основните молекулярни механизми в живите организми, предимно два аспекта - възпроизвеждането на наследствени молекули (нуклеинови киселини) и протеин синтез. Ето защо тази статия е посветена преди всичко на представянето на онзи минимум от знания, с които човек може да разбере богатия и доста интересен материал, свързан с произхода на генетичния код (GC).
Най-добре е да започнете запознанството си с молекулярните механизми на протеиновия синтез, като изучавате структурата на един от ключовите компоненти и една от най-древните структури в живите организми – молекулата на трансферната РНК (или тРНК). Молекулата tRNA има необичайно запазена структура, която е подобна при всички живи организми. Тази структура се променя в хода на еволюцията толкова бавно, че ни позволява да извлечем много информация за това как биха могли да изглеждат най-старите системи за синтезиране на протеини по време на първоначалното си формиране. Следователно се казва, че е молекулата tRNAмолекулярна реликва.
Молекулярна реликва, или молекулярна вкаменелост е абстракция, обозначаваща древни механизми и молекулярни и надмолекулярни структури, открити в съвременните организми, което ни позволява да извличаме информация за структурата на най-старите живи системи. Молекулните остатъци включват молекули на рибозомна и трансферна РНК, аминоацил-тРНК синтетази, ДНК и РНК полимерази и генетичен код, като начин на кодиране, както и редица други молекулярни структури и механизми. Техният анализ е ключов източник на информация за това как би могъл да възникне животът и генетичен код, по-специално. Нека разгледаме по-подробно структурата на tRNA и онези части от нея, които се променят толкова бавно по време на еволюцията, че все още съдържат много информация за древни tRNA, съществували преди повече от 3,5 милиарда години.
Молекулата tRNA е относително малка, дължината й варира от 74 до 95 нуклеотидни остатъци, най-често 76 нуклеотида (виж фиг. 1).В последователността на tRNA, т.нарконсервативен нуклеотидните остатъци са нуклеотидни остатъци, разположени в строго определени последователности в почти всички tRNA молекули. Освен това се открояватполуконсервативна нуклеотидните остатъци са остатъци, представени само от пуринови или пиримидинови бази в строго дефинирани tRNA последователности. В допълнение, различните региони на tRNA се променят със значително различни скорости.
До 25% от всички нуклеотидни остатъци са модифицирани нуклеозиди, често наричани незначителен . Вече са описани повече от 60 малки остатъци. Те се образуват в резултат на модификацията на обикновени нуклеозидни остатъци с помощта на специални ензими.
Псевдоуридин (5-рибофуранозилурацил, Ψ), 5,6-дихидроуридин (д), 4-тиоуридил и инозин. В статията са описани структурата на някои модифицирани бази и отчасти тяхната роля
Заедно с първичната структура (това е просто последователност от нуклеотиди), молекулата tRNA има вторична и третична структура.
Вторичната структура се дължи на образуването на водородни връзки между нуклеотидите. Дори в училище те учат за водородни връзки по време на комплементарно сдвояване между нуклеотиди (AU и GC този тип сдвояване на нуклеотиди се нарича канонично), но значителен брой неканонични връзки също се образуват в tRNA молекули, по-специално между G и U, което ще бъде малко по-слабо и енергийно по-малко изгодно).
Ориз. 1. Обобщена вторична структура на tRNA (вляво) и общоприето номериране на нуклеотиди в tRNA (вдясно). Така изглежда в почти всички живи организми. В дясната фигура консервативните нуклеотиди са подчертани в удебелени кръгове.
Обозначения:N - всеки нуклеотид, T - тимин, D - дихидроуридин, Ψ - псевдоуридин, R - пуринов нуклеотид.
В резултат на това се образува така наречената структура на листата на детелина.В структурата на листа от детелина има: акцепторно стъбло и три клона, или домейни (обятия): антикокодон (състои се от антикодон, двуверижно стъбло (стъбло) и антикодонна верига (цикъл), дихидроуридин илид- клон, илид-домен, (също от дихидроуридинова бримка и стебло) иTΨC-разклонение, или просто Т-клон, или Т-домен, (Т-конец и Т-стъбло). В допълнение към трите бримки на листата на детелина има и т. нар. допълнителен или променлив цикъл. Дължината на променливата бримка варира от 4 до 24 нуклеотида.
Защо вторичната структура на tRNA има форма на детелина? Отговорът на този въпрос е даден от M. Eigen [Eigen M, Winkler R.1979] . Факт е, чес дължина на РНК веригата от 80 нуклеотида с произволна последователност, най-вероятна е вторична структура с 3-4 венчелистчета. Въпреки че фиби само с един контур има максимален брой базови двойки, тази структура в произволни последователности е малко вероятна. Ето защо е разумно да се смята, че tRNA-подобните структури (т.е. структури с 3-4 бримки) са най-често срещаните молекули на етапа на РНК и РНК-протеинов живот. Допълнителни аргументи в полза на това твърдение ще бъдат дадени в следващите статии.
Третична структура на тРНК.
Третичната структура на tRNA съответства на реалната пространствена структура. Тя получи иметоЛ-форми, поради сходството на третичната структура с формата на латинската главна буква "Л". Третичната структура се образува поради взаимодействието на елементите на вторичната структура. Участвайте в неговото формиране залагания взаимодействия основания. Поради натрупването на основи, акцепторът и Т-стеблото на листата на детелината образуват една непрекъсната двойна спирала, образуваща една от "пръчките"Л-форми. Антикодон ид- стъблата образуват друга "пръчка" от тази буква,д- ит-примките в такава структура се оказват близки и се закрепват заедно чрез образуване на допълнителни, често необичайни базови двойки, които като правило се образуват от консервативни или полуконсервативни остатъци. В светлината на това участие на консервативни и полуконсервативни фондации в образованиетоЛ-формите стават ясно тяхното присъствие вт- ид- бримки. Образуването на L-образната структура и нейното взаимодействие с APCase е показано схематично на фиг. 2.
Ориз. 2.Схема за пространствено образованиеЛ-оформена структура на tRNA и нейното взаимодействие с ARSase oh.
Стрелката показва мястото на прикрепване на аминокиселината по време на аминоацилиране на tRNA синтетаза. Акцепторният домен на tRNA е подчертан в червено, антикодонният домен е подчертан в синьо. Овалите показват APCase домените: зеленият е каталитичният домен, съдържащ свързващия и аминоацилиращия домен на тРНК акцепторния регион, жълтият и оранжевият са променливият домен на APCase. В зависимост от размера на този домейн, APCase a разпознава антикодонната област като променлив домейн (доменът е обозначен в жълто) или не го разпознава (доменът е обозначен в оранжево).
Основите на антикодона са обърнативътре Л-молекула с форма.
Трансферните РНК във всички живи организми изпълняват последователно три функции, необходими за протеиновия синтез:
1) акцептор - с помощта на протеинови ензими (аминоацил-тРНК-синтатаза) ковалентно прикрепва строго определена аминокиселина към аминоацилния остатък (за всяка аминокиселина - строго своя собствена или понякога няколко различни тРНК);2) транспорт - транспортира аминокиселина до определено място на рибозомата;3) адаптивен - в комбинация с рибозомата, той е в състояние специфично да разпознае триплета на генетичния код върху матричната РНК, след което аминокиселината, прикрепена към tRNA, се включва в растящата полипептидна верига на рибозомата.
Статии, свързани с темата:
Структурата на трансферните РНК и тяхната функция на първия (предрибозомален) етап на биосинтеза на протеин
70-90N | вторична страница - детелина | CCA 3" const за всички tRNA |
наличието на тимин, псевдоуридин-пси, дигируридин DGU в D-примката - защита срещу рибонуклеази? дълголетник | Разнообразие от първични структури на tRNA - 61 + 1 - по броя на кодоните + формилметионин tRNA, антикодонът на котката е същият като този на метиониновата tRNA. Разнообразие от третични структури - 20 (според броя на аминокиселините) | разпознаване - образуването на ковалентна връзка m-y tRNA и действат | аминоацил-тРНК синтетазите прикрепят действия към тРНК
Функцията на tRNA е да пренася аминокиселини от цитоплазмата към рибозомите, в които се осъществява синтеза на протеин.
тРНК, които свързват една аминокиселина, се наричат изоакцепторни.
Общо 64 различни tRNAs едновременно съществуват в клетка.
Всяка tRNA се сдвоява само със собствен кодон.
Всяка tRNA разпознава свой собствен кодон без участието на аминокиселина. Свързаните с tRNA аминокиселини бяха химически модифицирани, след което полученият полипептид, който съдържаше модифицираната аминокиселина, беше анализиран. Цистеинил-tRNACys (R=CH2-SH) се редуцира до аланил-tRNACys (R=CH3).
Повечето тРНК, независимо от тяхната нуклеотидна последователност, имат вторична структура с форма на детелина, поради наличието на три фиби в нея.
Структурни особености на тРНК
Винаги има четири несдвоени нуклеотида в 3 "края на молекулата и три от тях непременно са CCAs. 5" и 3" краищата на РНК веригата образуват акцепторно стъбло. Веригите се държат заедно поради комплементарното сдвояване на седем нуклеотида 5" - завършват със седем нуклеотида, разположени близо до края 3". 2. Всички молекули имат фиби T? C, обозначени така, защото съдържат два необичайни остатъка: риботимидин (T) и псевдоуридин (? Фибичката се състои от двоен -верижно стебло от пет базови двойки, включително двойка GC, и бримка от седем нуклеотида с дължина.
в същата точка в цикъла. 3. В антикодон фиби, стъблото винаги е представено от семейство сдвоени
основания. Триплетът, комплементарен на свързания кодон, антикодона, се намира в бримката.
le, състоящ се от седем нуклеотида. Инвариантна ура-
цил и модифициран цитозин, и модифициран пурин прилепва към неговия 3" край, като правило
аденин. 4. Друга фиби се състои от дръжка с дължина три до четири двойки нуклеотиди и променлива бримка
размер, често съдържащ урацил в намалена форма - дихидроурацил (DU). Най-силно варират нуклеотидните последователности на стъблата, броят на нуклеотидите между стъблото на антикодон и T?C ствола (променлива бримка), както и размерът на бримката и локализацията на дихидроурациловите остатъци в DU бримката.
[Певец, 1998].
Третична структура на тРНК
L-образна структура.
Прикрепване на аминокиселини към tRNA
За да може една аминокиселина да образува полипептидна верига, тя трябва да бъде прикрепена към tRNA чрез ензима аминоацил-tRNA синтетаза. Този ензим образува ковалентна връзка между аминокиселинната карбоксилна група и рибозната хидроксилна група в 3' края на tRNA с участието на АТФ. Аминоацил-тРНК синтетазата разпознава специфичен кодон не поради наличието на антикодон върху тРНК, а чрез наличието на специфично място за разпознаване върху тРНК.
Общо в клетката има 21 различни аминоацил-тРНК синтетази.
Присъединяването става на два етапа:
1. Карбоксилната група на аминокиселина е прикрепена към АТФ а-фосфат. Полученият нестабилен аминоацил аденилат се стабилизира чрез свързване с ензима.
2. Прехвърляне на аминоацилната група на аминоацил аденилат към 2' или 3'-OH групата на крайната рибоза на tRNA
Някои аминоацил-тРНК синтетази се състоят от една полипептидна верига, докато други се състоят от две или четири идентични вериги, всяка с молекулно тегло от 35 до 115 kDa. Някои димерни и тетрамерни ензими са съставени от два вида субединици. Няма ясна корелация между размера на ензимната молекула или естеството на нейната структура на субединицата и специфичността.
Специфичността на ензима се определя от неговото силно свързване с акцепторния край на tRNA, DU региона и променливата бримка. Някои ензими изглежда не разпознават антикодоновия триплет и катализират реакцията на аминоацетилиране, дори когато антикодонът е променен. Въпреки това, някои ензими показват намалена активност по отношение на такива модифицирани tRNAs и добавят грешна аминокиселина при заместване на антикодона.
70-90n | вторична страница - детелина | CCA 3" const за всички tRNA |
наличието на тимин, псевдоуридин-пси, дигируридин DGU в D-примката - защита срещу рибонуклеази? дълголетник | Разнообразие от първични структури на tRNA - 61 + 1 - по броя на кодоните + формилметионин tRNA, антикодонът на котката е същият като този на метиониновата tRNA. Разнообразие от третични структури - 20 (според броя на аминокиселините)
Има два вида tRNA свързващи метионин tRNAFMet и tRNAMMet при прокариотите и tRNAIMet и tRNAMMet при еукариоти. Метионинът се добавя към всяка tRNA, като се използва подходящ синтез на аминоацил-tRNA. метионинът, прикрепен към tRNAFMet и tRNAIMet, се образува от ензима метионил-tRNA-трансформилаза до Fmet-tRNAFMet. тРНК, натоварени с формилметионин, разпознават иницииращия кодон AUG.
литература:
За съжаление няма библиография.
Трансферната РНК (tRNA) играе важна роля в процеса на използване на наследствена информация от клетката. Доставяйки необходимите аминокиселини до мястото на сглобяване на пептидните вериги, tRNA действа като транслационен медиатор.
tRNA молекулите са полинуклеотидни вериги, синтезирани върху специфични ДНК последователности. Те се състоят от относително малък брой нуклеотиди -75-95. В резултат на комплементарното свързване на бази, които се намират в различни части на полинуклеотидната верига на tRNA, тя придобива структура, наподобяваща по форма лист на детелина (фиг. 3.26).
Ориз. 3.26. Структурата на типична tRNA молекула.
Той има четири основни части, които изпълняват различни функции. акцептор"Стъбла" се образува от две допълващи се свързани крайни части на tRNA. Състои се от седем базови двойки. Краят 3" на това стъбло е малко по-дълъг и образува едноверижна област, която завършва в CCA последователност със свободна ОН група. Към този край е прикрепена транспортируема аминокиселина. Останалите три клона са комплементарно сдвоени нуклеотидни последователности, които завършват в несдвоени примкообразуващи региони.Средата на тези клонове - антикодон - се състои от пет двойки нуклеотиди и съдържа антикодон в центъра на своя бримка.Антикодонът е три нуклеотида, комплементарни на кодона на иРНК, който кодира аминокиселината транспортиран от тази tRNA до мястото на пептидния синтез.
Между акцепторния и антикодонния клон има два странични клона. В своите бримки те съдържат модифицирани бази - дихидроуридин (D-контур) и TψC триплет, където \y е псевдоуриаин (T^C-контур).
Между разклоненията на атикодон и T^C има допълнителен контур, който включва от 3-5 до 13-21 нуклеотида.
Като цяло различните видове tRNA се характеризират с определено постоянство на нуклеотидната последователност, която най-често се състои от 76 нуклеотида. Вариацията в техния брой се дължи главно на промяната в броя на нуклеотидите в допълнителния контур. Комплементарните региони, които поддържат структурата на tRNA, обикновено са запазени. Първичната структура на tRNA, определена от последователността на нуклеотидите, образува вторичната структура на tRNA, която има формата на лист от детелина. От своя страна вторичната структура предизвиква триизмерна третична структура, която се характеризира с образуването на две перпендикулярни двойни спирали (фиг. 3.27). Единият от тях се образува от акцепторните и TψC разклонения, другият от антикодона и D клоновете.
В края на едната от двойните спирали е транспортираната аминокиселина, в края на другата е антикодонът. Тези зони са най-отдалечени една от друга. Стабилността на третичната структура на tRNA се поддържа поради появата на допълнителни водородни връзки между базите на полинуклеотидната верига, разположени в различни части от нея, но пространствено близки в третичната структура.
Различните видове tRNAs имат сходна третична структура, макар и с някои вариации.
Ориз. 3.27. Пространствена организация на tRNA:
I - вторичната структура на tRNA под формата на "лист от детелина", определена от нейната първична структура (последователността на нуклеотидите във веригата);
II - двуизмерна проекция на третичната структура на tRNA;
III - разположение на молекулата tRNA в пространството
ПРИЛОЖЕНИЕ (ако някой не разбира това)
Светкавични зъби - нуклеотиди (Аденин-Тимин/Урацил/, Гуанин-Цитазин). Всички мълнии са ДНК.
За да прехвърлите информация от ДНК, трябва да разкъсате 2 нишки. Връзката между A-T и G-C е водород, поради което лесно се разрушава от ензима Helicase:
За да предотвратите образуването на възли (Като пример, усуках кърпа):
Топоизомераза разрязва една верига от ДНК в началото на репликацията, така че веригата да не се усуква.
Когато една нишка е свободна, втората може лесно да се върти около оста си, като по този начин облекчава напрежението по време на "развиване". Възлите не се появяват, енергията се пести.
След това е необходим РНК праймер, за да започне събирането на РНК. Протеин, който сглобява иРНК, не може просто да сглоби първия нуклеотид, той се нуждае от парче РНК, за да започне (това е написано подробно там, ще го напиша по-късно). Това парче се нарича РНК праймер. И този протеин вече прикрепя първия нуклеотид към него.
