Динамическое репрограмирование трансляции .

Он проходит с участием необычного вида РНК — тмРНК (10SaPHK). Столь небольшая по размерам РНК совмещает в себе свойства транспортной и матричной РНК. Она участвует в освобождении рибосом, не способных закончить биосинтез белка на мРНК, которые утратили в результате случайной модификации стоп-кодоны.У Е. coliтмРНК кодируется моноцистроновым геном ssrA, имеющим собственный промотор и терминатор. Размер тмРНК варьирует от 349 до 411 нуклеотидов. В настоящее время определена нуклеотидная последовательность тмРНК более чем у 50 видов бактерий. Создана модель вторичной структуры тмРНК, основанная на сравнительном анализе первичной структуры этой РНК из 50 микроорганизмов (рис. 4)[5].Рис. 3. Модель вторичной структуры тмРНКЕ. coliВо вторичной структуре тмРНК выражены три участка: один из них включает 3'- и 5'-концы молекулы и образует характерную тРНК-подобную структуру, состоящую из акцептирующего стебля и ТYС-петли. Второй участок содержит линейную транслируемую (матричную) последовательность. Третий, сильно структурированный участок включаеттРНК- и мРНК-подобные области молекулы. Транслируемый участок тмРНК кодирует короткий полипептид — tag-пептид, узнаваемый специфическими протеазами. Кодирующей tag-пептид последовательности предшествует типичная адапторная последовательность Шайна—Дальгарно (AAGG).Взаимодействие тмРНК и 70S рибосом исследовано в системе трансляции invitro. По результатам исследования разработана модель транс-трансляции с участием тмРНК, способной акцептировать аминокислоту аланинс образованием аланил-тмРНК. Согласно этой модели, схема которой представлена на рис. 5,аланил-тмРНК входит в A-центр рибосомы в тот момент, когда трансляция останавливается на З'-конце поврежденной мРНК, у которой отсутствует стоп-кодон[1].Рис. 5. Схема транс-трансляции с участием аланил-тмРНКНедосинтезированная полипептидная цепь переносится на аланил-тмРНК (реакция транспспептидирования), и далее рибосома продолжает трансляцию, используя матричный участок тмРНК. Синтез продолжается до поступления в А-центр стоп-кодона тмРНК (UAA), после чего вступает в действие фактор терминации и трансляция завершается. После терминации трансляции от рибосомы отсоединяется гибридный белок, содержащий на С-конце tag-пептид, который «распознается» протеазами, атакующими и разрушающими необычный продукт трансляции. Терминация освобождает ранее связанную рибосому, которая далее может участвовать в синтезе других белков.Таким образом, тмРНК выполняет две существенные функции: освобождает рибосомы от связи с дефектными мРНК и одновременно способствует быстрой деградации «неправильных» белков, присоединяя к ним узнаваемый протеазами tag-пептид. Поскольку тмРНК отсутствует у высших организмов, не исключена возможность ее использования в качестве мишени при создании новых антибактериальных препаратов, которые могли бы блокировать функции тмРНК у бактерий и привести к гибели патогена, не затрагивая синтез белков человека[4].ЗаключениеВ последние годы были вскрыты возможности динамического репрограммирования трансляции, в результате чего по ходу трансляции может изменяться первичная структура синтезируемого белка. Таким образом, мРНК может служить матрицей для синтеза различных по структуре белков. Оказывается, что клетки и поражающие их вирусы с малым числом генов способны «экономно» использовать свой генетический потенциал не только путем альтернативного сплайсинга, но и за счет перепрограммирования (перекодирования) мРНК.К перепрограммированию условно может быть отнесен и активно исследуемый в последние несколько лет процесс транс-трансляции, когда синтез полипептида, начатый рибосомой на одной мРНК, затем переключается на трансляцию другой РНК. Такой вариант трансляции был выявлен у эубактерий[5].Он проходит с участием необычного вида РНК —тмРНК (lOSaPHK). Столь небольшая по размерам РНК совмещает в себе свойства транспортной и матричной РНК. Она участвует в освобождении рибосом, не способных закончить биосинтез белка на мРНК, которые утратили в результате случайной модификации стоп-кодоны.Таким образом, тмРНК выполняет две существенные функции: освобождает рибосомы от связи с дефектными мРНК и одновременно способствует быстрой деградации «неправильных» белков, присоединяя к ним узнаваемый протеазами tag-пептид. Поскольку тмРНК отсутствует у высших организмов, не исключена возможность ее использования в качестве мишени при создании новых антибактериальных препаратов, которые могли бы блокировать функции тмРНК у бактерий и привести к гибели патогена, не затрагивая синтез белков человека[3].Библиографический список1. Арьков А., Мургола Е. Рибосомные РНК в терминации трансляции: факты и гипотезы // Биохимия. — 1999 — Т. 64. — Вып. 12. — С. 1607— 1613.2. Биохимия: учебник для вузов / под ред. Е.С. Северина. - М.: ГЭОТАР- МЕД, 2003. - 784 с. 3.Лавров С.А., Кибанов М.В. Некодирующие РНК и структура хроматина // Успехи биологической химии. - 2007. - Т. 47.- С. 53-88. 4.Сорокин А. В., Ким Е.Р., Овчинников Л.П. Протеасомная система деградации и процессинга белков // Успехи биологической химии. - 2009. - Т. 49. С. 3-76. 995.Спирин А.С. Биосинтез белка: регуляция на уровне трансляции // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6, №5. - С. 2-7. ПриложенияПриложение 1Транспортные РНКРис.1. Вторичная (двухмерная) структура тРНКЧетыре дуплексных региона, три петли т сайт ССА есть во всех тРНК.Последовательность антикодона уникальна для каждой тРНК.(Звёздочки показывают дополнительно модифицированные основания)Рис. 2. Трёхмерная (пространственная) структура тРНКПриложение 2Стадии трансляцииРис. 1. Инициация трансляцииРис. 2. Элонгация белковой цепиРис. 3. Терминация трансляцииПриложение 3Аминоацил-тРНК-синтетазыРис. 1. Аминоацил-тРНК-синтетазыРис. 2. Присоединение аминокислоты к тРНКПриложение 4Перепрограммирование стоп кодона притрансляции селеноцистеинаРис.1. Перепрограммирование стоп кодона при трансляции селеноцистеина