rRNR ir tRNR pirmtakų sintezė yra panaši į ire-mRNR sintezę. Pirminiame ribosominės RNR transkripte nėra intronų, o veikiant specifinėms RNazėms jis suskaidomas ir susidaro 28S-, 18S- ir 5,8S-pRNR; 5S-pRNR sintetinama dalyvaujant RNR polimerazei III.
rRNR ir tRNR.
Pirminiai tRNR transkriptai dalinės hidrolizės būdu taip pat paverčiami subrendusiomis formomis.
Baltymų biosintezėje dalyvauja visų tipų RNR, tačiau jų funkcijos šiame procese skiriasi. Matricos, lemiančios pirminę baltymų struktūrą, vaidmenį atlieka pasiuntiniai RNR (mRNR) Transliacijos mechanizmams tirti didelę reikšmę turi beląstelinių baltymų biosintezės sistemų panaudojimas. Jei audinių homogenatai yra inkubuojami su aminorūgščių mišiniu, iš kurių bent viena yra pažymėta, baltymų biosintezė gali būti registruojama įterpiant etiketę į baltymus. Pirminę sintezuojamo baltymo struktūrą lemia pirminė į sistemą įtrauktos mRNR struktūra. Jei beląstelinę sistemą sudaro globino mRNR (ji gali būti išskirta iš retikulocitų), sintetinamas globinas (a- ir (3-globino grandinės); jei albuminas sintetinamas iš albumino mRNR, išskirtos iš hepatocitų ir kt.).
14. Replikacijos reikšmė:
a) procesas yra svarbus molekulinis mechanizmas, kuriuo grindžiamas visų tipų proeukariotinių ląstelių dalijimasis, b) užtikrina visų tipų vienaląsčių ir daugialąsčių organizmų dauginimąsi,
c) palaiko ląstelės pastovumą
organų, audinių ir organizmo sudėtis dėl fiziologinės regeneracijos
d) užtikrina ilgalaikį atskirų asmenų egzistavimą;
e) užtikrina ilgalaikį organizmų rūšių egzistavimą;
e) procesas prisideda prie tikslaus informacijos padvigubinimo;
g) replikacijos procese galimos klaidos (mutacijos), dėl kurių gali sutrikti baltymų sintezė, vystantis patologiniams pakitimams.
Unikali DNR molekulės savybė padvigubėti prieš ląstelių dalijimąsi vadinama replikacija.
Ypatingos natūralios DNR, kaip paveldimos informacijos nešėjos, savybės:
1) replikacija – naujų grandinių formavimas yra vienas kitą papildantis;
2) savikorekcija – DNR polimerazė atskiria klaidingai replikuotas sritis (10-6);
3) remontas – restauravimas;
Šie procesai vyksta ląstelėje, dalyvaujant specialiems fermentams.
Kaip veikia taisymo sistema Eksperimentai, kurie atskleidė taisymo mechanizmus ir paties šio gebėjimo egzistavimą, buvo atlikti pasitelkiant vienaląsčius organizmus. Tačiau taisymo procesai būdingi gyvoms gyvūnų ir žmonių ląstelėms. Kai kurie žmonės kenčia nuo pigmentinės kserodermos. Šią ligą sukelia ląstelių nesugebėjimas iš naujo sintetinti pažeistą DNR. Kseroderma yra paveldima. Iš ko sudaryta remonto sistema? Keturi fermentai, palaikantys taisymo procesą, yra DNR helikazė, -egzonukleazė, -polimerazė ir -ligazė. Pirmasis iš šių junginių gali atpažinti pažeidimus dezoksiribonukleino rūgšties molekulės grandinėje. Jis ne tik atpažįsta, bet ir nupjauna grandinę reikiamoje vietoje, kad pašalintų pasikeitusį molekulės segmentą. Pats pašalinimas atliekamas naudojant DNR egzonukleazę. Tada iš aminorūgščių sintetinamas naujas dezoksiribonukleino rūgšties molekulės segmentas, siekiant visiškai pakeisti pažeistą segmentą. Na, paskutinis šios sudėtingiausios biologinės procedūros akordas atliekamas naudojant fermentą DNR ligazę. Jis yra atsakingas už susintetintos vietos prijungimą prie pažeistos molekulės. Visiems keturiems fermentams atlikus savo darbą, DNR molekulė visiškai atnaujinama ir visi pažeidimai liko praeityje. Taip harmoningai veikia gyvos ląstelės viduje esantys mechanizmai.
Klasifikacija Šiuo metu mokslininkai išskiria šiuos remonto sistemų tipus. Jie aktyvuojami priklausomai nuo įvairių veiksnių. Tai apima: Reaktyvavimą. rekombinacijos atkūrimas. Heterodupleksų remontas. ekscizinis remontas. Nehomologinių DNR molekulių galų susijungimas. Visi vienaląsčiai organizmai turi mažiausiai tris fermentų sistemas. Kiekvienas iš jų turi galimybę atlikti atkūrimo procesą. Šios sistemos apima: tiesioginę, ekscizinę ir postreplikacinę. Prokariotai turi šiuos tris DNR atkūrimo tipus. Kalbant apie eukariotus, jie turi papildomų mechanizmų, kurie vadinami Miss-Mathe ir Sos-repair. Biologija išsamiai ištyrė visus šiuos ląstelių genetinės medžiagos savaiminio gijimo būdus.
15. Genetinis kodas – baltymų aminorūgščių sekos kodavimo būdas, naudojant nukleotidų seką, būdingą visiems gyviems organizmams. Aminorūgščių seka baltymo molekulėje yra užšifruota kaip nukleotidų seka DNR molekulėje ir vadinama genetinis kodas. DNR molekulės sritis, atsakinga už vieno baltymo sintezę, vadinama genomo.
DNR yra naudojami keturi nukleotidai – adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C), timinas (T), kurie rusų kalbos literatūroje žymimi raidėmis A, G, C ir T. Šios raidės sudaro genetinio kodo abėcėlė. RNR naudojami tie patys nukleotidai, išskyrus timiną, kuris pakeičiamas panašiu nukleotidu - uracilu, kuris žymimas raide U (rusų kalbos literatūroje U). DNR ir RNR molekulėse nukleotidai išsirikiuoja į grandines ir taip gaunamos genetinių raidžių sekos.
Gamtoje baltymų gamybai naudojama 20 skirtingų aminorūgščių. Kiekvienas baltymas yra grandinė arba kelios aminorūgščių grandinės griežtai apibrėžtoje sekoje. Ši seka lemia baltymo struktūrą, taigi ir visas jo biologines savybes. Aminorūgščių rinkinys taip pat universalus beveik visiems gyviems organizmams.
Genetinės informacijos įgyvendinimas gyvose ląstelėse (t. y. geno koduojamo baltymo sintezė) vykdomas naudojant du matricos procesus: transkripciją (t. y. mRNR sintezę DNR šablone) ir genetinio kodo vertimą į aminorūgštį. seka (polipeptidinės grandinės sintezė ant mRNR šablono). Užtenka trijų iš eilės einančių nukleotidų, kad būtų užkoduota 20 aminorūgščių, taip pat sustojimo signalas, reiškiantis baltymų sekos pabaigą. Trijų nukleotidų rinkinys vadinamas tripletu. Priimtos santrumpos, atitinkančios aminorūgštis ir kodonus, parodytos paveikslėlyje.
Genetinio kodo savybės
Tripletiškumas – reikšmingas kodo vienetas yra trijų nukleotidų derinys (tripletas arba kodonas).
Tęstinumas – tarp trynukų nėra skyrybos ženklų, tai yra, informacija skaitoma nuolat.
Nepersidengimas – tas pats nukleotidas vienu metu negali būti dviejų ar daugiau tripletų dalis. (Netaikoma kai kuriems persidengiantiems genams virusuose, mitochondrijose ir bakterijose, kurios koduoja kelis kadrų poslinkio baltymus.)
Vienareikšmiškumas – tam tikras kodonas atitinka tik vieną aminorūgštį. (Savybė nėra universali. Euplotes crassus esantis UGA kodonas koduoja dvi aminorūgštis, cisteiną ir selenocisteiną)
Degeneracija (redundancija) – tą pačią aminorūgštį gali atitikti keli kodonai.
Universalumas – genetinis kodas vienodai veikia įvairaus sudėtingumo organizmuose – nuo virusų iki žmonių (tuo pagrįsti genų inžinerijos metodai) (Šiai savybei taip pat yra keletas išimčių, žr. lentelę skyriuje „Variacijos standartinis genetinis kodas“ šiame straipsnyje).
16.Biosintezės sąlygos
Baltymų biosintezei reikalinga genetinė DNR molekulės informacija; informacinė RNR – šios informacijos nešėja iš branduolio į sintezės vietą; ribosomos – organelės, kuriose vyksta tikroji baltymų sintezė; aminorūgščių rinkinys citoplazmoje; transportuoti RNR, koduojančias aminorūgštis ir nunešti jas į sintezės vietą ribosomose; ATP yra medžiaga, suteikianti energijos kodavimo ir biosintezės procesui.
Etapai
Transkripcija- visų tipų RNR biosintezės DNR matricoje procesas, vykstantis branduolyje.
Tam tikra DNR molekulės dalis yra despiralizuojama, vandeniliniai ryšiai tarp dviejų grandinių sunaikinami veikiant fermentams. Vienoje DNR grandinėje, kaip ir matricoje, pagal komplementarumo principą iš nukleotidų sintetinama RNR kopija. Priklausomai nuo DNR srities, tokiu būdu sintetinamos ribosominės, transportinės ir informacinės RNR.
Po mRNR sintezės ji palieka branduolį ir patenka į citoplazmą į baltymų sintezės vietą ribosomose.
Transliacija- polipeptidinių grandinių sintezės procesas, atliekamas ribosomose, kur mRNR yra tarpininkas perduodant informaciją apie pirminę baltymo struktūrą.
Baltymų biosintezė susideda iš daugybės reakcijų.
1. Aminorūgščių aktyvinimas ir kodavimas. tRNR turi dobilo lapo formą, kurios centrinėje kilpoje yra tripletas antikodonas, atitinkantis tam tikros aminorūgšties kodą ir kodonas ant mRNR. Kiekviena aminorūgštis yra prijungta prie atitinkamos tRNR, naudojant ATP energiją. Susidaro tRNR-aminorūgščių kompleksas, kuris patenka į ribosomas.
2. iRNR-ribosomų komplekso susidarymas. mRNR citoplazmoje yra sujungta ribosomomis ant granuliuoto ER.
3. Polipeptidinės grandinės surinkimas. tRNR su aminorūgštimis pagal antikodono komplementarumo su kodonu principą susijungia su mRNR ir patenka į ribosomą. Ribosomos peptidiniame centre tarp dviejų aminorūgščių susidaro peptidinis ryšys, o išsiskyrusi tRNR palieka ribosomą. Tuo pačiu metu mRNR kiekvieną kartą pajudina po vieną tripletą, įvesdama naują tRNR – aminorūgštį ir pašalindama iš ribosomos išleistą tRNR. Visas procesas yra maitinamas ATP. Viena mRNR gali susijungti su keliomis ribosomomis, sudarydama polisomą, kurioje vienu metu sintetinama daug vieno baltymo molekulių. Sintezė baigiasi, kai mRNR prasideda beprasmiai kodonai (stop kodai). Ribosomos atskiriamos nuo mRNR, iš jų pašalinamos polipeptidinės grandinės. Kadangi visas sintezės procesas vyksta granuliuotame endoplazminiame tinkle, susidariusios polipeptidinės grandinės patenka į EPS kanalėlius, kur įgauna galutinę struktūrą ir virsta baltymų molekulėmis.
Visas sintezės reakcijas katalizuoja specialūs fermentai, naudojantys ATP energiją. Sintezės greitis yra labai didelis ir priklauso nuo polipeptido ilgio. Pavyzdžiui, Escherichia coli ribosomoje 300 aminorūgščių baltymas susintetinamas maždaug per 15-20 sekundžių.
Visos tRNR turi bendrų bruožų tiek pirminėje struktūroje, tiek polinukleotidų grandinės sulankstymo į antrinę struktūrą dėl nukleotidų liekanų bazių sąveikos.
Pirminė tRNR struktūra
tRNR yra palyginti mažos molekulės, jų grandinės ilgis svyruoja nuo 74 iki 95 nukleotidų liekanų. Visos tRNR turi tą patį 3'-galą, sudarytą iš dviejų citozino ir vienos adenozino liekanų (CCA-galas). Tai 3'-galinis adenozinas, kuris jungiasi prie aminorūgščių liekanos, kai susidaro aminoacil-tRNR. CCA galas yra prijungtas prie daugelio tRNR specialiu fermentu. Nukleotido tripletas, papildantis aminorūgšties kodoną (antikodoną), yra maždaug tRNR grandinės viduryje. Tos pačios (konservatyvios) nukleotidų liekanos randamos tam tikrose sekos vietose beveik visų tipų tRNR. Kai kuriose padėtyse gali būti tik purino arba tik pirimidino bazių (jos vadinamos pusiau konservatyviomis liekanomis).
Visoms tRNR molekulėms būdingas didelis skaičius (iki 25% visų likučių) įvairių modifikuotų nukleozidų, dažnai vadinamų mažaisiais. Jie susidaro įvairiose molekulių vietose, daugeliu atvejų tiksliai apibrėžtose, dėl paprastų nukleozidų likučių modifikavimo specialių fermentų pagalba.
Antrinė tRNR struktūra
grandinės susilankstymas į antrinę struktūrą įvyksta dėl grandinės atkarpų tarpusavio papildomumo. Trys grandinės fragmentai papildo vienas kitą, kai yra užlenkti ant savęs ir sudaro plaukų segtukų struktūras. Be to, 5 colių galas papildo vietą, esančią netoli 3 colių grandinės galo, savo antilygiagrečiu išdėstymu; jie sudaro vadinamąjį akceptoriaus kamieną. Rezultatas yra struktūra, kuriai būdingi keturi stiebai ir trys kilpos, vadinamos „dobilu“. Stiebas su kilpa formuoja šaką. Apačioje yra antikodono šaka, kurios kilpos dalis yra antikodono tripletas. Kairėje ir dešinėje yra D ir T šakos, atitinkamai pavadintos dėl neįprastų konservuotų dihidrouridino (D) ir timidino (T) nukleozidų jų kilpose. Visų tirtų tRNR nukleotidų sekos gali būti sulankstytos į panašias struktūras. Be trijų dobilo lapų kilpų, tRNR struktūroje taip pat išskiriama papildoma arba kintama kilpa (V-kilpa). Jo dydis skirtingose tRNR smarkiai skiriasi, svyruoja nuo 4 iki 21 nukleotido, o naujausiais duomenimis – iki 24 nukleotidų.
Erdvinė (tretinė) tRNR struktūra
Dėl antrinės struktūros elementų sąveikos susidaro tretinė struktūra, kuri dėl panašumo su lotyniška L raide vadinama L forma (2 ir 3 pav.). Dėl pagrindo sudėjimo akceptoriaus stiebas ir dobilo lapo T stiebas sudaro vieną ištisinę dvigubą spiralę, o kiti du stiebai sudaro antikodoną, o D stiebas sudaro kitą ištisinę dvigubą spiralę. Tokiu atveju D ir T kilpos pasirodo esančios artimos ir sutvirtinamos kartu sudarant papildomas, dažnai neįprastas bazines poras. Paprastai šių porų formavime dalyvauja konservatyvūs arba pusiau konservatyvūs likučiai. Panašios tretinės sąveikos taip pat sujungia kai kurias kitas L struktūros dalis
70-90N | antrinis puslapis - dobilas | CCA 3" const visoms tRNR |
timino, pseudouridino-psi, digirouridino DGU buvimas D kilpoje – apsauga nuo ribonukleazių? ilgaamžės | Įvairių pirminių tRNR struktūrų – 61 + 1 – pagal kodonų skaičių + formilmetionino tRNR, katės antikodonas yra toks pat kaip ir metionino tRNR. Tretinių struktūrų įvairovė - 20 (pagal aminorūgščių skaičių) | atpažinimas – kovalentinio ryšio m-y tRNR susidarymas ir veikia | aminoacil-tRNR sintetazės prisijungia prie tRNR
tRNR funkcija yra pernešti aminorūgštis iš citoplazmos į ribosomas, kuriose vyksta baltymų sintezė.
tRNR, jungiančios vieną aminorūgštį, vadinamos izoakceptoriais.
Iš viso ląstelėje vienu metu egzistuoja 64 skirtingos tRNR.
Kiekviena tRNR poruojasi tik su savo kodonu.
Kiekviena tRNR atpažįsta savo kodoną nedalyvaudama aminorūgštyje. Su tRNR susijungusios aminorūgštys buvo chemiškai modifikuotos, po to analizuojamas gautas polipeptidas, kuriame buvo modifikuota aminorūgštis. Cisteinil-tRNACys (R = CH2-SH) buvo redukuotas į alanil-tRNACys (R = CH3).
Dauguma tRNR, nepaisant jų nukleotidų sekos, turi dobilo lapo formos antrinę struktūrą, nes joje yra trys plaukų segtukai.
tRNR struktūriniai ypatumai
3 "molekulės gale visada yra keturi nesuporuoti nukleotidai, o trys iš jų būtinai yra CCA. 5" ir 3 "RNR grandinės galai sudaro akceptoriaus kamieną. Grandinės laikomos kartu dėl komplementarios poros. septyni nukleotidai 5" - galas su septyniais nukleotidais, esančiais netoli 3 "galo. 2. Visos molekulės turi T?C plaukų segtuką, taip pavadintą, nes jame yra dvi neįprastos liekanos: ribotimidinas (T) ir pseudouridinas (? plaukų segtukas susideda iš dvigubo - penkių suporuotų bazių stiebas, įskaitant G-C porą, ir septynių nukleotidų ilgio kilpa.
tame pačiame kilpos taške. 3. Antikodoniniame plaukų segtelyje kamieną visada atstovauja porinių šeima
pagrindu. Kilpoje yra tripletas, papildantis giminingą kodoną, antikodoną.
le, susidedantis iš septynių nukleotidų. Nekintama ura-
cilas ir modifikuotas citozinas, o modifikuotas purinas, kaip taisyklė, ribojasi su jo 3 colių galu
adeninas. 4. Kitas plaukų segtukas susideda iš trijų ar keturių nukleotidų porų ilgio kotelio ir kintamos kilpos
dydžio, dažnai turintis sumažintos formos uracilo – dihidrouracilo (DU). Labiausiai skiriasi kamienų nukleotidų sekos, nukleotidų skaičius tarp antikodono kamieno ir T?C kamieno (kintamoji kilpa), taip pat kilpos dydis ir dihidrouracilo liekanų lokalizacija DU kilpoje.
[Dainininkė, 1998].
Tretinė tRNR struktūra
L formos konstrukcija.
Aminorūgščių prijungimas prie tRNR
Kad aminorūgštis sudarytų polipeptidinę grandinę, ji turi būti prijungta prie tRNR fermentu aminoacil-tRNR sintetaze. Šis fermentas, dalyvaujant ATP, sudaro kovalentinį ryšį tarp aminorūgščių karboksilo grupės ir ribozės hidroksilo grupės tRNR 3' gale. Aminoacil-tRNR sintetazė atpažįsta specifinį kodoną ne dėl to, kad tRNR yra antikodonas, bet dėl to, kad tRNR yra specifinė atpažinimo vieta.
Iš viso ląstelėje yra 21 skirtinga aminoacil-tRNR sintetazė.
Prisijungimas vyksta dviem etapais:
1. Aminorūgščių karboksilo grupė yra prijungta prie ATP a-fosfato. Gautas nestabilus aminoaciladenilatas stabilizuojamas prisijungiant prie fermento.
2. Aminoaciladenilato aminoacilo grupės perkėlimas į tRNR galinės ribozės 2' arba 3'-OH grupę
Kai kurios aminoacil-tRNR sintetazės susideda iš vienos polipeptidinės grandinės, o kitos – iš dviejų ar keturių identiškų grandinių, kurių kiekvienos molekulinė masė yra nuo 35 iki 115 kDa. Kai kurie dimeriniai ir tetrameriniai fermentai susideda iš dviejų tipų subvienetų. Nėra aiškios koreliacijos tarp fermento molekulės dydžio ar jo subvieneto struktūros pobūdžio ir specifiškumo.
Fermento specifiškumą lemia stiprus jo prisijungimas prie tRNR akceptoriaus galo, DU srities ir kintamos kilpos. Atrodo, kad kai kurie fermentai neatpažįsta antikodono tripleto ir katalizuoja aminoacetilinimo reakciją net tada, kai antikodonas yra pakeistas. Tačiau kai kurie fermentai rodo sumažėjusį aktyvumą, susijusį su tokiomis modifikuotomis tRNR, ir, pakeičiant antikodoną, prideda netinkamą aminorūgštį.
70-90n | antrinis puslapis - dobilas | CCA 3" const visoms tRNR |
timino, pseudouridino-psi, digirouridino DGU buvimas D kilpoje – apsauga nuo ribonukleazių? ilgaamžės | Įvairių pirminių tRNR struktūrų – 61 + 1 – pagal kodonų skaičių + formilmetionino tRNR, katės antikodonas yra toks pat kaip ir metionino tRNR. Tretinių struktūrų įvairovė - 20 (pagal aminorūgščių skaičių)
Prokariotuose yra dviejų tipų tRNR surišantis metioninas tRNAFMet ir tRNAMMet, o eukariotuose – tRNAIMet ir tRNAMMet. Metioninas pridedamas prie kiekvienos tRNR naudojant atitinkamą aminoacil-tRNR sintezę. metioniną, prijungtą prie tRNAFMet ir tRNAIMet, sudaro fermentas metionil-tRNR-transformilazė į Fmet-tRNAFMet. tRNR, pakrautos formilmetioninu, atpažįsta iniciacijos kodoną AUG.
Literatūra:
Deja, bibliografijos nėra.
Šis straipsnis yra antrasis iš automatinio publikavimo serijos, kurį būtina perskaityti perskaičius pirmąjį straipsnį.Genetinio kodo savybės – jo atsiradimo pėdsakas . Labai pageidautina, kad žmonės, kuriems molekulinės biologijos pagrindai yra naujokai, perskaitytų O.O. Favorova" “. Svarbu suprasti, norint suprasti KAIP genetinis kodas, būtina suprasti, KAIP ji veikia šiuolaikiniuose organizmuose. O tam būtina gilintis į užkoduotų baltymų sintezės molekulinius mechanizmus. Norint suprasti šį straipsnį, svarbu suprasti, kaip yra išdėstyta RNR molekulė, kuo ji skiriasi nuo DNR molekulės.
Suprasti gyvybės atsiradimo temą apskritai ir ypač genetinio kodo atsiradimą tiesiog neįmanoma nesuvokus pagrindinių gyvų organizmų molekulinių mechanizmų, visų pirma dviejų aspektų - paveldimų molekulių (nukleorūgščių) ir baltymų dauginimosi. sintezė. Todėl šis straipsnis visų pirma skirtas tam žinių minimumo, su kuriuo galima suprasti turtingą ir gana įdomią medžiagą, susijusią su genetinio kodo (GK) kilme, pristatymui.
Pažintį su molekuliniais baltymų sintezės mechanizmais geriausia pradėti tiriant vieno iš pagrindinių komponentų ir vienos seniausių gyvų organizmų struktūrų – pernešančiosios RNR (arba tRNR) molekulės struktūrą. tRNR molekulė turi neįprastai konservuotą struktūrą, kuri yra panaši visuose gyvuose organizmuose. Ši struktūra evoliucijos eigoje keičiasi taip lėtai, kad leidžia išgauti daug informacijos apie tai, kaip galėtų atrodyti seniausios baltymus sintezuojančios sistemos jų pradinio formavimosi metu. Todėl sakoma, kad tRNR molekulė yramolekulinis reliktas.
Molekulinis reliktas, arba molekulinė fosilija yra abstrakcija, žyminti senovinius mechanizmus ir molekulines bei supramolekulines struktūras, esančias šiuolaikiniuose organizmuose, leidžianti išgauti informaciją apie seniausių gyvų sistemų sandarą. Molekulinės liekanos apima ribosominės ir pernešančios RNR molekules, aminoacil-tRNR sintetazes, DNR ir RNR polimerazes ir genetinis kodas, kaip kodavimo būdas, taip pat daugybė kitų molekulinių struktūrų ir mechanizmų. Jų analizė yra pagrindinis informacijos apie tai, kaip galėjo atsirasti gyvybė, šaltinis genetinis kodas, ypač. Išsamiau panagrinėkime tRNR struktūrą ir tas jos dalis, kurios evoliucijos metu kinta taip lėtai, kad jose vis dar yra daug informacijos apie senąsias tRNR, kurios egzistavo daugiau nei prieš 3,5 mlrd.
tRNR molekulė yra gana maža, jos ilgis svyruoja nuo 74 iki 95 nukleotidų liekanų, dažniausiai 76 nukleotidai (žr. 1 pav.).tRNR sekoje vadinamasiskonservatyvus nukleotidų liekanos yra nukleotidų liekanos, esančios griežtai apibrėžtomis sekomis beveik visose tRNR molekulėse. Be to, išsiskirtipusiau konservatyvus nukleotidų liekanos yra likučiai, atstovaujami tik purino arba pirimidino bazėmis griežtai apibrėžtose tRNR sekose. Be to, skirtingi tRNR regionai keičiasi labai skirtingai.
Iki 25% visų nukleotidų liekanų yra modifikuoti nukleozidai, dažnai vadinami nepilnametis . Jau aprašyta daugiau nei 60 nedidelių likučių. Jie susidaro dėl įprastų nukleozidų likučių modifikavimo specialių fermentų pagalba.
Pseudouridinas (5-ribofuranoziluracilas, Ψ), 5,6-dihidrouridinas (D), 4-tiouridilas ir inozinas. Straipsnyje aprašyta kai kurių modifikuotų bazių struktūra ir iš dalies jų vaidmuo
Kartu su pirmine struktūra (tai tik nukleotidų seka) tRNR molekulė turi antrinę ir tretinę struktūrą.
Antrinė struktūra atsiranda dėl vandenilinių ryšių tarp nukleotidų susidarymo. Net mokykloje jie moko apie vandenilio ryšius komplementariai nukleotidų poravimosi metu (A-U ir G-C tokio tipo nukleotidų poravimas vadinamas kanoniniu), tačiau nemaža dalis nekanoninių ryšių taip pat susidaro tRNR molekulėse, ypač tarp G. ir U, kurie bus šiek tiek silpnesni ir energetiškai mažiau naudingi).
Ryžiai. 1. Apibendrinta antrinė tRNR struktūra (kairėje) ir visuotinai priimtas nukleotidų numeravimas tRNR (dešinėje). Taip jis atrodo beveik visuose gyvuose organizmuose. Dešiniajame paveikslėlyje konservatyvūs nukleotidai paryškinti paryškintu apskritimu.
Pavadinimai:N – bet koks nukleotidas, T – timinas, D – dihidrouridinas, Ψ – pseudouridinas, R – purino nukleotidas.
Dėl to susidaro vadinamoji dobilo lapų struktūra.Dobilo lapo struktūroje yra: akceptorinis stiebas ir trys šakos, arba domenai (rankos): antikodonas (sudarytas iš antikodono dvigrandinio kamieno (stiebas) ir antikodono kilpa (kilpa), dihidrouridinas arbaD- filialas arbaD-domenas, (taip pat iš dihidrouridino kilpos ir kamieno) irTΨC-šaka, arba tiesiog T-šaka, arba T-domenas (T-kilpa ir T-stiebas). Be trijų dobilo lapų kilpų, yra ir vadinamoji papildoma arba kintamoji kilpa. Kintamos kilpos ilgis svyruoja nuo 4 iki 24 nukleotidų.
Kodėl antrinė tRNR struktūra turi dobilo lapo formą? Į šį klausimą atsakė M. Eigenas [Eigen M, Winkler R.1979] . Faktas yra taskai RNR grandinės ilgis yra 80 nukleotidų su atsitiktine seka, labiausiai tikėtina antrinė struktūra su 3-4 žiedlapiais. Nors plaukų segtukas su tik viena kilpa turi didžiausią bazinių porų skaičių, tokia atsitiktinių sekų struktūra mažai tikėtina. Štai kodėl pagrįsta manyti, kad į tRNR panašios struktūros (tai yra struktūros su 3–4 kilpomis) buvo labiausiai paplitusios molekulės RNR ir RNR baltymų gyvavimo stadijoje. Papildomi argumentai šiam teiginiui bus pateikti tolesniuose straipsniuose.
Tretinė tRNR struktūra.
Tretinė tRNR struktūra atitinka tikrąją erdvinę struktūrą. Ji gavo vardąL-formos dėl tretinės struktūros panašumo į lotyniškos didžiosios raidės formą "L“. Tretinė struktūra susidaro dėl antrinės struktūros elementų sąveikos. Dalyvaukite jo formavime įkvepiančios sąveikos pagrindu. Dėl pagrindų susikaupimo dobilo lapo akceptorius ir T formos stiebas sudaro vieną ištisinę dvigubą spiralę, suformuojančią vieną iš „stypų“L-formos. Antikodonas irD- kamienai sudaro dar vieną šios raidės „lazdelę“,D- IrTTokioje struktūroje esančios kilpos pasirodo esančios glaudžios ir sujungiamos sudarant papildomas, dažnai neįprastas bazių poras, kurias, kaip taisyklė, sudaro konservatyvios arba pusiau konservatyvios liekanos. Atsižvelgiant į šį konservatyvių ir pusiau konservatyvių fondų įsitraukimą į švietimąL-formoms tampa aišku jų buvimasT- IrD- kilpos. L formos struktūros susidarymas ir jos sąveika su APCase schematiškai parodyta fig. 2.
Ryžiai. 2.Erdvinio ugdymo schemaL-formos tRNR struktūra ir jos sąveika su ARSase oh.
Rodyklė rodo aminorūgšties prijungimo vietą tRNR sintetazės aminoacilinimo metu. tRNR akceptoriaus domenas paryškintas raudonai, antikodono domenas paryškintas mėlynai. Ovalai nurodo APCazės domenus: žalia yra katalizinis domenas, kuriame yra tRNR akceptoriaus srities surišimo ir aminoacilinimo domenas, geltona ir oranžinė yra kintamasis APCazės domenas. Priklausomai nuo šio domeno dydžio, APCazė a atpažįsta antikodono sritį kaip kintamą domeną (domenas pažymėtas geltonai) arba jo neatpažįsta (domenas nurodomas oranžine spalva).
Antikodono bazės yra atvirkštinėsviduje L- formos molekulė.
Pernešančios RNR visuose gyvuose organizmuose paeiliui atlieka tris baltymų sintezei reikalingas funkcijas:
1) priėmėjas - baltymų fermentų (aminoacil-tRNR sintazių) pagalba kovalentiškai prie aminoacilo liekanos prijungia griežtai apibrėžtą aminorūgštį (kiekvienai aminorūgščiai - griežtai savo vieną ar kartais kelias skirtingas tRNR);2) transporto - perneša aminorūgštį į tam tikrą ribosomos vietą;3) prisitaikantis - kartu su ribosoma gali specifiškai atpažinti genetinio kodo tripletą ant matricos RNR, po kurio prie tRNR prisijungusi aminorūgštis įtraukiama į augančią polipeptidinę grandinę ribosomoje.
Straipsniai, susiję su tema:
Pernešimo RNR struktūra ir jų funkcija pirmajame (priešribosominiame) baltymų biosintezės etape
Ar baltymo molekulės sintezė pagrįsta pasiuntinio RNR (vertimas). Tačiau, skirtingai nei transkripcija, nukleotidų sekos negalima tiesiogiai paversti aminorūgštimi, nes šie junginiai turi skirtingą cheminę prigimtį. Todėl vertimui reikalingas tarpininkas perdavimo RNR (tRNR) pavidalu, kurio funkcija yra genetinį kodą paversti aminorūgščių „kalba“.
Bendrosios perdavimo RNR charakteristikos
Pernešimo RNR arba tRNR yra mažos molekulės, kurios tiekia aminorūgštis į baltymų sintezės vietą (į ribosomas). Šio tipo ribonukleino rūgšties kiekis ląstelėje yra maždaug 10% viso RNR telkinio.
Kaip ir kitų tipų tRNR, ji susideda iš ribonukleozidų trifosfatų grandinės. Nukleotidų sekos ilgis yra 70–90 vienetų, o apie 10% molekulės sudėties patenka į smulkius komponentus.
Dėl to, kad kiekviena aminorūgštis turi savo nešiklį tRNR pavidalu, ląstelė sintetina daugybę šios molekulės atmainų. Priklausomai nuo gyvo organizmo tipo, šis rodiklis svyruoja nuo 80 iki 100.
tRNR funkcijos
Pernešimo RNR yra substrato tiekėja baltymų sintezei, kuri vyksta ribosomose. Dėl unikalaus gebėjimo jungtis ir su aminorūgštimis, ir su šablono seka, tRNR veikia kaip semantinis adapteris perduodant genetinę informaciją iš RNR formos į baltymo formą. Tokio tarpininko sąveika su koduojančia matrica, kaip ir transkripcijos metu, yra pagrįsta azotinių bazių komplementarumo principu.
Pagrindinė tRNR funkcija yra priimti aminorūgščių vienetus ir pernešti juos į baltymų sintezės aparatą. Už šio techninio proceso slypi didžiulė biologinė prasmė – genetinio kodo įgyvendinimas. Šio proceso įgyvendinimas grindžiamas šiomis savybėmis:
- visas aminorūgštis koduoja nukleotidų tripletai;
- kiekvienam tripletui (arba kodonui) yra antikodonas, kuris yra tRNR dalis;
- kiekviena tRNR gali prisijungti tik prie konkrečios aminorūgšties.
Taigi baltymo aminorūgščių seką lemia tai, kurios tRNR ir kokia tvarka bus komplementariai sąveikauja su pasiuntinio RNR vertimo metu. Tai įmanoma dėl to, kad perdavimo RNR yra funkciniai centrai, iš kurių vienas yra atsakingas už selektyvų aminorūgšties prijungimą, o kitas - už prisijungimą prie kodono. Todėl funkcijos ir yra glaudžiai susijusios.
Pernešimo RNR struktūra
tRNR unikalumas slypi tame, kad jos molekulinė struktūra nėra tiesinė. Jį sudaro sraigtinės dvigrandos dalys, kurios vadinamos stiebeliais, ir 3 vienos grandinės kilpos. Savo forma ši struktūra primena dobilo lapą.
tRNR struktūroje išskiriami šie stiebai:
- akceptorius;
- antikodonas;
- dihidrouridilas;
- pseudouridilas;
- papildomas.
Dvigubuose spiraliniuose stiebuose yra nuo 5 iki 7 Watson-Crickson porų. Akceptoriaus kamieno gale yra nedidelė nesuporuotų nukleotidų grandinė, kurios 3-hidroksilas yra atitinkamos aminorūgšties molekulės prijungimo vieta.
Struktūrinė sritis, skirta prisijungti prie mRNR, yra viena iš tRNR kilpų. Jame yra antikodonas, papildantis semantinį tripletą, kuris yra antikodonas ir priimantis galas, kurie atlieka tRNR adapterio funkciją.
Tretinė molekulės struktūra
„Dobilo lapas“ yra antrinė tRNR struktūra, tačiau dėl susilankstymo molekulė įgauna L formos konformaciją, kurią kartu laiko papildomi vandenilio ryšiai.
L forma yra tretinė tRNR struktūra ir susideda iš dviejų beveik statmenų A-RNR spiralių, kurių ilgis yra 7 nm, o storis - 2 nm. Ši molekulės forma turi tik 2 galus, iš kurių vienas turi antikodoną, o kitas turi akceptoriaus centrą.
tRNR prisijungimo prie aminorūgšties ypatybės
Aminorūgščių aktyvavimą (jų prijungimą prie pernešančios RNR) atlieka aminoacil-tRNR sintetazė. Šis fermentas vienu metu atlieka 2 svarbias funkcijas:
- katalizuoja kovalentinio ryšio susidarymą tarp akceptoriaus kamieno 3’-hidroksilo grupės ir aminorūgšties;
- numato atrankinės atitikties principą.
Kiekvienas iš jų turi savo aminoacil-tRNR sintetazę. Jis gali sąveikauti tik su atitinkamo tipo transportavimo molekule. Tai reiškia, kad pastarosios antikodonas turi būti komplementarus tripletui, koduojančiam šią konkrečią aminorūgštį. Pavyzdžiui, leucino sintetazė prisijungs tik prie tRNR, skirtos leucinui.
Aminoacil-tRNR sintetazės molekulėje yra trys nukleotidus surišančios kišenės, kurių konformacija ir krūvis yra komplementarūs tRNR atitinkamo antikodono nukleotidams. Taigi fermentas nustato norimą transportavimo molekulę. Daug rečiau akceptoriaus kamieno nukleotidų seka tarnauja kaip atpažinimo fragmentas.