Комплементарная копия
Cтраница 1
Комплементарная копия РНК, синтезированная РНК-полимеразой на матрице ДНК. [1]
 |
Работа обратной транскриптазы на примере фермента из вируса ВИЧ-1, вызывающего СПИД. [2] |
Так как эта ДНК является комплементарной копией геномной плюс - РНК, то она должна рассматриваться как минус - ДНК. Получается полная ДНК-реплика геномной РНК вируса с тРНК на 5 -конце. Информация с геномной ДНК уже считана. Но для получения второй нити ДНК ( плюс - ДНК, с той же последовательностью, что и геномная РНК) все еще нужен праймер. Он создается специфичным разрывом оставшейся части РНК в участке, предшествующем фрагменту U3, который находился на ее 3 -конце перед R. В результате этого формирование плюс - ДНК начинается с воссоздания участка) з-й - - Us-РВ. На этом использование РНК заканчивается, РНКазы Н завершает работу по ее деградации и фермент целиком переключается на работу в режиме ДНК-пол и меразы. Начавшая синтезироваться плюс-цепь зацепляется освободившимся участком РВ за 3 -конец минус - ДНК. Это дает возможность последней продолжить элонгацию до полного считывания 5 -конца начавшей формироваться плюс-цепи. Одновременно плюс-цепь получает возможность элон-гироваться до достижения 5 -конца минус-цепи. Как видно из схемы, при этом на обоих концах линейной двунитевой ДНК возникают идентичные структуры, известные как длинные концевые повторы ( long terminal repeats, LTR), с помощью которых происходит встраивание вирусной ДНК в геном. [3]
Наиболее простой цикл репликации / транскрипции вирусной РНК - это когда с геномной РНК снимается комплементарная копия и эта копия, в свою очередь, служит матрицей для синтеза геномной РНК; роль мРНК в образовании всех необходимых для размножения вируса белков выполняет родительская РНК - Если отвлечься от частностей, то этот принцип реализуется у фага Qp и у вируса полиомиелита. Однако стратегии этих вирусов различаются в одном существенном отношении. Фаг Qp размножается в клетках прокариот, поэтому его () РНК может функционировать как истинная полицистронная мРНК - Хозяин вируса полиомиелита - эукариотная клетка. Соответственно на () РНК этого вируса имеется единственная точка инициации трансляции, и все зрелые вирус-специфические белки возникают в результате ограниченного протеолиза единого полипротеина-предшественника. Как и у ДНК-содержащих вирусов, у вирусов с РНК-геномом разные вирус-специфические белки требуются в разных количествах и в разное время, а образование всех этих белков из единого предшественника затрудняет количественную и временную регуляцию их производства. [4]
Если в реакцию, катализируемую РНК-полимеразой, вводится только один нуклеозид-5 - трифосфат ( из четырех), происходит синтез гомополимера, структура которого не является комплементарной копией добавленного полинуклеотида. При таком синтезе - синтезе повторением ( reiteration) - полимеризация начинается на участке полинуклеотидной матрицы, содержащем последовательность по крайней мере трех остатков нуклеотидов, комплементарных добавленному единственному нуклеозидтрифосфату. Продукт, образовавшийся в результате такого частичного копирования последовательности матрицы, служит затравкой для дальнейшей ферментативной полимеризации, приводящей к гомополинуклео-тиду. [5]
Наконец, олиго - или полинуклеотид может служить матрицей, которая определяет последовательность нуклеотидов в образующемся полимере и сама не входит в состав продукта реакции. При матричном синтезе продукт реакции является комплементарной копией полинуклеотидной цепи матрицы. Этот случай наблюдается в реакциях, катализируемых ДНК-полимеразой, РНК-поли-меразой и РНК-синтетазой. [6]
Информация из ядра должна передаваться в рибосомы - цитоплазматические структуры, осуществляющие синтез белка. Компоненты РНК почти идентичны компонентам ДНК, за исключением различий по сахарам, входящим в состав их молекул: рибоза занимает место дез-оксирибозы, а азотистое основание тимин замещается измененной формой, названной урацилом. Специфическая форма РНК, передающая генетическую информацию для построения комплементарной копии последовательностей оснований ДНК, названа информационной РНК. [8]
Общим свойством вирусов с ( -) РНК-геномом является то, что в состав их вирусных частиц входит РНК-полимераза, способная копировать РНК-матрицу. Биологический смысл такой организации понятен. Поскольку, по определению, ( -) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования своих мРНК вирус должен внести в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии. Другое общее свойство этих вирусов заключается в том, что матрицей для репликации / транскрипции является не свободная РНК, а вирусный рибонуклеопротеид ( РНП) - молекула РНК, равномерно покрытая вирус-специфическим белком. [9]
Несмотря на то, что в диплоидной клетке есть только две копии каждого гена ( одна - в хромосоме, которая получена от матери, другая - в хромосоме, полученной от отца), активно функционирующий ген обычно образует тысячи комплементарных молекул мРНК ( разд. Чаще всего известно, в каких клетках данный ген активен. Например, ген, кодирующий инсулин, активен в ( 3-клетках поджелудочной железы. Ретровирусы содержат фермент, который может синтезировать на молекуле РНК комплементарную копию ДНК. Получение ДНК на матрице РНК - это процесс, который противоположен нормальной транскрипции, когда РНК синтезируется на матрице ДНК, поэтому фермент назвали обратной транскрип-тазой. [10]
Многие вирусы имеют геном в виде ( -) нити РНК. Общим свойством вирусов с ( -) РНК-геномом является то, что в состав их вирусных частиц входит РНК-полимераза, способная копировать РНК-матрицу. Биологический смысл такой организации понятен. Поскольку, по определению, ( -) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования своих мРНК вирус должен внести в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии. Другое общее свойство этих вирусов заключается в том, что матрицей для репликации / транскрипции является не свободная РНК, а вирусный рибонуклеопротеид ( РНП) - молекула РНК, равномерно покрытая вирус-специфическим белком. [11]
Как показали анализы, мРНК составляет 3 - 5 % всей РНК клетки. При синтезе мРНК копируется только одна цепь молекулы ДНК. Синтез мРНК будет описан позднее. Последовательность оснований в мРНК представляет собой комплементарную копию соответствующей цепи ДНК; длина ее варьирует в зависимости от длины полипептидной цепи, которую она кодирует. Большая часть мРНК находится в клетке лишь короткое время. [12]
Первая контролируемая модификация белка была проведена в середине 60 - х годов Кршландом и Бендером. Однако, как выяснилось, такой тиолсубтилизин не сохраняет протеазную активность. Вообще говоря, методы химической модификации не только жестки и неспецифичны; они плохи еще и тем, что с их помощью невозможно вызвать множественные желаемые изменения, особенно если модифицируемые аминокислотные остатки погружены в глубь третичной структуры белка. Для этого нужна белковая инженерия, основанная на генетической инженерии. Сегодня она осуществляется при помощи двух хорошо освоенных методов ( гл. Так, сайт-специфический мутагенез осуществляется следующим образом. Клонируют ген того белка, который интересует исследователя, и встраивают его в подходящий генетический носитель. Затем синтезируют олигонуклеотидную затравку с желаемой мутацией, последовательность которой из десяти - пятнадцати: нуклеотидов в достаточной степени гомологична определенному участку природного гена и поэтому способна образовывать с ним гибридную структуру. Эта синтетическая затравка используется полимеразами для начала синтеза комплементарной копии вектора, которую затем отделяют от оригинала и используют для контролируемого синтеза мутантного белка. Альтернативный подход основан на расщеплении цепи, удалении подлежащего изменению сайта и замещении его синтетическим аналогом с желаемой последовательностью нуклеотидов. [13]
Страницы: 1