Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Білок р53 як чинник транскрипціїСеред великого кількості вже відкритих чинників транскрипцій найбільш відомий, мабуть, білок р53. Це пояснюється тим, що він контролює виключно важливі клітинні процеси і, завдяки цьому, залучений у велику кількість різних регуляторних ланцюгів. а) Функціональна роль. Білок р53 (чи його ген) активується у відповідь на різноманітні ушкодження клітинної структури : - нерепаровані розриви і інші ушкодження ДНК - порушення розбіжності хромосом в мітозі - руйнування мікротрубочок і т. д. Сам же білок р53 регулює активність, принаймні, трьох груп генів : 1) активує гени (Р21, GADD45 та ін.), що відповідають за зупинку клітинного поділу; 2) активує гени (ВАХ, KILLER/DR5, PIG та ін.), які запускають апоптоз - процес, що призводить, шляхом активації спеціальних ферментів, до загибелі клітини; а також репресує гени (BCL2, RELA), стримуючі апоптоз. 3) активує гени (ТSР1, ВАІ1 та ін.), що гальмують ангіогенез (утворення нових судин).
У результаті через посередництво білку р53 клітина у відповідь на ушкодження своєї структури · або затримується на тій або іншій стадії мітотичного циклу і виправляє ці ушкодження; · або (при неможливості виправлень) взагалі зупиняє поділ і вступає в процес клітинного старіння (фаза III по Хейфлику); · або (при потенційній небезпеці пошкодженої клітини для її оточення) здійснює апоптоз, тобто, попросту кажучи, самогубство. Зокрема, апоптозу, окрім інших, піддаються і клітини, в яких сталася пухлинна трансформація. В зв'язку з цим зрозуміло, чому одночасно гальмується ангіогенез: це ще один спосіб обмеження пухлинного зростання. Тому білок р53 - один з найбільш важливих опухолевих супресорів. У більшості ж пухлин, що розвиваються, функції білку р53 опиняються в тому або іншому відношенні порушеними. Така загальна біологічна роль білку р53. Розглянемо деякі пов'язані з ним питання детальніше. б) Структура білку р53. Білок р53 не входить ні в одну з тих родин ДНК-зв’язуючих білків, які були описані в вище. У його молекулі - 392 амінокислотні залишки, що утворюють шість різних за розміром і функціями доменів (див.мал.). Центральний і найбільший домен (що включає близько 200 залишків) відповідає за впізнавання енхансерів генів-мішеней і зв'язування з ними. А найперший від N-конца (N-кінцевої) домен бере участь у взаємодії із загальними чинниками транскрипції, тобто з комплексом TFIID. Іншими словами, саме два названі домени забезпечують правильне зв'язування білку р53 з його основними партнерами. Але це зв'язування знаходиться під контролем багаточисленних чинників. Так, в тому ж N-домені є локус зв'язування з білком-інгібітором Mdm2, який блокує взаємодію з комуплексом TFIID. І тут же присутні залишки серина і треоніна, які можуть фосфорилювати спеціальними протеінкіназами (ДНК протеінкіназою, білком ATM та ін.). Ці кинази активуються при ушкодженнях ДНК і інших структур клітини. Їх дія на N-домен, а також, мабуть, на сам інгібітор Mdm2 вивільняє цей домен з-під блокуючого впливу: він набуває здатності взаємодіяти з комплексом TFIID. Взаємодія центрального домена з енхансером теж знаходиться під контролем, який знову здійснюється шляхом модифікації. Але безпосереднім об'єктом модифікації є не центральний, а С-кінцевий (він же лужний) домен. Причому сама модифікація є різноманітнішою: це не лише фосфорилювання, але також ацетилювання і глікозілювання (що також здійснюється спеціальними ферментами). Якщо С-кінцевий домен не модифікований, центральний домен не здатний взаємодіяти з ДНК-мішенню. Модифікація ж С-домена не лише надає білку р53 таку здатність, але і впливає на його специфічність. Річ у тому, що р53-залежні енхансери (що відносяться до різних генів) дещо відрізняються послідовністю нуклеотидних пар. І від виду модифікації С-домена залежить, з якими конкретно енхансерами зв'язуватиметься білок р53, а з якими - ні. Таким чином, за допомогою модифікації двох кінцевих (N- і С -) доменів білок р53 отримує (від дуже численних "джерел") інформацію про стан клітини, переробляє її шляхом зміни своєї конфігурації і належним чином реагує як чинник транскрипції певних генів. С-кінцевий домен виконує ще одну функцію. Як відмілось вище, деякі гени (ВСL2, RЕLА) білком р53 не активуються, а репресуються. Ця дія, як вважають, здійснюєтьсяся С-доменом. При цьому останній (замість N-домена) зв'язується з комплексом TFIID і пригнічує його активність. Досить важлива функція і інших частин білку р53. Так, в клітині його молекули утворюються один з одним тетрамерні комплекси: це звичайний стан білку незалежно від рівня його активності. За утворення ж комплексів відповідає α-спіральний домен, що є попередником С-кінцевому домену. У мономірному стані білок р53 не здатний до активації. Між центральним і α-спиральним доменами знаходиться функціонально важлива лінкерна (єднальна) ділянка. Вважають, що він потрібний для проникнення новосинтезованного білку р53 з цитоплазми в ядро. Нарешті, між N- кінцевим і центральним доменами розташовані ще дві невеликі домени, один з яких багатий на залишок проліну. Обоє вони беруть участь в активації тих або інших мішеней. Таким чином, структура білку р53 дуже складна, що цілком відповідає його украй важливій функціональній ролі. в) Обмін білку р53. У клітинах білок р53 постійно синтезується і так же постійно руйнується. Тому в клітинах більшості тканин середня тривалість життя молекул білку і їх стаціонарна концентрація виявляються дуже низькими. Але при стресах і ушкодженнях клітини швидкість деградації білку р53 сповільнюється, що призводить до збільшення його концентрації. Іншими словами, використовуються два способи включення білку р53 в "роботу": - підвищення його вмісту (шляхом зниження швидкості розпаду) - підвищення активності (шляхом модифікації). Відмітимо: у разі переважної більшості інших білків збільшення концентрації досягається іншим способом - шляхом активації гена і, отже, швидкості синтезу білку. Ген р53, як ми бачимо, досить активно функціонує практично завжди. Відомі лише одиничні ситуації істотної його активації в порівнянні із звичайним рівнем. Це ранній ембріогенез, а також розвиток ембріональної тератокарціноми. СТРУКТУРА РНК Усі чинники транскрипцій, як і сама транскрипція, покликані забезпечити тільки одне - утворення з потрібною швидкістю РНК на тих або інших ділянках хромосом. Перш ніж говорити про механізм цього процесу, коротко охарактеризуємо будову різних видів РНК. Це необхідно, щоб зрозуміти особливості транскрипції і феномен дозрівання новосинтезованих молекул РНК. Загальний план будови РНК Як і ДНК, РНК (див.мал.нижче) є лінійні (тобто нерозгалужені) полінуклеотиди за тим же принципом організації : - складаються з чотирьох видів нуклеотидів, кожний з яких включає азотисту основу, пентозу і фосфатний залишок; - нуклеотиди пов'язані в ланцюг за допомогою 5 ', 3 '- фосфодиефірних зв'язків; - полінуклеотидні ланцюги полярні, тобто мають 5 '- і 3 '- кінці. Але є і відмінності від ДНК. Головне з них - те, що молекули РНК (окрім РНК деяких вірусів) є не двох-, а одноланцюговими. Причиною служать наступні три особливості первинної структури. а) По-перше, пентоза в РНК - це не дезоксирибоза, а рибоза, яка містить додаткову гідроксигруппу. Остання робить дволанцюгову структуру менш компактною. б) По-друге, серед чотирьох головних, або мажорних, азотистих основ замість тиміну знаходиться урацил, який відрізняється від тиміну лише відсутністю метильної групи в 5-му положенні. Але, як вже відзначалося, завдяки цьому зменшується сила гідрофобної взаємодії в комплементарній парі А-У. Що теж знижує вірогідність утворення стійких дволанцюгових молекул. в) Нарешті, в РНК (особливо в т-РНК) високий вміст т. з. мінорних основ і нуклеозидів. Серед них - дигідроуридин (в урацилі немає одного подвійного зв’язку), псевдоуридин (урацил інакше, ніж зазвичай, пов'язаний з рибозою), диметиладенін і диметилгуанін (у азотистих основ - по дві додаткові метильні групи) і багато інших. Майже усі ці основи не можуть брати участь в комплементарних взаємодіях. Так, метильні групи в диметиладеніні (на відміну від тиміна і 5-метилцитозина) знаходяться при такому атомі, який в парі А-У утворює водневий зв'язок; отже, тепер цей зв'язок замкнутися не може. Це теж перешкоджає утворенню дволанцюжкових молекул. Таким чином, широко відомі відмінності складу РНК від ДНК мають величезне біологічне значення: адже свою функцію молекули РНК здатні виконувати тільки в одноланцюговому стані. Найочевидніше це для мРНК: важко уявити, як би могла дволанцюжкова молекула транслюватися на рибосомах. В той же час, залишаючись поодинокою, в деяких ділянках ланцюг РНК може утворювати петлі, або "шпильки", з дволанцюговою структурою (див.мал.нижче). Ця структура стабілізована взаємодією основ в парах А:::У і Г:::Ц. Проте можуть утворюватися і "неправильні" пари (наприклад, Г----У), а в деяких місцях "шпильки" і взагалі не виникають ніяких взаємодій. У складі таких петель може знаходитися (особливо в тРНК і рРНК) до 50 % усіх нуклеотидів. Загальний же вміст нуклеотидів в РНК варіює від 75 одиниць до багатьох тисяч. Але навіть самі великі РНК на декілька порядків коротші за хромосомну ДНК. Тепер звернемося до особливостей структури трьох класів РНК - мРНК, тРНК і рРНК. Особливості будови мРНК Оскільки кожна мРНК містить інформацію про склад того або іншого поліпептидного ланцюга, кількість різних мРНК в клітині дуже велика. Незважаючи на це, мають місце дві обставини. По-перше, усі ці мРНК складають лише невелику частину загальної маси РНК в клітині - близько 5 %. По-друге, при усьому своєму різноманітті, зрілі мРНК мають схожий план будови. Він полягає в тому, що лінійний ланцюг мРНК містить декілька областей з різною функціональною роллю (див.мал.). а) На 5´-кінці знаходиться т. з. "ковпачок", або кеп - ділянка з одного-чотирьох модифікованих нуклеотидів, наприклад: (7-метил-Г)— ф-ф-ф-(2-О-метил-Х) – ф – (2 - О-метил-Y) – ф -- Першим завжди йде 7-метилгуанілат. Причому з черговим нуклеотидом він пов'язаний пірофосфатним зв'язком. Декілька наступних нуклеотидів можуть бути метильовані по 2´-положенню рибози. Така незвичайна структура покликана захищати 5´-кінец мРНК від екзонуклеаз. б) За "ковпачком" йде 5'- нетрансльована ділянка - послідовність з декількох десятків нуклеотидів. Вона комплементарна одному з відділів тієї рРНК, яка входить в малу субодиницю рибосоми. За рахунок цього вона служить для первинного зв'язування мРНК з рибосомою, але сама, як видно з назви, не транслюється. в) Трансляція ж (зчитування) мРНК починається завжди з т. з. кодону, що ініціює. У усіх мРНК він завжди один і той же - АУГ, тобто відповідно до таблиці, кодує метіонін. Тому після синтезу пептидного ланцюга з її N-кІнца, як правило, відщеплюється метіонін (якщо останній не потрібний для функціонування білку). г) За кодоном, що ініціює, в мРНК слідує кодуюча частина яка, власне, і містить інформацію про послідовність амінокислот в білку. е) За цим кодоном може слідувати ще 3'-нетранслююча ділянка, що значно перевищує по довжині 5 '- нетранслуючу область. ж) Нарешті, майже усі зрілі мРНК еукаріот (окрім гістонових мРНК) на 3´-кінці утримують пів(А) -фрагмент з 150-200 аденілових нуклеотидів. І 3'-нетранслируюча ділянка, і пів(А)-фрагмент мають відношення до регуляції тривалості життя мРНК, оскільку руйнування мРНК здійснюється 3'-екзонуклеазами. Механізми цієї регуляції ми розглядатимемо пізніше. Зараз же коротко згадаємо: пів(А) -фрагмент частково подібний по функції до теломери ДНК. Відповідно до гіпотези "квиточків, після того, як чергова рибосома закінчує трансляцію мРНК, від пів(А)-фрагмента відщепляються 10-15 нуклеотидів. Коли цей фрагмент закінчується, починає руйнуватися значна частина мРНК (якщо відсутній 3'-нетранслююча ділянка). Загальна кількість нуклеотидів в мРНК зазвичай варіює в межах декількох тисяч. При цьому на кодуючу частину іноді може доводитися лише 60-70 % нуклеотидів. У клітинах молекули мРНК практично завжди пов'язані з білками. Останні, ймовірно, стабілізують лінійну структуру мРНК, тобто попереджають утворення в кодучих частинах "шпильок". Крім того, білки можуть захищати мРНК від передчасного руйнування. Такі комплекси мРНК з білками іноді називають інформосомами. Особливості будови тРНК |
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-08-22 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |