Главная > Химия > Биохимия, Т.3
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

27.22. Некоторые короткие пептиды синтезируются без участия рибосом

Теперь мы перейдем к другому механизму образования пептидной связи в биологических системах. Рассмотрим в качестве примера биосинтез грамицидина циклического пептидного антибиотика, состоящего из двух идентичных пентапептидов, соединенных «голова к хвосту» (рис. 27.25). Этот антибиотик продуцируют некоторые штаммы спорообразующей бактерии Bacillus brevis.

Биосинтез грамицидина S происходит в отсутствие рибосом или мРНК. Для него необходим гораздо более простой синтетический аппарат, состоящий всего лишь из двух ферментов - и Фермент (масса ) активирует фенилаланин, остальные четыре аминокислоты пентапептидного фрагмента активируются (масса 180 кДа). Кроме того, оба фермента

Рис. 27.25. Последовательность аминокислот в грамицидине циклическом пептиде, состоящем из двух одинаковых пентапептидных групп.

участвуют в образовании пептидной связи.

В этой системе аминокислоты активируются путем образования тиоэфиров, связанных с ферментами. Вместо 3-концевой гидроксильной группы тРНК активированные аминокислоты присоединяются к сульф гидр ильной группе и

Если инкубировать L-пролин, L-валин, L-орнитин и L-лейцин с в присутствии АТР, они образуют тиоэфирные связи с определенными сульфгидрильными группами Точно так же D-фенилаланин в присутствии АТР образует тиоэфирную связь с

Синтез пептида в этой системе инициируется взаимодействием и Остаток D-фенилаланина, присоединенный к

переносится на иминогруппу L-пролиново-го остатка, присоединенного к с образованием дипептида. В последующих реакциях участвует только Активированная карбонильная группа остатка пролина в составе дипептида реагирует с аминогруппой валинового остатка, прикрепленного к тому же ферменту, и дает трипептид. Этот процесс повторяется с участием орнитина и затем лейцина, образуя в результате пентапептид, связанный с ферментом. С возникновением каждой новой пептидной связи растущий пептид переносится на новую сульфгидрильную группу.

Наконец, активированные пентапептиды, присоединенные к двум различным молекулам реагируют друг с другом с образованием циклического грамицидина

Следует отметить две особенности этого биосинтетического пути.

1. Аминокислотная последовательность грамицидина S определяется пространственной организацией и специфичностью ферментов и На каждую пептидную связь приходится по меньшей мере одна субъединица белка. Выходит, что этот способ синтеза уступает по экономичности рибосомному механизму. Поэтому пептиды, содержащие более чем примерно 15 остатков, не синтезируются с помощью этого механизма.

2. Синтез грамицидина S напоминает синтез жирных кислот в том отношении, что активированными промежуточными продуктами в обоих процессах служат тиоэфиры. Кроме того, содержит ковалентно связанный остаток фосфопантетеина. Возможно, этот тиол переносит растущую пептидную цепь с одного участка на следующий. Фриц Липман предположил, что синтез полипептидных антибиотиков, возможно, представляет собой как бы атавизм, напоминающий о примитивном механизме синтеза белка, который использовался на заре эволюции. Синтез рибосомных белков мог возникнуть в результате эволюции синтеза жирных кислот.

Заключение

Синтез белка (трансляция) зависит от координированного взаимодействия более чем 100 макромолекул, к которым, помимо рибосом, относятся активирующие ферменты и белковые факторы. Синтез белка начинается с активации аминокислот аминоацил-тРНК-синтетазами (активирующими ферментами) за счет энергии АТР. Синтетазы соединяют карбоксильную группу аминокислоты с 2- или 3-гидроксильной группой остатка аденозина на 3-конце тРНК. Для каждой аминокислоты имеется по меньшей мере один активирующий фермент. Кроме того, для каждой аминокислоты имеется хотя бы одна специфическая тРНК. Все транспортные РНК, обладающие различной специфичностью, характеризуются общим планом строения. Это - одиночные цепи РНК длиной примерно 80 нуклеотидов, содержащие некоторые модифицированные (например. метилированные) производные обычных оснований. Последовательности оснований всех известных тРНК могут быть написаны в виде клеверного листа, в котором примерно половина нуклеотидов спарена. Кристаллографические исследования с помощью рентгеновских лучей показали, что молекула тРНК имеет L-образную форму. На одном конце L-образной структуры находится 3-концевая ССА-последовательность, являющаяся местом присоединения аминокислоты, на другом конце, на расстоянии около антикодон. Информационная РНК узнает антикодон тРНК, а не присоединенную к тРНК аминокислоту. Кодон мРНК образует пары оснований с антикодоном тРНК. Некоторые тРНК узнают более одного кодона благодаря тому, что спаривание третьего основания кодона менее избирательно, чем спаривание двух других (гипотеза «качаний», неоднозначного соответствия; wobble-hypothesis). Синтез белка происходит на рибосомах, образованных из больших и малых субъединиц. В каждом из них примерно две трети массы приходится на долю РНК и одна трет ь- на белок. -рибосома E. coli (масса состоит из и -субча-стиц.

Синтез белка происходит в три этапа, называемых соответственно инициацией, элонгацией и терминацией. Информационная РНК, и ормилметионил-тРНК и 30S-субчастица рибосомы соединяются, образуя -комплекс инициации. Сигналом начала трансляции служит кодон AUG (или GUG), которому предшествует богатая пурином последовательность, способная

спариваться с 16S-pPHK. Затем -субчастица рибосомы присоединяется к этому комплексу, что приводит к образованию -комплекса инициации, готового к следующему этапу. Цикл элонгации включает связывание аминоацил-тРНК (узнавание кодона), образование пептидной связи и транслокацию. Рост цепи происходит в направлении от N-конца к С-концу. Терминацию синтеза белка осуществляют факторы освобождения, которые узнают терминирующие кодоны UAA, UGA и UAG, что приводит к гидролизу связи между полипептидом и тРНК. При образовании -комплекса инициации, при связывании аминоацил-тРНК с рибосомой и на стадии транслокации происходит гидролиз GTP. Различные стадии синтеза белка избирательно ингибируются токсинами и антибиотиками. Пептидные антибиотики и другие короткие полипептиды синтезируются без рибосом, причем механизм их образования напоминает синтез жирных кислот.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

Вопросы и задачи

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление