Вторичная и третичная структура РНК

По особенностям структуры и функций различают 3 основных типа РНК:

1) Р-РНК;

2) Т-РНК;

3) М(И)-РНК.

Р-РНК – это компоненты рибосом и составляют около 80% всей РНК клетки. Существует три вида р-РНК, которые отличаются по массе и коэффициенту седиментации.

К сед. Mr число м/н

1) 28-S-р-РНК ~ 1,5 млн. до 4000

2) 18-S-р-РНК ~ 700 тыс. до 2000

3) 5-S-р-РНК ~ 30 тыс. ~ 100

Вторичная структура р-РНК – это спиралевидные участки, соединенные изогнутой одиночной цепью.

Третичная структура р-РНК является скелетом рибосомы.

Рибосомы – это субклеточные частицы с Ксед. 80S и Mr~1,5 млн. Они состоят из 2 субъединиц – большой (60S) и малой (40S); при снижении концентрации ионов Mg⁺² до 0,1 мМоль 80S-частица распадается на субъединицы. Каждая из субъединиц содержит р-РНК и белки. р-РНК выполняет роль каркаса для объединения белков в определенном объеме.

м(и)-РНК – образуется в цитоплазме клетки из предшественника – пре-м-РНК. Последняя имеет копии палиндромов ДНК, поэтому ее вторичная структура содержит «шпильки» и линейные участки. При созревании пре-м-РНК «шпильки» отсекаются ферментами и образуется м-РНК. Кодовым элементом м-РНК является триплет нуклеотидов – кодон. Каждый кодон соответствует определенной аминокислоте. Вторичная структура м-РНК – это изогнутая цепь, а третичная – подобна нити, намотанной на катушку, роль которой играет особый транспортный белок – информофер. м-РНК составляет ~ 2-5% всей РНК-клетки.

т-РНК – составляет ~ 15% всей РНК клетки, имеется несколько десятков видов т-РНК, отличаются они ПС. Mr т-РНК ~ 25 000 ДА. Находятся в цитоплазме.

ВС т-РНК имеет форму «клеверного листа». т-РНК построено из одной полинуклеотидной цепи. Но в этой цепи имеются участки в виде двойной спирали, образованные комплементарными нуклеотидными парами А…V и G…С, они чередуются с неспирализованными участками. Все т-РНК имеют схожую ВС, отличаются ПС.

«Клеверный лист» содержит 5 спирализованных стеблей, 4 из которых заканчиваются петлями из неспирализованных нуклеотидов. В центре молекулы находится неспирализованная часть

1. Акцепторный участок – состоит их 4-х линейных нуклеотидов, три из которых имеют одинаковую последовательность ССА. Гидроксил 3′-ОН аденозина свободен. К нему присоединяется СООН-группа аминокислоты. Связанную с 3′-концом аминокислоту т-РНК доставляет к рибосомам, где происходит синтез белка.

2. Антикодоновая петля – образуется 7 нуклеотидами. Содержит специфический для каждой т-РНК триплет нуклеотидов – антикодон. Он по принципу комплементарности спаривается с кодоном м-РНК. Кодон-антикодоновое взаимодействие определяет порядок расположения аминокислот в ППЦ во время ее сборки на рибосоме.

3. Ψ-петля (псевдоуридиловая) – состоит из 7 нуклеотидов и обязательно содержит минорный компонент – остаток псевдоуридиловой кислоты (до 15% минор нуклеотидов). Полагают, что именно этой петлей т-РНК взаимодействует с рибосомой.

4. Д-петля (дигидроуридиловая) – состоит из 8-12 нуклеотидов, в ней всегда соединяются несколько остатков минорного компонента дигидроуридила. Участвует в узнавании аминокислотой своей т-РНК.

5. Во всех т-РНК имеется добавочная петля разной длины и размеров у разных т-РНК. Функции ее мало изучены. Полагают, что с ее помощью уравнивается длина т-РНК.

6. Третичная структура т-РНК – изучена у т-РНК^фен и т-РНК^асп полученных из дрожжей. Она очень компактна, образуется путем сближения отдельных частей «клеверного листа», имеет форму локтевого сгиба, при этом лепестки петель заворачиваются на тело молекулы, удерживаясь дополнительно Ван-дер-Ваальсовыми силами. Доказано, что т-РНК остаются неизменными вот уже на протяжении 500 млн. лет.

 

 

ЛЕКЦИЯ 5

СИНТЕЗ БЕЛКА

Сборка полипептидной цепи – это сложный процесс, в котором участвуют:

1. АК
2. т-РНК
3. аминоацил-т-РНК-синтетаза (активирующий фермент)
4. м-РНК
5. рибосомы
6. факторы инициации, элонгации и терминации
7. АТФ, ГТФ
8. ионы Mg 2+

 

Процесс синтеза белка называется трансляцией (от английского translation- перевод) т.к. информация, записанная на 4-х буквенном языке НК, переводится на язык белка, состоящий из 20 букв. Этот сложный процесс происходит в субклеточных структурах – рибосомах. Это частицы сферической формы имеющие в диаметре 250 - 350°А и состоит из белка (1/3) и р-РНК 92/3). Рибосомы имеют Ксед 80S и могут диссоциировать в присутствии ионов Mg на большую (60S) и малую (40S) субчастицы. Во всех типах клеток 1-й стадией трансляции является АТФ-зависимое превращение каждой аминокислоты в аминоацил-т-РНК

Аминоацил-т-РНКсинтетаза

АК + АТФ + т-РНК аминоацил-т-РНК + АМФ + РР(пирофосфат)

 

Этим достигается две цели:

1. происходит активация АК, т.е. повышается реакционная способность в реакции образования пептидной связи.
2. происходит отбор АК, т.е. соединение неспецифической т-РНК.

 

Кроме проявления каталитической активности, аминоацил-т-РНК-синтетаза высокоспецифична, т.к. узнавая АК-ту узнает и соответствующую ей т-РНК.

Субстратную специфичность синтетазы обеспечивает участок в ее АЦФ (активный цент фермента), который комплементарен АК и участок комплементарный определенной т-РНК.