Ген гипотеза один ген-один белок

Подразделение глобулярных белков на структурные домены приблизительно одинаковой величины и присутствие одинаковых структурных доменов в разных белках привели к гипотезе, согласно которой большинство белков сконструировано как модульные системы из структурных доменов в качестве модулей (см. также разд. 9.4.). В соответствии с такой гипотезой не следует придавать слишком большого значения всей полипептидной цепи, а концентрировать внимание на функциональных и, насколько возможно, структурных доменах. Соответственно, основная концепция [74] должна быть приведена к следующему виду одна полипептидная цепь = = Один или несколько функциональных доменов, один функциональный домен = один или несколько структурных доменов . [c.61]

К 1945 г. результаты этого анализа легли в основу гипотезы Один ген-один фермент . Согласно этой гипотезе, каждую метаболическую ступень катализирует отдельный фермент, за образование которого отвечает один ген. Мутация в гене может привести к потере активности соответствующего белка. Поскольку мутация- событие случайное и, следовательно, может повредить любой участок гена, то наиболее вероятно, что она нарушит функцию гена. Поэтому в результате большинства мутаций образуются нефункциональные гены. Однако это отнюдь не единственное последствие мутации в результате мутации иногда происходит не потеря функции, а ее изменение. [c.18]

Полипептидные цепи а- и Р-субъединиц гемоглобина кодируются различными генами. Многие другие белки и ферменты (хотя и не все) также состоят из двух или более полипептидных цепей, кодируемых разными генами. На этом основании Ингрэм предложил уточнить формулировку гипотезы один ген-один фермент в виде один ген-одна полипептидная цепь . [c.20]

В примере 15-Г было сделано допущение, что Q всех триптофановых остатков одинаков. На деле это, конечно, не так (например, один или несколько из них могут быть недалеко от карбоксильных групп). Если это допущение неверно, расчет числа триптофановых остатков будет недействительным. Однако ценность этого простого анализа состоит в том, что он предоставляет рабочую гипотезу о структуре белка эта гипотеза должна затем проверяться другими методами. [c.426]

Если белки только метастабильны, их структуры должны сильно отличаться от наиболее стабильных структур. В течение длительного времени в литературе обсуждается вопрос, отвечает ли нативная структура абсолютному (глобальному) минимуму свободной энергии (термодинамическая гипотеза свертывания белка [433]) или только локальному минимуму (кинетическая гипотеза свертывания балка [24S, 434]), т. е. метастабильному состоянию. Предполагается, что самым стабильным состоянием должен был бы быть, например, сложный узел (рис. 5.15, в), который цепь самопроизвольно в действительности образовать не может. На языке термодинамики это означает, что цепь не в состоянии преодолеть высокий барьер AG , свободную энергию активации. Этот барьер включает большой энтропийный вклад из-за исключительности конформаций, допускающих образование узла путем прохождения одного конца цепи через петлю, образованную другим концом. К тому же такие конформации цепи оказались бы довольно неустойчивыми, поскольку потеря энтропии не будет скомпенсирована связывающей энергией или свободной энергией растворителя [уравнение (3.2)], как это имеет место в нативной структуре. Поэто му барьер AS почти полностью определяет барьер AG" . Наконец, нативная структура хорошо описывается метастабильным состоянием с очень большим временем жизни. Однако ни один экспериментальный метод не в состоянии различить стабильное и метастабильное состояния. Более того, это не имеет и какого-либо биологического значения. Однако метастабильное [c.181]

Рис. 9.6. Схема, поясняющая гипотезу плавающего рецептора, а —из различных рецепторов Еь Ег, Ез, находящихся в мембране, только один, активированный своим лигандом Ь] агонистом или гормоном), взаимодействует с аденилатциклазой С н активирует ее третий плавающий компонент — О-белки (сопрягающие белки)—здесь для простоты не показан (см. рис. 9.14). б — этим способом сигналы нескольких лигандов Ьг, Ьз могут передаваться от различных рецепторов к единственной циклазе. О-белки функционируют как переносчики сигналов от К к С. Трехкомпонентный комплекс рецептор — переносчик — аденилатциклаза, постулированный Левицким в гипотезе столкновение — сопряжение , в процессе передачи сигнала через мембрану не образуется.

Карбоксипептидаза А катализирует гидролиз некоторых концевых пептидных связей в пептидах и белках и содержит один атом цинка в молекуле. Путем замены цинка на Мп + в фермент можно ввести парамагнитный зонд, при этом активность хотя и снижается, но не утрачивается полностью. Изменения эффекта парамагнитного усиления релаксации протонов воды показали, что связывание таких ингибиторов, как бромацетат, приводит к вытеснению молекулы воды из координационной сферы иона Мп +, соединенного с ферментом, что указывает на непосредственную связь между ингибитором и ионом Мп + [14]. Последующее изучение спектров ЯМР ингибиторов подтвердило гипотезу о прямом связывании с Мп + [15]. Однако для большинства ингибиторов не удалось определить расстояния из-за того, что т , с [уравнение (23.5)]. Несмотря на это, можно определить верхнюю границу возможных расстояний, полагая ЕсЛи и величины одного порядка, то можно, по крайней мере в принципе, измерить т , независимым путем,что позволяет затем рассчитать Условие 2т > 1,2га при исследованиях ферментов выполняется очень часто, так как (т. е. время жизни комплекса металл -фермент — лиганд) часто имеет порядок 10 с, что совпадаете типичными значениями для Т 2т- [c.389]

Один из основных пунктов изложенной выше гипотезы составляет представление о том, что действие ферментов не является специфическим и что специфичность синтеза белков определяется только электростатическим полем и формой поверхности шаблона. Это утверждение основано на том, что до сих [c.413]

Приблизительно в то же самое время были открыты белок-синтезирующие рибонуклеопротеидные частицы клетки, названные позднее рибосомами (см. гл. А. IV), и установлено, что их РНК со-, ставляет подавляющую часть тотальной клеточной РНК. Поэтому казалось естественным, что гены транскрибируются в рибосомные РНК, и именно рибосомные РНК являются матрицами для синтеза белков (гипотеза один ген — одна рибосома — один белок ). Чтобы проверить эту гипотезу, А. Н. Белозерским и А. С. Спириным в 1956— 1957 гг. был проведен сравнительный анализ нуклеотидного состава ДНК и РНК у широкого круга микроорганизмов. Состав ДНК очень различается у разных групп микроорганизмов и, в соответствии с идеей ДНК —> РНК —> белок , ожидалось, что состав тотальной РНК будет варьировать так же, отражая состав ДНК. Однако результат был полностью неожиданным несмотря на громадные различия в составе ДНК от вида к виду, состав тотальной РНК был похож у всех изученных бактерий и не повторял состава ДНК. Это наводило на мысль, что основная масса клеточной РНК, т. е. рибосомная РНК, не является прямым посредником между ДНК и синтезом белков. [c.10]

Гипотеза один ген — один фермент , предложенная Бидлом и Тэйтумом, легла в основу положения о том, что специфичное строение белка регулируется генами. Предполагают, что генетическая информация закодирована специфичной последовательностью нуклеотидов в ДНК. Эта последовательность регулирует первичную структуру белков. [c.486]

При смешивании гемоглобина плода НЬР с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в НЬР, идентичны. Вторая пара цепей НЬР содержит М-концевой пептид Гли-Гис-Фен, и для НЬР принято обозначение (a2V2). Индивидуумы, гомозиготные по гену НЬ8, должны иметь нормальный НЬР. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода. Последовательности аминокислот в у- и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. Можно предположить, что р-цепь развилась из у-Цепи, которая в свою очередь произошла из а-цепи. Был найден также гемоглобин НЬН, состоящий из четырех р-цепей. Предполагается, что появление этого гемоглобина связано с избытком р-цепей в эритроцитах. Механизм появления аномальных гемоглобинов человека получает простое объяснение на основе гипотезы один ген — одна полипептидная цепь , которая, однако, пока не доказана. К этому вопросу, представляющему интерес для химии белка и для генетики, мы еще вернемся в гл. XX. [c.227]

Сейчас трудно сказать, кто именно сформулировал эту общую концепцию гетерокаталитической функции. Один не вполне совершенный вариант этой концепции был опубликован в 1952 г. Александром Даунсом. Эти соображения, безусловно, приходили в голову Уотсону и Крику после того, как в 1953 г. они открыли структуру ДНК и решили проблему ее аутокаталитического действия. Так или иначе, по этой ранней схеме информационных взаимоотношений при белковом синтезе считалось, что транскрибированные РНК входят в состав новообразующихся рибосом. Предполагалось, что каждый ген приводит к образованию одного специализированного типа рибосом, каждый из которых направляет синтез одного и только одного типа белка. Эти схему Бреннер, Жакоб и Меселсон назвали поэтому гипотезой один ген — одна рибосома — один белок . [c.390]

Однако, как только эта гипотеза была сформулирована, стало очевидно, что ее трудно совместить с данными, полученными С. Коэном в 1948 г. при исследовании метаболизма фагового роста. Как мы видели в главе XI, белки, образующиеся при заражении Е. oli Т-четными фагами, существенно отличаются от белков, синтезировавшихся ранее в не-зараженной клетке. Поэтому по гипотезе один ген — одна рибосома — один белок после фаговой инфекции следовало ожидать резкого усиления синтеза рибосомной РНК для обеспечения будущего синтеза полипептидных цепей, закодированных в фаговой ДНК. Коэн же обнаружил вопреки этому предсказанию, что при заражении клеток Е. соН фагом Т2 суммарный синтез РНК, а следовательно, и рибосом не только не увеличивается, а, наоборот, прекращается. Следовательно, синтез новых типов рибосом не яляется условием, необходимым для синтеза новых типов белков. [c.390]

Некоторые белки состоят более чем из одной субъединицы. Их называют мультимерными. Если субъединицы белка одинаковы, то белок-гомомультимер, детерминируемый одним геном. Если же субъединицы белка различны, то белок называют гетеромультимером. Гемоглобин служит примером белка, состоящего более чем из одного типа полипептидных субъединиц. Группа гема связана с двумя а-субъединицами и двумя р-субъединица-ми. Каждый тип субъединиц-иная полипептидная цепь и продукт другого гена. Таким образом, функция гемоглобина может быть подавлена мутацией в любом из генов, кодирующих либо а-, либо Р-субъединицу. В связи с этими данными гипотеза один ген-один фермент была сформулирована в более общем виде, применительно к любому гетеромультимерному белку. Теперь она получила более точное выражение один ген-одна полипептидная цепь . [c.18]

В конечном счете в основе всех проявлений жизни лежат метаболические реакции. Эти реакции катализируются и направляются ферментами. Все ферменты представляют собой белки, хотя не все белки — ферменты. Белки строятся в клетках путем трансляции , согласно инструкциям, заложенным в информационной РНК, а эти инструкции в свою очередь скопированы при транскрипции с инструкций, закодированных в ДНК, и эквивалентны им. Это уточненная современная форма знаменитой гипотезы один ген — один фермент Бидла и Татума [177]. [c.25]

Остановлюсь на ряде высказанных в разное время гипотез. Прежде всего возникла идея, что сплайсинг с его способностью объединять разъединенные отрезки ДНК в один ген может играть важнейшую роль в эволюции, в частности в объединении разных генов в один и, следовательно, разных полипептидных цепей в одну. Тем самым сравнительно легко могут возникать новые гены. Эти представления находят подтверждение при сравнении экзон-интронной структуры некоторых генов и так называемой доменной структуры соответствующих им белков. Ряд белков состоит из нескольких доменов, т. е. блоков, разделенных структурно и функционально. Классическим примером является фермент ДНК-полимераза I. Хотя она и представлена одной непрерывной полипептидной цепочкой, но состоит фактически из двух разных ферментов собственно ДНК-полимеразы (синтезирующей ДНК) и эк-зонуклеазы (разрушающей ДНК с конца). Эти два домена образуют две независимые компактные частицы, связанные между собою коротким полипептидным мостиком. Послед- [c.48]

Основываясь на этих опытах с нейроспорой, Д. Бидл и Э. Татум сделали вывод, что способность продуцировать какое-либо соединение является специфической функцией одного гена, управляющего образованием данного фермента. Так в генетике возникла одна из важнейших гипотез один ген — один фермент . По этой гипотезе каждый ген определяет в биохимической реакции образование одного фермента. Но поскольку ферменты по своей природе являются белками, было сделано предположение, что вообще синтез всех белков определяется соответствующими генами. [c.128]

Один из возможных способов увеличения фотосинтеза и, следовательно, продуктивности растений состоит в клонировании хлоро-пластных генов в клетках бактерий и их переносе в растения. Известно, что хлоропласты и прокариотические клетки сходны по ряду признаков. На основании этого возникла симбиотическая гипотеза происхождения хлоропластов, впервые выдвинутая А. С. Фамин-циньпл (1886). Согласно этой гипотезе, клетки прокариот и хлоропласты сходны. В них присутствуют кольцевые ДНК, 708-рибо-сомы синтез белков начинается с одной и той же аминокислоты — N-формилметионина, а синтез белка подавляется хлорамфенико-лом, а не циклогексимидом, как у эукариот. Позже было показано, что ДНК-зависимая РНК-полимераза Е. соН связывается с определенными участками ДНК хлоропластов шпината. [c.150]

С начала текуш,его столетия генетики анализируют наиболее видимое проявление индивидума — фенотип. Однако эти исследования ограничиваются тем, что анализируемые различия по большей части передают комплексные морфологические и физиологические характеристики.. Биохимическая генетика — наука, в полной мере развивающаяся с 1960-х годов, дает теперь возможность проводить селекцию не только на фенотип, но и на непосредственные продукты генов — белки. Действительно, если гипотеза Бидла, Татума и Горовица один ген... один фермент сейчас не совсем точна, все равно верно то, что белки и ферменты кодируются дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), и это позволяет самым непосредственным образом связать один из фенотипов с определенным генотипом. Именно таким образом корреляции между различиями на уровне генотипа и ферментными вариациями станут очевидными. Около 25 лет тому назад единственные примеры ферментного полиморфизма, которые можно было привести, относились только к микроорганизмам в то время еще полагали, что этот полиморфизм является исключением. При современных знаниях можно констатировать, что биохимический полиморфизм представляет общее явление, свойственное и животным, и растениям. [c.37]

Код А-А, согласно Меклеру (табл. 1У.21,<з), играет ключевую роль в механизме самопроизвольного построения физиологически активной конформации белка. Напомню, что он должен определять узнавание и связывание двух аминокислотных остатков полипептидной цепи, один из которых кодируется кодоном, а другой - антикодоном. В работе [352. С. 44] говорится "Трехмерные молекулы полипептидов и белков строятся согласно коду А-А непосредственно по ходу их синтеза рибосомами в результате последовательного образования - шаг за шагом - соответствующей совокупности А-А-связей формально так же, как строятся трехмерные молекулы полинуклеотидов в результате образования между их нуклеотидами соответствующей совокупности Н-Н-связей". Если это так, то в структурах белков должна наблюдаться избирательная сближенность остатков аминокислот с остатками антиаминокислот и существование кода А-А легко проверяется экспериментально. Такой контроль мог бы быть проведен уже к моменту появления первой публикации, посвященной стереохимическому коду. Кстати, если бы это произошло, то положительный результат проверки оказался бы единственным и весомым опытным фактом в пользу гипотезы о специфической перекрестной стереокомплементарности аминокислот. К 1969 г. были известны трехмерные структуры около десяти белков, так что получить количественное представление о частоте контактов между определенными амино- [c.533]

Предложено много гипотез, касающихся роли ионов металла в ферментативных реакциях. Не рассматривая эти гипотезы подробно, отметим основные общие положения 1) металл способствует связыванию субстрата с ферментом и входит в состав активного центра 2) комплекс металла с субстратом является фактически активированным субстратом и 3) образование комплекса между металлом и функциональными группами белка способствует поддержанию третичной структуры белка в конформации, необходимой для выполнения каталитической функции. Клотц [187], основываясь на данных об участии ионов металлов в связывании ииркдпн-2-азо-л-диметиланилина сывороточным альбумином быка, предположил, что для пептидаз, требующих наличия нона Мп(П) — слабого комплексообразователя, роль иона металла состоит не в связывании субстрата в основном состоянии. Он полагал, что один из возможных механизмов катализа включает стабилизацию промежуточного тетраэдрического соединения по следующему механизму [c.125]

Итак, согласно нашей гипотезе, наиболее фундаментальным и важным отличием клеток друг от друга служит различие в типах содержащихся в них ферментов следовательно, дифференцировка осуществляется при посредстве механизмов регуляции синтеза этих ферментов каждой клеткой в процессе ее развития. В связи с этим при изучении дифференцировки и развития нам придется сосредоточить свое внимание именно на механизмах регуляции синтеза ферментов. Одним из белков, наиболее изученных на предмет регуляции его синтеза, является запасный глобулин семян гороха. Этот глобулин состоит из двух компонентов — легумина и вицилина, которые поддаются разделению. Оба эти компонента образуются только в развивающихся семядолях гороха и никогда не синтезируются в других клетках растений гороха. Это положение было доказано с помощью экспериментов, один из которых описан в табл. 64. В этих экспериментах от растений гороха брали различные органы и ткани и инку- [c.523]

Относительно преимуществ гетерозиготности по белкам с точки зрения температурной адаптации была выдвинута гипотеза, согласно которой организмы, живущие в условиях непредсказуемого температурного режима, будут проявлять тенденцию к большей генетической изменчивости — у них будет больше аллоферментов, чем у организмов, живущих в стабильной среде. Эта гипотеза основана на предположении, что различные аллоферменты данного фермента будут особенно хорошо работать в разных диапазонах температуры. Поэтому мы могли бы ожидать, что, подобно тому как у форели есть два генных локуса для теплового и холодового вариантов ацетилхолинэстеразы, найдутся и такие случаи, когда один аллель определенного гена кодирует тепловой аллофермент, а другой аллель — Холодовой аллофермент. [c.284]

В случае белка гипотезы об определенном расположении атомов в молекуле недостаточно для расчета интенсивностей. Молекула может занимать различные положения и ориентацию в элементарной ячейке, что скажется на симметрии кристалла и размерах элементарной ячейки. При построении моделей можно расположить молекулу самыми различными способами, поэтому необходимо произвести расчет интенсивностей для каждой из полученных конфигураций. В случае белка учесть влияние тысяч атомов, содержащихся в каждой молекуле белка, и тем более сделать это для многих возможных расположений молекул в элементарной ячейке практически невозможно, так как количество моделей можно варьировать до бесконечности. Здесь возможен, повидимому, один удачный выход. Эвальд [14] и Нотт [15] предложили применить молекулярный структурный фактор для расшифровки кристаллических структур. Идея молекулярного структурного фактора представляет собой расширение концепции фактора атомной формы. Кривую рассеяния часто встречающейся группы атомов, например бензольного кольца или алифатической цепи, вычисляют, как функцию от sin /,. Такие группы не имеют сферической симметрии, как и их [c.331]

Гипотеза сигнальной последовательности, первоначально предложенная для эукариотических клеток, применима и к бактериям. Мутации в N-концевой лидерной последовательности могут нарушить секрецию. Однако их можно супрессировать мутациями в других генах, в число которых входит по крайней мере один из генов рибосомных белков. Таким образом, сама рибосома каким-то образом участвует в механизме прикрепления к мембране. Это означает, что сигнальная последовательность взаимодействует не только с мембраной и что при этом должны существовать другие белок-белковые контакты с рибосомой. Как и в случае эукариот, у бактерий могут существовать дополнительные сигналы, необходимые для правильной локализации белка после его проникновения в мембрану. Например, С-концевая область Р-лактамазы Е. соИ нужна для того, чтобы белок вышел из мембраны и поступил в переплазматическое пространство. [c.130]

При перемещении груза из одного компартмента в другой транспортные пузырьки обязательно переносят как мембраны, так и содержимое органелл. Тем не менее и при таком выравнивающем процессе сохраняются различия в составе мембран разных компартментов белок-рецептор SRP встречается только в мембране ЭР, а гликозилтрансферазы и ферменты процессинга олигосахаридов расположены только в мембранах определенных цистерн Гольджи и т. д. Следовательно, мембраны ЭР и каждою типа цистерн Гольджи должны иметь специальные механизмы для сохранения своей уникальности. Один из них - наличие специальных сигналов сортировки для каждого этапа продвижения продукта через ЭР и аппарат Гольджи. В результате, например, белки плазматической мембраны, попадающие в клетку путем специфического эндоцитоза. захватываются окаймленными ямками. Однако существует точка зрения, согласно которой при биосинтетическом транспорте через ЭР и аппарат Г ольджи, используется противоположный механизм, г.е. транспорт происходит автоматически, а для удержания продукта в орга-нелле требуются специфические сигналы. В соответствии с этой гипотезой каждый постоянный компонент ЭР или аппарата Гольджи должен иметь специальный сигнал, отвечающий за его сохранение в этом компартменте. Стратегия автоматического движения вперед и избирательного сохранения привлекательна еще и потому, что число белков, проходящих сквозь ЭР и аппарат Г ольджи к месту конечного назначения, значительно больще числа белков, остающихся там. Более того, при такой стратегии те белки, которые утратили свои сигналы сортировки, или были направлены в неверном направлении, могут выводиться из клетки Наконец, если бы сигналы требовались для транспорта, то они были бы необходимы для каждой его стадии - от ЭР к аппарату Г ольджи [c.82]

Один из предполагаемых механизмов действия энхансера основан на результатах изучения бактериальных систем. Известно, что в клетках бактерий началу гранскрипции способствует образование петли ДНК. Это согласуется с данными о том, что энхансеры обычно наиболее эффективны, когда они находятся вблизи промотора с увеличением расстояния их активность постепенно падает. На рис. 10-27 приведена схема двух вариантов действия энхансера с образованием петли. Предложены и другие гипотезы о механизме действия этого регуляторного элемента. 1. Энхансер может действовать на большом расстоянии, активируя ДНК-топоизомеразу, которая вносит торсионное напряжение в большую петлю ДНК. используя для этого энергию гидролиза АТР. 2. Энхансер может влиять на гранскрипцию, действуя как сайт посадки мобильных белков, которые связываются с ДНК и затем движутся вдоль ее молекулы. 3. Энхансер может связывать белки, которые способствуют присоединению близлежащего гена к определенной области ядра, где локализованы факторы транскрипции. [c.198]

Гипотезы о специфических зонах проводимости в биоструктурах. Идея о существовании специфических цепей передачи энергии в биоструктурах, о которых упоминалось в работе [75], не нова. По-видимому, одними из первых высказали мысль о миграции электронов в комплексах хлорофилла и генах по специфическим зонам Мёглих и Шён [95]. Эта идея была поддержана Р. Иорданом [69], однако, наиболее четкое выражение она получила у А. Сцент-Дьердьи [127]. В то время только ставился вопрос о рассмотрении биологических структур в качестве твердых тел и о применимости к ним подходов, развитых в физике твердого тела, в частности, зонной теории полупроводников. Согласно Сцент-Дьердьи, многие явления, известные в биологии, можно объяснить с позиции зон проводимости. В частности, предположение об общих энергетических уровнях дает простой ответ на вопрос, как энергия распада АТР может быть сообщена большому числу молекул, участвующих в мышечном сокращении. Другой вопрос, как белки окисления взаимодействуют друг с другом, станет понятным, если мы предположим, что один фермент связан с другим различными энергетическими уровнями, и электрон двигается не прямо от одного вещества к другому, а внутри соответствующей энергетической зоны и может переходить на более низкий энергетический уровень и отдавать энергию только там, где она требуется, чтобы совершить работу . Эта выдержка из статьи [127] показывает привлекательность представлений о зонах проводимости для объяснения биологических явлений. [c.49]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология