Рибосомные белки, гены

Известно, что бактериальная клетка не допускает избыточной продукции рибосомных белков. Практически их синтезируется столько, сколько требуется для сборки рибосом, в соответствии с количеством образующейся рибосомной РНК, и сколько-нибудь серьезного избытка свободных рибосомных белков в нормальной клетке не бывает. Поразительно одинаковый и координированный уровень продукции всех 52 рибосомных белков достигается несмотря на то, что их гены вовсе не организованы в единый регулируемый блок, а представлены независимыми приблизительно 16 оперонами, распределенными по геному клетки. Оказалось, что координированно одинаковая продукция практически всех рибосомных белков и отсутствие их избыточной продукции поддерживаются регуляторным механизмом, обеспечивающим репрессию трансляции избытком белка (трансляционная регуляция по принципу обратной связи). [c.237]

Значительная часть генов рибосомных белков (31 из 52) содержится в двух главных кластерах на хромосоме Е. соИ в районе str-sp на 72 мин и в районе rif на 89 мин. Район str-sp содержит 4 оперона, кодирующих 27 рибосомных белков, а также EF-Tu, EF-G и а-субъединицу РНК-полимеразы. Район rif имеет 2 оперона, кодирующих 4 рибосомных белка, а также Р- и Р -субъединицы РНК-полимеразы. Каждый оперон продуцирует соответствующую полицистронную мРНК Цистроны и их последовательность в этих полицистроновых мРНК схематически показаны на рис. 118. [c.237]

Клетки эукариот богаты различными органеллами. Прежде всего это клеточное ядро, в котором происходят все процессы с участием ядерной ДНК, входящей в состав хроматина, в первую очередь процессы репликации, репарации и транскрипции. Даже в пределах ядра имеется распределение процессов между отдельными его частями. Наиболее четко это выражено в случае синтеза рибосомных РНК и формирования рибосом. Участки хроматина, содержащие гены рибосомных РНК, находятся в виде петель хроматина в определенной области ядра, называемой ядрышком. Здесь происходит их транскрипция с помощью РНК-полимеразы I и первые фазы формирования рибосом. Рибосомные белки, необходимые для сборки рибосом, поступают из цитоплазмы, в которой сосредоточено их производство. [c.432]

Накопление Г в клетках бактерий характеризует их стрессовое состояние, вызванное ухудшением условий роста, и инициирует перестройку метаболизма бактерий, необходимую для адаптации клеток к дефициту аминокислот и др источников питания При зтом подавляется синтез рнбосомных и тРНК, транскрипция генов, кодирующих структуру рибосомных белков и белковых факторов трансляции, транспорт углеводов, синтез липидов и дыхание Одновременно усиливается транскрипция оперонов, ответственных за биосинтез аминокислот, и ускоряется распад клеточных белков [c.618]

Поскольку рибосомы играют центральную роль в жизни клетки, для получения мутантов по каждому из компонентов рибосом понадобилось много времени. Но сейчас уже удалось получить мутации почти для каждого рибосомного белка, что дало возможность картировать соответствующие гены в хромосоме. Некоторые мутации были выделены по их способности подавлять в небольшой степени синтез белка, но мутации по другим белкам удалось получить только в виде условно летальных (гл. 2). [c.111]

Важная информация о взаимном родстве бактерий может быть получена при изучении клеточных белков — продуктов трансляции генов На основании изучения мембранных, рибосомных, суммарных клеточных белков, а также отдельных ферментов сформировалось новое направление — белковая таксономия. Спектры. рибосомных белков относятся к числу наиболее стабильных и используются для идентификации бактерий на уровне семейства или порядка Спектры мембранных белков могут отражать родовые, видовые и даже внутривидовые различия. Однако характеристики химических соединений клетки не могут использоваться для идентификации бактерий изолированно от других данных, описывающих фенотип, поскольку нет критерия оценки значимости фенотипических признаков. [c.195]

Гены рибосомных белков, факторов белкового синтеза и субъединиц РНК-полимеразы разбросаны по нескольким оперонам [c.202]

Если инкубацию бактериальных клеток, содержащих такие мутации, проводят при пониженной температуре, образование функционально-активных субчастиц прекращается. Некоторые мутации вызывают изменения в определенных рибосомных белках другие могут локализоваться в генах, продукты которых каким-то образом влияют на процесс самосборки. [c.109]

Все же остается еще несколько рибосомных белков, в генах которых не удалось получить мутаций. Это, возможно, связано с тем, что данные белки не являются обязательными для сборки и функционирования рибосом. [c.111]

Аппарат, осуществляющий выражение генов, включает в себя около 70 белков. Главным его компонентом являются рибосомные белки наряду с вспомогательными белками, участвующими в белковом синтезе. Остальное представлено субъединицами РНК-полимеразы и ее вспомогательными факторами. Координированные способы контроля способствуют синтезу этих белков в количестве, соответствующем условиям роста при большей скорости роста бактерий они тратят большую часть усилий на образование аппарата для выражения генов (см. также ниже). Множество механизмов используется для контроля выражения генов, кодирующих белки этого аппарата, причем, очевидно, нам известны далеко не все регуляторные системы, участвующие в этом процессе. [c.201]

Живые клетки имеют точно запрограммированные механизмы, регулирующие синтез различных белков таким образом, что в любой клетке присутствует определенное количество молекул каждого белка, позволяющее ей осуществлять свои метаболические процессы плавно и с максимальной эффективностью. Мы уже знаем, что ДНК Е. соИ содержит гены для более чем 3000 разных белков. Однако 3000 белков Е. соН присутствуют в клетке не в одинаковых количествах. Реально число копий отдельных белков может быть различным более того, число копий некоторых из них постоянно, тогда как число копий других может варьировать. Одна клетка Е. oli содержит около 15000 рибосом значит, каждый из 50 (или большего числа) рибосомных белков присутствует в клетке в 15 ООО копий. Число копий гликолитических ферментов также, по-видимому, поддерживается в клетке на постоянном и очень высоком уровне. Вместе с тем р-галактозидаза обычно присутствует в клетке Е. соИ в очень малых количествах-всего около пяти молекул. Однако, как мы увидим ниже, число молекул этого фермента может резко увеличиваться в ответ на изменения в доступности определенных питательных веществ в окружающей среде. Благодаря регуляции синтеза ферментов в клетках любого типа создается правильный набор ферментов, обеспечивающий нормальное протекание основных клеточных процессов. Регуляция позволяет также бактериям экономно использовать аминокислоты для синтеза тех белков, которые нужны им лишь [c.953]

Почему митохондриям и хлоропластам необходима собственная генетическая система, тогда как другие органеллы, например пероксисомы и лизосомы, ее не имеют Этот вопрос совсем не тривиален, так как поддержание отдельной генетической системы дорого обходится клетке специально для этих целей в ядерном геноме должно быть закодировано более 90 белков, в том числе много рибосомных белков, аминоациал-тРПК-синтетазы, ДНК- и РНК-полимеразы, ферменты процессинга и модификации РНК (рис. 7-75). Большинство изученных белков из митохондрий и хлоропластов отличаются по аминокислотной последовательности от своих аналогов из других частей клетки, и есть основание полагать, что в этих органеллах сравнительно мало таких белков, которые могли бы встретиться еще где-нибудь. Это означает, что только для поддержания генетической системы каждого вида энергетических органелл в ядерном геноме должно быть не менее 90 дополнительных генов. Причины такого расточительства неясны, и надежда на то, что разгадка будет найдена в нуклеотидных последовательностях митохондриальной ДНК, не оправдалась. Трудно представить себе, почему образующиеся в митохондриях белки должны непременно синтезироваться там. а не в цитозоле. [c.500]

У эукариот в состав транскриптона, как правило, входит только один ген. Транскриптоны прокариот чаще называют оперонами многие из них содержат по нескольку генов, обычно функционально связанных, например, кодирующих ферменты синтеза той или иной аминокислоты. Существуют опероны, содержащие гены, не кодирующие белков (гены рибосомных РНК, тРНК и др.). Описаны смешанные опероны, включающие гены тРНК и белков. [c.135]

Почти каждый из этих белков детерминируется только одним геном в хромосоме Е. соИ. Гены, кодирующие рибосомные белки, факторы синтеза белков и субъединицы РНК-полимеразы, локализованы вперемежку и организованы в небольшое число оперонов. Данные об организации оперонов, которые охарактеризованы к настоящему времени, суммированы в табл. 15.1. Примерно половина генов рибосомных белков (часто сокращенно обозначаемых как р-белки) картируется в четырех оперонах, тесно сцепленных друг с другом. Они обозначаются как str, sp , SIO и а (каждый назван просто по первой из идентифицированных функций). Опероны rif и Ы1 также сцеплены, но находятся в другой области. [c.202]

Подвергнув популяцию бактерий действию антибиотиков, можно отобрать мутанты, способные расти в присутствии соответствующего антибиотика. Этим путем были получены, в частности, мутанты Е. соИ, устойчивые к стрептомицину (однако следует сказать, что частота их появления была очень низкой примерно 10 ). Было установлено, что измененный ген (rpsL или sir А) расположен на генетической карте в области, соответствующей 72 мин >. В дальнейшем было показано, что стрептомицин связывается с рибосомным белком S12, а rpsL — ген этого белка. Среди устойчивых к стрептомицину бактерий можно отобрать мутанты, ставшие зависимыми от этого антибиотика и не способные расти в его отсутствие. Было показано, что такая зависимость от Стрептомицина возникает в результате изменений рнбосомного белка S4. Из этих экспериментов отчетливо видно, что для существенного изменения чувствительности живого организма к определенному токсину или даже для того, чтобы организм сделался зависящим от этого токсина, оказывается достаточно единичной точковой мутации, изменяющей всего лишь одну аминокислоту. [c.240]

Каждый оперон кодирует ряд функций. sir-Оперон содержит гены рибосомных белков малой субчастицы, а также факторов EF-Tu и EF-G. В двух оперонах, sp и S10, расположены вперемежку гены белков как малой, так и большой рибосомных субчастиц. В а-опероне находятся гены белков обеих рибосомных субъединиц, а также ген а-субъединицы РНК-полимеразы. В состав rif-one-рона входят гены белков большой субчастицы рибосом, а также - и -субъединиц РНК-полимеразы. [c.202]

Большое значение в прокариотических клетках имеет авторегуляция транскрипции, заключающаяся в подавлении транскрипции одним из продуктов оперона. Например, триптофановый апорепрессор выступает в качестве репрессора гена, программирующего этот апорепрессор. Поэтому последний никогда не накапливается в клетке в значительном количестве. Широко используется авторегуляция транскрипции оперонов, программирующих рибосомные белки. Гены рибосомных белков сгруппированы в несколько оперонов. Например, оперон S10 содержит расположенные друг за другом гены рибосомных белков S10, L3, L2, Ь4, L23, S19, L22, S3, S17, L16 и L29 (белки серии S - из малой, а серии L - из большой субъединицы). Регуляторным белком, подавляющим экспрессию этого оперона, является один из его продуктов — белок L4. [c.430]

В изолированных ядрышках ДНК по крайней мере частично связана с организатором ядрышка. Если бы гены, ответственные за образование рибосомной РНК, находились в ДНК ядрышка, количество рибосомной РНК, связанной при насыш,ении, превышало бы те 0,3%, которые найдены в опытах с целой геномной ДНК. Однако было обнаружено, что в участках ядрышковой ДНК, способных к гибридизации с рибосомной РНК, такого обогаш ения не происходит (табл. 12). По-видимому, гены, ответственные за образование рибосомной РНК, рассеяны по геному и в основном находятся во внеядрышко-вом хроматине. Рибосомная РНК, синтезированная этими генами, перемещается каким-то неизвестным пока образом в ядрышко, где она одевается рибосомным белком. В любой данный момент в ядрышке содержится смесь полностью завершенных 808-рибосом, 603- и 408-субъединиц, а также рибосомного белка, еще не связанного с РНК. Рибосомы, выделенные из ядрышек, неспособны осуществлять синтез белка вероятно, это объясняется тем, что они не имеют доступа к информационной РНК. [c.42]

Это уравнение утверждает, что скорость, с которой происходит транскриг-ция и трансляция рибосомных РНК и рибосомных белков, изменяется обратно пропорционально квадрату времени генерации. Иными словами, при росте в бульоне рибосомные гены выражаются в 12 = 144 раза быстрее, чем при росте в пролиновой синтетической среде. Детали этого важнейшего бактериального регуляторного процесса до сих пор не выяснены. Вполне возможно, что рибосомные гены объединены в один или несколько оперонов, выражение которых находится под контролем одного или нескольких репрессоров, активность которых в свою очередь регулируется изменениями внутриклеточного содержания одного или нескольких метаболитов. Однако в такой же степени возможно, что существует какой-то иной механизм, обеспечивающий соответствие между количеством рибосом на геном и потребностью клетки в синтезе белка, которая диктуется скоростью роста бактерий. [c.496]

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]

Транслокация состоит из согласованной последовательности событий, начинающейся с ассоциации EF-G с рибосомой. Процесс зависит от гидролиза GTP. Фактор EF-G является одним из основных белков клетки. Его молекулярная масса равна 72000 дальтон, и на его долю приходится 2% растворимого клеточного белка. Фактор кодируется одним-единстпенным геном fus. Он присутствует в количествах, приблизительно эквимолярных с рибосомными белками. [c.82]

Только у небольшой части рибосомных белков идентифицированы определенные ферментативные или структурные функции, необходимые для синтеза белка. В то же время у бактерий получены мутации, затрагивающие большинство генов, кодирующих рибосомные белки. Все это дало возможность идентифицировать соответствующие гены кроме того, было показано, что функции изучаемых белков являются незаменимыми. Вероятно, многие из этих белков (а также рРНК) необходимы для формирования полной структуры рибосомы, обусловливающей правильное взаиморасположение различных активных участков и передвижение рибосом. Отнюдь не обязательно, чтобы они непосредственно участвовали в реакциях синтеза. [c.103]

Непосредственные попытки выделить мутации, влияющие на синтез белка, были связаны с опытами по получению изменений, сказывающихся на точности работы белоксинтезирующего аппарата. Если в каком-нибудь гене, кодирующем белок, возникла мутация, она может быть супрессирована (как об этом уже говорилось в гл. 7) мутацией в гене, детерминирующем структуру тРНК другой тип супрессии возникает в результате рибосомных мутаций. Был выделен ряд рибосомных мутаций, вызывающих реверсию первичных мутаций в различных генах. Иногда при этом мутация затрагивает какой-либо из известных этапов трансляции-тогда удается выяснить роль конкретного белка в исследуемом процессе. Таким образом, были получены мутации в генах, кодирующих шесть рибосомных белков. [c.111]

В каждом случае имеет место накопление белка, который подавляет дальнейший синтез, детерминируемый как собственным геном, так и любыми генами, подверженными репрессии. Эффект часто проявляется на уровне трансляции полицистронной мРНК и может быть в отдельных случаях воспроизведен in vitro. Таким образом, избыток свободного рибосомного белка служит сигналом для репрессии процесса трансляции. [c.203]

Каждый из регуляторов является рибосомным белком, который связывается непосредственно с рРНК. Его влияние на трансляцию обусловлено способностью связываться также со своей собственной мРНК. В некоторых случаях были охарактеризованы сайты связывания. Например, в опероне L11 белок L1 связывается с сайтом, расположенным поблизости от инициирующего кодона первого гена. Это, по-видимому, подавляет связывание рибосом. Такое подавление влияет на трансляцию обоих генов оперона, вероятно, потому, что между генами L11 и L1 находится всего три нуклеотида. Следовательно, предположение, что гены могут быть транслированы только последовательно, вполне правдоподобно. [c.203]

Процесс трансляции нуклеотидной последовательности ДНК в аминокислотные последовательности белков осуществляется с помощью сложнейшей биохимической машины. Структура основных составляющих этой машины также закодирована в ДНК в виде генов тРНК, рибосомных РНК, рибосомных белков и т.п. Эти гены так же, как и любые другие, подвержены мутациям, что дает генетикам возможность использовать такого рода мутации в качестве инструментов для непосредственного изучения механизма трансляции. Те мутации, которые вносят серьезные нарушения в процесс трансляции, без сомнения, должны быть летальными. Однако удается обнаружить и условно-летальные мутации, и такие мутации, которые лишь незначительно сказываются на общем ходе трансляции. Мутации этого типа довольно часто оказываются супрессирующими по отношению к каким-либо другим трансляционным мутациям. [c.91]

Многие белки, присутствующие в дифференцирующейся клетке в больших количествах (например, гемоглобин в эритроцитах и миоглобин в клетках мышц), синтезируются с генов, представленных в гаплоидном геноме лишь одной копией Количество этих белков в клетке велико благодаря тому, что с каждой из многих молекул мРНК. транскрибируемых с кодирующих их генов, за минуту может транслироваться до 10 белков. В норме в каждом клеточном поколении это приводит к образованию более 10000 молекул белка на одну молекулу мРНК. Однако такого рода амплификация невозможна в случае рибосомной РНК, так как эти молекулы и являются конечным продуктом гена. Тем не менее, в растущей клетке высших эукариот для того, чтобы получить необходимые 10 млн рибосом за каждую генерацию, должно синтезироваться 10 млн копий каждого типа молекул рибосомной РНК. Такие количества могут образоваться лишь в том случае, если клетка содержит множественные копии генов, кодирующих рибосомную РНК (гены рРНК). [c.162]

В приводимом ниже описании метода осуществляющий общую трансдукцию фаг Р1 Е. oli подвергают мутагенезу обработкой гидроксиламином, химическим агентом, который производит транзиции типа G —v-AT. После этого фаг используют для трансдукции реципи-ентного штамма, имеющего генетический дефект на одном из ранних этапов биосинтеза ароматических аминокислот (агоЕ). Трансдуктанты проверяются затем на наличие новых мутаций либо в одном из близко расположенных генов устойчивости к лекарственным препаратам (стрептомицин или спектиномицин), либо в различных генах рибосомных белков. Последние мутации легко выявляются как температурочувствительные условно летальные мутации [14]. [c.44]

Вполне вероятно, что общий механизм чувствительности к холоду, которая появляется в результате мутаций генов,-кодирующих рибосомные белки, а также генов, кодирующих регуляторные ферменты, связан с требованием точной конформации белков обоих классов. К изменениям конформации приводит, по-видимому, ослабление гидрофобных связей при низких температурах (Brandts, 1967). [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология