Белок дестабилизирующий спираль

Особый белок (раскручивающий цепи) осуществляет плавление ДНК. Кроме того, особый класс белков, связывающихся с ДНК, удерживает нити ДНК разделенными. Это так называемые белки, дестабилизирующие двойную спираль. Благодаря действию всех этих белков на ДНК образуется участок локальной денатурации и две вилки , в которых в дальнейшем и происходит репликация (рис. 6.13). [c.129]

Конформационная специфика гидрофильных остатков не может быть полностью объяснена только невалентными взаимодействиями. Боковые цепи, содержащие группы -ОН (Ser, Thr), -СОО" (Asp, Glu), -NH3 (Lys) и т.д., в белках участвуют в образовании водородных связей с собственной основной цепью и с боковыми цепями других остатков, электростатических взаимодействий и солевых эффектов. В качестве примеров остатков с гидроксильной группой рассмотрим конформационные состояния в белках боковых цепей серина и треонина. Прежде всего оценим их конформационные возможности в свободном состоянии с точки зрения невалентных взаимодействий. Контактный радиус атома О (1,5 А) лишь немного больше радиуса Н (1,2 А) кроме того, связь С-О (1,43 А) длиннее связи С-Н (1,09 А). Поэтому группа -СН2ОН в отношении невалентных взаимодействий с основной цепью близка к метильной группе, и конформационная свобода Ser практически не уступает Ala. Следовательно, все ротамеры относительно %i (-60, 180, 60°) по невалентным взаимодействиям у Ser должны быть приблизительно равновероятны. У остатка Thr, подобно Val и Пе, разветвление в боковой цепи начинается у атома С . Поэтому у него, как и у остатков валина и изолейцина, наиболее вероятными должны быть те состояния, в которых атомы и С не находятся между связями N- и С -С, что имеет место при = 60°. В согласии с расчетом монопептида Thr боковые цепи этого остатка чаще всего встречаются в положении %i = 180° (60%). Далее следует Xi —60° (30%) и Xi - 60° (10%). Упомянутое стерическое ограничение отсутствует у серина, и в распределении конформаций у него по углу % все три ротамера (-60, 180 и 60°) представлены достаточно полно (соответственно 45, 25 и 30%). У остатков Ser и Thr, как известно, выражена тенденция избегать в белках внутренние витки а-спиралей. Гомополипептиды Ser и Thr не образуют а-спиралей, а существуют в форме -структуры. В сополимерах с а-спиральными остатками они дестабилизируют, а при большом содержании разрушают а-спирали. Тем не менее на нерегулярных участках белков у Ser и Thr конформации R и Б представлены с равными весами. Следовательно, отсутствие соответствующих а-спиральных полипептидов связано не с меньшей вероятностью нахождения остатков в конформации R, чем в В, а иными причинами, обусловленными кооперативным характером взаимодействий в а-спирали. [c.188]

Причина дестабилизирующего влияния серина и треонина на а-спираль заключается в водородных связях, которые могут образовывать боковые цепи этих остатков с пептидными группами. Такая связь возможна у монопептидов Ser и Thr в конформациях R при соответственно Xi 60° и %2 - -60°. В а-спирали она конкурирует с водородной связью между группой N-H пятого остатка Ser (Thr) и группой С=0 первого остатка, что, естественно, снижает устойчивость спирали. На спиральных участках белков, напротив, внутренняя водородная связь приводит к стабилизации данного состояния основной цепи в конформации R. В конформации В остатков Ser и Thr также возможна водородная связь O -Н. .0=С в пре- [c.188]

В простейшей форме комплементарные взаимодействия, играющие в общей рекомбинации центральную роль, можно воспроизвести в экспериментах ш vitro по ренатурации ДНК, разделенной на отдельные цепи. Такая ренатурация (или гибридизация) происходит, когда в растворе вследствие случайного соударения одиночных цепей ДНК комплементарные нуклеотидные последовательности оказываются одна напротив другой и образуют короткий отрезок двойной спирали. За этим сравнительно медленным этапом нуклеации спирали следует очень быстрый этап застегивания молнии двойная спираль при этом растет до тех пор, пока не образуется максимально возможное число водородных связей (рис. 5-59). Для образования таким путем новой двойной спирали разделившиеся цепи во время отжига должны быть выпрямлены, чтобы их основания были открытыми. По этой причине эксперименты с гибридизацией ДНК in vitro проводят при высокой температуре или в присутствии таких органических растворителей, как формамид в этих условиях плавятся и короткие спирали ( шпильки ), возникающие в одиночной цепи ДНК вследствие комплементарных взаимодействий при ее складывании саму на себя. Бактериальные клетки не переносят, разумеется, столь жестких воздействий. В них распрямление спиралей достигается под воздействием специального дестабилизирующего белка, или SSB-белка. У Е. oh SSB-белок необходим и для репликации ДНК, и для общей рекомбинации кооперативно связываясь с сахарофосфат- [c.304]

Белки, дестабилизирующие спираль (их называют также белками, связывающими однопеночечную ДНК или 88В-белками). связываются с одиночными цепями ДНК, не закрывая оснований, т. е. оставляя их доступными для спаривания. Сами они не способны расплетать длинные молекулы ДНК, но, присоединяясь к одиночным цепям ДНК, они тем самым способствуют любому процессу расплетания спирали они, например, помогают ДНК-геликазе расплетать двойную спираль в репликационной вилке. На матрице отстающей цепи 88В-белки кооперативным образом связываются с одноцепочечными участками ДНК и предотвращают здесь образование шнилек , небольших двухспиральных структур, которые могли бы помешать синтезу ДНК. осуществляемому ДНК-полимеразой (рис. 5-45). [c.292]

А. Во всех случаях, когда мутация затрагивает какой-либо один из белков, необходимых для продвижения репликативной вилки, будет проявляться быстро останавливающийся фенотип, потому что вилка не способна продвигаться вперед без функционирования этих белков. Это значит, что температурочувствительные мутанты по ДНК-топоизомеразе I (не способные снимать скручивающее напряжение перед репликативной вилкой), мутанты по белку, дестабилизирующему спираль (не способные стабилизировать одноцепочечную ДНК в этой вилке), а также мутанты по ДНК-геликазе (не способные расплавлять ДНК впереди репликативной вилки) и мутанты по РНК-праймазе будут проявлять быстро останавливающийся фенотип. Трудно объяснить только фенотип мутанта по РНК-праймазе. Этот фермент непосредственно затрагивает синтез отстающей цепи, но он не нужен для синтеза ведущей цепи. У такого мутанта быстро останавливающийся фенотип может возникать вследствие одного из двух косвенных эффектов 1) из-за доступности в достаточном количестве одноцепочечной ДНК, способной связать весь запас белка, дестабилизирующего спираль, или 2) из-за взаимодействия с ДНК-геликазой, которая связывается с РНК-праймазой как частью праймосомы. [c.295]

Существенный момент в рассмотренной схеме — необходимость дополнительного синтеза ДНК в процессе рекомбинации, в частности при репарации (коррекции) гетеродуплексов. Действительно, И. Хотта и X. Штерн обнаружили у растений (лилии) и у животных (мыши) в пахитене мейоза небольшой синтез ДНК репаративного типа, который дополняет основную репликацию ДНК в премейотической 8-фазе. У тех же объектов на стадии зиготены — пахитены показано повышение активности фермента, производящего однонитевые разрывы в ДНК, а также усиленный синтез белка, дестабилизирующего двойную спираль ДНК. Все это события, необходимые для рекомбинации. [c.164]

Как показал в 1962 г. Ф. Ритосса, в гигантских хромосомах личинок дрозофилы в результате реакции на резкие температурные воздействия (37°С), а также на действие многих других повреждающих агентов образуется специфический набор пуфов. Этих пуфов немного — от 5 до 10 у разных видов Drosophila. Они возникают в течение первой минуты после воздействия на личинок или изолированные слюнные железы. Пуфы имеют повышенную транскрипционную активность к ним направляются молекулы РНК-полимеразы II и белки, дестабилизирующие двойную спираль ДНК. В пуфах теплового шока уменьшается количество гистона Н1 (см. гл. 6). Все это согласуется с представлениями о том, что синдром теплового шока затрагивает уровень транскрипции. [c.446]

Для осуществления комплементарного копирования цепей двух цеп очечная ДНК должна постепенно рас1фучиваться. Раскручивание, или расплетание, спирали происходит только в локальном участке репликативной вилки. Расплетание—это не спонтанный процесс, в нем участвуют белки двух типов (рис. 2.21). Одни из них, называемые ДНК-гелика-зами, используют для разделения цепей энергию, высвобождающуюся при гидролизе АТР до АОР. Геликазы часто функционируют в составе комплекса, осуществляющего перемещение репликативной вилки и репликацию расплетенных цепей (разд. 2.1). Вообще говоря, для расплетания достаточно одного геликазного белка, но для того, чтобы максимизировать скорость раскручивания, несколько геликаз могут действовать совместно. Белки второго типа, дестабилизирующие спираль,— это белЕИ, связывающиеся с одвоцепочечными участками и тем самым стабилизирующие расплетенный дуп-лею . Итак, геликазы вызывают локальное раскручивание двойной спирали, а другие специфические белки тотчас связываются с образовавшимися одноцепочечными участками, обеспечивая условия для комплементарного спаривания. [c.82]

Функцию раскручивания (расплетения) двойной спирали ДНК в репликационной вилке, происходящего за счет энергии гидролиза АТФ, выполняет специфический гер-белок, названный хеликазой (мол. масса 300000). Образовавшиеся на определенное время одноцепочечные участки ДНК служат в качестве матрицы при репликации и стабилизируются при помощи особых белков, связывающихся с одноцепочечной ДНК (ДНК-связывающие белки) и препятствующих обратному комплементарному взаимодействию цепей ДНК (мол. масса 75600). В связи с этим их иногда называют дестабилизирующими двойную спираль белками. Имеются, кроме того, особые ферменты топоизомеразы (у прокариот одна из них названа ДНК-гиразой), которые играют особую роль в сверхспирализации, обеспечивая как репликацию, так и транскрипцию ДНК. Эти ферменты наделены способностью не только создавать супервитки, но и уничтожать суперспирализацию путем сшивания образующихся разрывов или разрезания ДНК. Наконец, открыты специальные ферменты, редактирующие ДНК, т.е. осуществляющие вырезание и удаление ошибочно включенных нуклеотидов или репарирующие повреждения ДНК, вызванные физическими или химическими факторами (рентгеновское излучение, УФ-лучи, химический мутагенез и др.). [c.480]

Элонгация синтеза осуществляется ДИК-полимеразами. В клетках эукариот известно три типа ДНК-полимераз а, р и -у- Предполагается, что репликацию основной клеточной ДНК осуществляет полимераза а, репарацию повреждений — полимераза р, а репликацию ДНК митохондрий полимераза у. Так же как и у прокариот, в репликативной вилке одна из цепей является ведущей (лидирующей), а другая — отстающей (запаздывающей) (рис. 234). Лидирующая цепь синтезируется непрерывно, тогда как запаздывающая — фрагментами Оказаки. Эти фрагменты также инициируются короткими РНК, которые синтезируются, по-видимому, РНК-поли-меразой 1. В распространении реп.1икативной вилкм принимают участие дестабилизирующие двойную спираль ДНК-связывающие белки. [c.411]

Схема на рис. 5-46, где подробно изображена репликационная вилка, позволяет судить о том, как работают отдельные части такой репликационной мащииы . В области вилки действуют две идентичные ДНК-полимеразы - на ведущей и на отстающей цени. Спираль ДНК расплетается в результате совместного действия ДНК-полимеразы, работающей на ведущей цени, и ДНК-геликазы, движущейся вдоль отстающей цепи ЭТОМ) процессу способствуют кооперативно связывающиеся молекулы дестабилизирующегося белка. В го время как на ведущей цени ДНК-нолимераза работает непрерывно, на отстающей цепи фермент через онределенные интервалы прерывает и вновь возобновляет свою работу, используя для полимеризации короткие РНК-затравки, синтезируемые ДНК-нраймазой. [c.293]

Полипептидные цепи могут укладываться в регулярные структуры, называемые вторичными. Наиболее часто встречающимися периодическими конформациями белков являются правозакрученная а-спираль и (3-слой. В а-спирали остов имеет конфигурацию винтовой спирали с периодичностью 0,54 нм и примерно 3,6 аминокислотными остатками на виток (рис. 1.31). Стабилизация спиральной структуры осуществляется благодаря образованию водородных связей между атомом водорода МН-группы одной аминокислоты и СО-фуппой четвертой вдоль цепи аминокислоты. Боковые группы аминокислот располагаются на наружной стороне спирали (рис. 1.32). Длина участка данной полипептидной цепи, который может принимать а-спиральную конфигурацию, зависит от аминокислотного состава и аминокислотной последовательности цепи. Некоторые аминокислоты или последовательности дестабилизируют а-спираль, а если в цепи встречается пролин или гидроксипролин, то а-спираль прерывается из-за ограничения вращения вокруг пептидной связи и отсутствия атома водорода для образования водородной связи. Как правило, а-спиральные участки относительно непротяженны и состоят в среднем из 10—20 амино- [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология