Самосплайсинг

Рис. 3-19. Схема реакции самосплайсинга, при которой последовательность интрона катализирует собственное вырезание из молекулы рибосомной РНК у Tetrahymena. Реакция начинается с присоединения нуклеотида G к интронной последовательности, в результате чего происходит разделение цепи РНК. Затем вновь образованный З -конец цепи РНК подходит к другому концу и отделяет его, завершая реакцию.

Нельзя не упомянуть об открытии рибозимов, т.е. молекул РНК, выступающих в качестве катализатора. Пожалуй, это единственные из известных макромолекул, которые наделены как информационной, так и каталитической функцией. Открытие каталитических РНК поколебало само понятие фермент . Оказалось, что некоторые РНК осуществляют посттранскрипционный процессинг, катализируя самосплайсинг, т.е. участвуют в разрезании и удалении интронов. Наделенные рядом свойств истинных и эффективных катализаторов рибозимы участвуют в двух типах реакций в гидролизе (разрыве) фосфодиэфириой связи и в реакциях трансэтерификации. В качестве субстрата могут служить, помимо собственного, предшественник (про-РНК) и другие молекулы РНК. Сейчас интенсивно изучается третичная структура рибозимов, а первичная и вторичная структуры ряда из них уже расшифрованы. Эти исследования, несомненно, интересные сами по себе, могут пролить свет и на пути развития биологической эволюции. [c.493]

Рис. 3-21. Двумерное изображение каталитического остова интронной носледовательности РНК, нредставленной на рис. 3-19 и рис. 3-20. Нормальные комплементарные пары оснований выделены цветом, а более слабые взаимодействия пар оснований показаны черным. Эта молекула содержит около 240 нуклеотидов в нормальных условиях она свернута в плотную трехмерную структуру, но ее точная конформация неизвестна РНК, способные к самосплайсингу и имеющие подобную структуру, были обнаружены в митохондриях грибов и в бактериальном вирусе

Нельзя не упомянуть, что транскрипты некоторых фаговых генов (например, тимидилат-синтазы) подвергаются самосплайсингу (см. гл. V И, раздел 2). [c.298]

Самосплайсинг происходит у пре-рРНК простейших (напр., у тетрахимоны) и ряда пре-мРНК митохондрий низших грибов и нек-рых др. пре-РНК, у к-рьп интроны содержат консервативные последовательности, что обусловливает образование определенных вторичной и третичной структур. [c.410]

Вырезание интрона происходит очень точно это обеспечивается наличием сложной вторичной и третичной структуры РНК. Нуклеотидная последовательность интрона с учетом комплементарных взаимодействий отдельных участков может быть представлена в виде достаточно сложной структуры (рис. 99). Сходную структуру имеет интрон предшественника рРНК митохондрии. Замены отдельных нуклеотидов в составе интрона обнаруживают необходимость отдельных элементов его структуры для самосплайсинга. Например, нарушение комплементарности в районе А препятствует сплайсингу. Оказывается, что для правильного сплайсинга необходимы также комплементарные взаимодействия нуклеотидов (вне плоскости рисунка ) в элементах Б и В. Замена нуклеотида в районе Б, нарушившая комплементарность и сплайсинг, может быть компенсирована другой нуклеотидной заменой в районе В, если она восстановит комплементарные взаимодействия. Каталитические свойства определяются особой структурой РНК, создаваемой в результате комплементарных взаимодействий. [c.167]

Естественный отбор зависит от условий среды. Для реплицирующейся молекулы РНК критическим компонентом среды является набор других молекул РНК в растворе. Кроме того, что эти молекулы служат матрипами при собственной репликапии. они могут катализировать разрушение и образование ковалентных связей, в том числе и связей между нуклеотидами. Некоторые специализированные молекулы РНК могут катализировать изменения в других молекулах РНК, разрезая нуклеотидную последовательность в определенной точке, другие типы молекул РНК способны вырезать часть своей собственной нуклеотидной последовательности и соединять отрезанные концы (процесс, называемый самосплайсингом). Каждая реакция, катализируемая РНК, зависит от специфического расположения атомов на поверхности каталитической молекулы РНК. которое приводит к тому, что один или несколько ее нуклеотидов становятся высокоактивными [c.16]

В этой модельной реакции, которая соответствует первому щагу реакции на рис. 3-19, та же интронная последовательность действует многократно, разрезая многие цепи РНК. Хотя обычно сплайсинг РНК проходит без автокатализа, самосплайсинг РНК, установленный у Tetrahymena. был открыт и в других типах клеток, включая грибы и бактерии. Это позволяет предположить, что такие последовательности РНК могли возникнуть до расхождения родословных эукариот и прокариот около 1,5 млрд. лет назад. [c.136]

Каким образом молекулы РНК могут действовать наподобие ферментов Пример тРНК показывает, что молекулы РНК могут складываться высокоспецифичным образом. Предложенная двумерная структура остова интронной последовательности Tetrahymena. способной к самосплайсингу, представлена на рис. 3-21. Взаимодействия между разными участками этой молекулы РНК (аналогичные необычным водородным связям в молекулах тРНК - см. рис. 3-16) ответственны за ее дальнейшее сворачивание с образованием сложной трехмерной поверхности с каталитическими свойствами. Необычное взаимное расположение атомов может деформировать ковалентные связи и, следовательно, придавать отдельным атомам в свернутой цепи РНК необычную реакционноспособность. [c.136]

В отличие от человека у некоторых растений и грибов (включая дрожжи) митохондриальные гены содержат интроны, которые должны быть удалены из транскрипта с последующим сплайсингом (разд. 3.2.7). У растений интроны обнаружены также примерно в 20 генах хлоропластов. Многие интроны в генах органелл содержат родственные нуклеотидные последовательности, которые могут исключаться из РНК-транскриптов в результате реакции, катализируемой самой РНК (разд. 9.4.14). хотя в этом самосплайсинге обычно участвуют и белки. Открытие интронов в генах органелл было неожиданным с точки зрения эндосимбиотической теории происхождения энергопреобразующих органелл, гак как в генах бактерий, от предков которых могли произойти митохондрии и хлоропласты, интронов не обнаружено. [c.493]

Возможно, такой механизм самосплайсинга, который реализуется в случае интрона гена рРНК Tetrahymena, характерен и для других интронов группы I. Все они содержат четыре одинаковые консервативные последовательности, обозначаемые [c.109]

Самосплайсинг интронов группы I на примере интрона рРНК Tetrahymena thermophila. Интроны выделены точками, а важные реакционные группы-серым цветом. В изолированном виде получены все указанные соединения, кроме первого продукта расщепления, заключенного в квадратные скобки. Числа длина сегментов РНК. [c.111]

Еще один тип самосплайсинга. Интроны группы [c.112]

II про-мРНК митохондрий дрожжей также имеют консервативные последовательности, а возможно, и специфическую вторичную структуру, но она отличается от структуры интронов группы I. Интроны этого типа также способны к самовырезанию, но об особенностях их вторичной и третичной структуры и соответственно о молекулярных деталях сплайсинга известно меньше. Очевидны две особенности механизма сплайсинга 1) в отличие от самосплайсинга интронов группы I для сплайсинга интронов группы II не нужен нуклеозид-инициатор 2) в результате сплайсинга образуется структура типа лассо (рис. 8.76). [c.112]

Такие же доводы можно привести и в случае семейства глобиновых генов, которое описано ниже. У растений в генах леггемоглобина имеются три интрона, два из которых расположены так же, как интроны в генах гемоглобина позвоночных. Положение интронов в глобиновых генах иллюстрирует еще одну общую закономерность экзоны часто кодируют определенные структурные и функциональные домены белков. Все эти факты свидетельствуют о том, что интроны присутствовали уже в самых первых генах. Однако наличие интронов на ранних этапах эволюции не означает, что они не могли внедряться в уже существующие кодирующие области. Возможно, именно таков механизм появления некоторых интронов в генах семейства сери-новых протеаз (например, тромбина, трипсина и химотрипсина). Недавние эксперименты позволили построить модели встраивания интронов. Так, интроны I и II групп внедряются в сайты-мишени с помощью генной конверсии или обратного самосплайсинга. Конверсия генов I группы зависит от белков, которые кодируются интроном. [c.162]

Процесс удаления интронов называется сплайсингом РНК. Сплайсинг чрезвычайно точен, он редко разрезает РНК в неправильном месте. Сейчас известно, что для обозначения границ интронов существует сигнальная последовательность, узнаваемая особым ферментным комплексом (сплайсосомой). Некоторые интроны являются рибозимами (РНК-фермента-ми), способными к самосплайсингу. Возможно, это реликты мира РНК , существовавшего много миллиардов лет назад. Часто сплайсосомы состоят из РНК и белка. Отметим один очень важный момент места сшивок (разрезаний), которые закодированы в ДНК-последовательности, разрезаются сплайсо-сомами, действующими на одноцепочечные последовательности РНК, только после транскрипции. Двухцепочечная ДНК генома никогда не разрезается в этих местах. Все гены, представленные одной копией (рис, 4.4), кодируют белки, необходимые для выполнения функций домашнего хозяйства клетки или многоклеточного организма. Именно эти гены являются предметом решения жизнь или смерть при дарвиновском отборе. Например, гены, кодирующие белковые субъединицы молекулы гемоглобина (которая переносит кислород от легких ко всем органам тела), представлены одной копией. Поврежденные молекулы, появившиеся в результате мутаций, обычно неэффективно переносят кислород и, следовательно, приводят к гибели организма или снижают его жизнеспособность. [c.103]

Сплайсинг РНК, катализируемый сила й со сомами, возможно, возник из самосплайсинга [54] [c.160]

Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (1990) -- [ c.166 , c.167 , c.177 , c.331 ]

Молекулярная биология (1990) -- [ c.166 , c.167 , c.177 , c.331 ]

Биологическая химия Изд.3 (1998) -- [ c.118 , c.493 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.160 ]

Гены и геномы Т 2 (1998) -- [ c.108 , c.109 , c.110 , c.111 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.160 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология