12]

Важное значение для синтеза белка имеет также другой процесс, связанный с узнаванием. Это осуществляемый аминоацил-тРНК—син-тетазой выбор нужной аминокислоты и ее перенос в активированной форме на соответствующую тРНК [уравнение (11-2)]. У бактерий для каждой из 20 аминокислот имеется одна аминоацил-тРНК—синтетаза..

Каждая такая синтетаза должна выбирать специфичную аминокислоту и соответствующую ей тРНК; тот же самый фермент может переносить аминокислоту на все изоакцепторные тРНК, специфичные для данной аминокислоты.

Было предпринято много попыток с целью определить, какая именно часть (или части) молекул тРНК принимает участие в их распознавании синтетазой. С этой целью были сопоставлены нуклеотидные последовательности в изоакцепторных тРНК и проведены исследования химически модифицированных и фрагментированных молекул тРНК. Был использован также целый ряд других подходов. Результаты всех этих исследований позволили предположить, что не существует универсального метода узнавания. В ряде случаев, когда строение антикодона было нарушено, синтетаза не присоединяла аминокислоты к химически модифицированной тРНК- Это примечательный факт, поскольку,, как показали опыты с кристаллическими тРНК, кодон отстоит примерно на 7,5 нм от ССА-конца тРНК (рис. 2-24). Несмотря на то что син-тетазы являются крупными ферментами (мол. вес большинства из них равен приблизительно 100 000), все же трудно понять, как может происходить точное узнавание антикодона без того, чтобы молекулы тРНК не подвергались значительным конформационным изменениям» сближающим антикодон с ССА-концом тРНК- У некоторых тРНК антикодон не участвует в узнавании. Так, например, в случае Phe-тРНК дрожжей было доказано, что решающее значение в узнавании играют остатки, расположенные в стебле дигидроуридиновой петли и в верхней части акцепторного стебля [112].

Рич обратил внимание на то, что одна из сторон молекулы тРНК в ее нормальной конфигурации имеет относительно постоянное строение, и предположил, что эта часть предназначена для взаимодействия с какой-то частью рибосомной системы. Строение другой стороны молекулы тРНК (рис. 2-24), включающей дигидроуридиновую петлю и акцепторный стебель, значительно более вариабельно. Возможно, что местом связывания аминоацил-тРНК — синтетаз служит именно эта часть. Высказывалось также предположение, согласно которому ами-ноацилирование и связывание с рибосомами могут сопровождаться изменениями конформации в одном или в нескольких местах молекулы тРНК [ИЗ]. Возможно, что петля TtyCG, недоступная в нативной тРНК, открывается и взаимодействует с 5S-PHK в рибосоме. Короткое плечо этой структуры может качаться относительно конца более длинного плеча, несущего антикодон. Наиболее эффективным методом обнаружения конформационных изменений является метод протонного магнитного резонанса (ПМР) (гл. 2, разд. 3,7), позволяющий получить сигналы непосредственно от каждого протона молекулы тРНК, участвующего в образовании внутримолекулярной водородной связи [114].

Выбор соответствующей аминокислоты аминоацил-тРНК—синтетазой имеет чрезвычайно важное значение. Однако трудно представить себе активный центр, способный четко различать структуру двух таких похожих соединений, как изолейцин и валин. Одним из путей точного выбора аминокислоты мог бы служить кинетический механизм «корректирования», аналогичный тому, который был описан для ДНК-поли-меразы I (разд. Д, 4). Действительно, было показано, что валин, ошибочно присоединенный к изолейциновой тРНК. подвергался под действием синтетазы быстрому гидролизу [114а], значительно уменьшая вероятность включения валина в белок в неправильном положении.

з. Действие антибиотиков на рибосомы

В основе действия многих известных в настоящее время наиболее эффективных антибиотиков лежит блокирование синтеза белка на рибосомах. Высокая эффективность этих замечательных лекарственных препаратов объясняется тем, что они подавляют синтез белка бактериальными 708-рибосомами, не влияя при этом на рибосомы эукариотических клеток. В других случаях избирательная токсичность антибиотиков обусловлена значительно более высокой проницаемостью бактериальных мембран по сравнению с мембранами животных клеток.

Список антибиотиков, действующих на уровне рибосом, весьма велик [115, 116]. Он включает, в частности, соединения, сыгравшие важную роль при выяснении механизма синтеза белка. Хотя аминоглико-зидный антибиотик стрептомицин (дополнение 12-А), неомицины и ка-намицин содержат в своем составе одну общую структурную группу, тем не менее все они связываются с рибосомами по-разному. В результате своеобразного действия стрептомицина рибосомы начинают неправильно считывать код. При этом неправильно считывается главным образом первое основание кодона. Так, например, если использовать в качестве информационной РНК поли(О), то вместо обычного полифе-нилаланина образуется продукт, содержащий 40% изолейцина.

Подвергнув популяцию бактерий действию антибиотиков, можно отобрать мутанты, способные расти в при