Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза

В обзоре критически рассмотрены экспериментальные данные об участии тРНК в регуляции белкового синтеза и деградации белков в условиях аминокислотного голодания. Предполагается, что тРНК может быть одним из посредников в координированной регуляции этих процессов. В огляді критично розглянуто експерим...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Биополимеры и клетка
Datum:	1989
1. Verfasser:	Негруцкий, Б.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1989
Schlagworte:	Обзоры
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155124
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 5. — С. 5-18. — Бібліогр.: 71 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859982418018041856
author	Негруцкий, Б.С.
author_facet	Негруцкий, Б.С.
citation_txt	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 5. — С. 5-18. — Бібліогр.: 71 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Биополимеры и клетка
description	В обзоре критически рассмотрены экспериментальные данные об участии тРНК в регуляции белкового синтеза и деградации белков в условиях аминокислотного голодания. Предполагается, что тРНК может быть одним из посредников в координированной регуляции этих процессов. В огляді критично розглянуто експериментальні дані щодо участі тРНК у регуляції білкового синтезу і деградації білків за умов амінокислотного голодування. Передбачається, що тРНК може бути одним з посередників у координованої регуляції цих процесів. The problem on coordinate regulation of protein synthesis and degradation in eukaryotes is now among the most undeveloped and intriguing problems of protein homeostasis. Transfer RNA has been suggested to be one of the intracellular mediators in transfer of regulatory signals. The data concerning protein synthesis and degradation in cell extracts, cultures, perfused organs and intact animals during amino acid starvation are discussed. It is concluded that tRNA participates in the elongation control, while initiation of the protein synthesis is supposed to be affected by other factors. The control mechanism of tRNA participation is discussed with description of a new model concerning deacylated tRNA effect on the elongation of polypeptide chains. The possible role of tRNA conformational changes within extreme states of the eukaryotic organism is considered. The possibility of tRNA participation in the endogenous proteolysis regulation is analyzed. The attention is paid to the significance of tRNA functional state. Although the data reviewed do not provide much more insight into the mechanism of communication between protein synthesis and degradation in eukaryotes, they point directly to the possibility of tRNA involvement in such a cooperation.
first_indexed	2025-12-07T16:27:02Z
format	Article
fulltext	Обзоры УДК 577.122.2;577.122.5;577.217.337 Б. С. Негруцкий ТРАНСПОРТНАЯ РНК КАК ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ БЕЛКОВОГО ГОМЕОСТАЗА В обзоре критически рассмотрены экспериментальные данные об участии тРНК в ре- гуляции белкового синтеза и деградации белков в условиях аминокислотного голода- ния. Предполагается, что тРНК может быть одним из посредников в координированной регуляции этих процессов. Большинство белков клетки находится в динамическом состоянии по- стоянного обновления. Оборот белков высокоспецифичен — различные белки синтезируются и расщепляются с самыми различными скоростя- ми [1]. Поддерживается белковый гомеостаз с помощью процессов синтеза и распада пептидов. О механизмах регулирования, а тем более взаимного регулирования этих процессов известно еще очень мало. В регуляции белкового синтеза принимают участие различные факто- ры, механизмы ее также весьма разнообразны (см., например, [2] ) . Самые общие представления имеются в настоящее время о регуляции внутриклеточного протеолиза [3]. Вместе с тем возможность функцио- нальной взаимосвязи этих метаболических путей в согласованной ре- гуляции при изменении условий существования клетки весьма реальна, и поиск факторов, принимающих участие и в том, и в другом процессе, может пролить свет на механизмы взаиморегуляции. Удобной моделью в этом случае является аминокислотное голода- ние клеток. Известно, что клетки отвечают на недостаток питательных веществ самыми разнообразными компенсаторными либо адаптацион- ными проявлениями. Несмотря на то, что в высших организмах в от- личие от прокариот специализация тканей и гормональная регуляция делают ненужными многие из таких прямых ответных реакций, клетки млекопитающих сохраняют способность непосредственного ответа на аминокислотное голодание. Этот ответ проявляется в снижении уров- ня синтеза транспортных и рибосомных Р Н К [4, 5], в согласованной регуляции ферментов синтеза аминокислот [6], а также в уменьшении уровня биосинтеза белков и ускорении их внутриклеточной деградации. Действительно, существуют свидетельства в пользу взаимосвязи процессов деградации и синтеза белков в клетках [7, 8]. Гипотетиче- ский механизм такой связи недавно описан на примере адаптации мышц к физической нагрузке [9]. Согласно предложенной схеме, по- средником между этими процессами выступают протеолитические фрагменты — промежуточные продукты внутриклеточной деградации белков. Такие фрагменты, по замыслу автора, и являются активато- рами транскрипции соответствующих мРНК. Повышенная функцио- нальная нагрузка приводит к ускорению внутриклеточного протеолиза, т. е. тем самым к увеличению концентрации промежуточных' белко- вых фрагментов, которые в свою очередь активируют трансляцию, сти- мулируя транскрипцию соответствующих мРНК. Следует отметить, что данная гипотеза, хотя и свидетельствует об актуальности проблемы, но, к сожалению, может быть применена лишь для объяснения позитив- ного ответа, в то время как, например, при аминокислотном голодании 5 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 параллельно происходят ингибирование белкового синтеза [7] и уско- рение внутриклеточного протеолиза [8]. Более перспективным является, вероятно, поиск регуляторов, дей- ствующих непосредственно на стадии трансляции мРНК. В связи с этим повышенный интерес вызывают транспортные Р Н К — молекулы, характеризующиеся разнообразием функций, наличием различных функциональных форм, конформациопной лабильностью (см., напри- мер, монографию [10]) . Кроме того, молекулы т Р Н К , по всей види- мости, принимают участие в регуляции белкового синтеза [11], а также вовлечены в функционирование внутриклеточных протеолитических систем [12]. Цель настоящего обзора — привлечь внимание исследователей к данным литературы, позволяющим оценить роль т Р Н К как по- тенциального регулятора белкового гомеостаза в эукариотических клетках. тРНК в регуляции трансляции. Парадоксальным является то об- стоятельство, что об участии т Р Н К в тонком регулировании биосинтеза индивидуальных белков известно сейчас гораздо больше, чем о ее функционировании в качестве неспецифического регулятора трансля- ции. Так, обнаружена несомненная корреляция между изменением функционального состояния клетки и изменением набора изоакцептор- ных т Р Н К , приводящим к его адаптации к синтезу специфических бел- ков. Это явление, открытое на примере дифференциации молочной железы [13] и подтвержденное впоследствии для ряда других узко- специализированных тканей [14, 15], является, по-видимому, универ- сальным свойством живых организмов и, вероятно, одним из общих механизмов регуляции экспрессии генетической информации на уровне трансляции [16]. Значение аминоацил-тРНК в регулировании трансляции при адаптации клеточного набора т Р Н К к составу соот- ветствующих м Р Н К подробно рассматривается в ряде публикаций [11, 16]. Настоящий обзор данных литературы сконцентрирован па обсуж- дении гораздо менее изученной роли т Р Н К как неспецифического ре- гулятора трансляции при резких изменениях условий функционирова- ния клетки. На первый план может выходить здесь другая функцио- нальная форма т Р Н К — не заряженная аминокислотой, или деацили- рованная. Не исключено, что изменение концентрации деацилирован- ной т Р Н К in vivoy являющееся одним из самых ранних событий, на- пример, при аминокислотном голодании, играет ключевую роль в регуляции соответствующих метаболических изменений. Логично предпо- ложить, что регуляция может протекать по типу обратной связи — на- копление конечного продукта каждого цикла трансляции (деацилиро- ванной т Р Н К ) приводит к замедлению процесса. Между тем конкрет- ные пути участия деацилированной т Р Н К в регулировании белкового синтеза у эукариот до настоящего времени не выявлены. Единственно доказанный механизм, подразумевающий участие незаряженной т Р Н К в синтезе на рибосоме аномальных нуклеотидов ppGpp и pppGpp — мощных эффекторов транскрипции и трансляции в прокариотических клетках [17], для эукариот не подтвержден [18, 19]. Уместно заметить, что сходный механизм был предложен Грум- мтом и Груммт в качестве объяснения обнаруженного ими плейотипи- ческого действия аминокислотного голодания на биосинтез белка, Р Н К , изменение пула нуклеотидтрифосфатов в культуре эукариотических клеток при гистидиповом голодании либо обработке гистидиполом [5]. Предполагалось, что в присутствии избытка деацилированной т Р Н К эукариотические рибосомы способны интенсивно расщеплять GTP. Уменьшение пула GTP вызывает соответствующее изменение пула АТР, расходуемой на регенерацию GTP. Снижение ж е общей концент- рации этих энергоемких соединений приводит к множественным эффек- там па клеточный метаболизм [5]. Позже другими исследователями было подтверждено, что аминокислотное голодание приводит к сниже- 6 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 пию уровня ATP и GTP, однако при этом соотношение ATP/ADP и G T P / G D P не изменяется, что делает проблематичным возможное ре- гуляторное значение этого феномена [21]. Исследования возможной регуляторной роли деацилированной т Р Н К в эукариотических клетках сводились в основном к поиску кор- реляции между накоплением в клетках этой формы т Р Н К и ингиби- рованием белкового синтеза. Повышение уровня незаряженной т Р Н К достигалось аминокислотным голоданием клеток [22, 23], перфузиро- ванием органов в среде, дефицитной по аминокислотам [7, 24], голода- нием животных [25, 27], применением конкурентных ингибиторов ами- поацил-тРНК синтетаз [28—30], использованием ферментов, гидроли- зующих аминокислоту in vitro [31]. Исследования проводились в бесклеточных белоксинтезирующих системах [28, 31], культурах клеток млекопитающих [21, 23, 32], изолированных органах [7, 24] и интакт- ных животных [27, 33]. Еще более 20 лет назад было установлено, что голодание приводит к замедлению белкового синтеза [34]. Логично предположить, что по- добный эффект проявляется на этапе элонгации и определяется недо- статком аминоацил-тРНК вследствие ограничения пула аминокислот в клетках. К определенному удивлению исследователей оказалось, одна- ко, что при недостатке аминокислот в первую очередь страдает стадия инициации белкового синтеза [35]. Моделирование ситуации аминокислотного голодания при помощи конкурентных ингибиторов аминоацилирования — гистидинола и О-ме- тилтреонина (аналоги гистидина и изолейцина) — показало наличие корреляции между возрастанием концентрации деацилироваппых т Р Н К и ингибированием белкового синтеза [30]. Уменьшение уровня заря- женности т Р Н К на 20 % сопровождалось замедлением белкового синте- за на 70 %. Скорость элонгации при этом была снижена всего в 1,5— 2 раза. Учитывая значительное сокращение количества и размера по- лисом, был сделан вывод о том, что основной вклад в ипгибирование трансляции вносит блок инициации, осуществляемый, по мнению авто- ров, при непосредственном участии деацилированной т Р Н К [30]. Появление работы [30] стимулировало исследование роли неза- ряженной т Р Н К в регуляции инициации белкового синтеза. Было об- наружено, что деацилированная т Р Н К способна ингибировать неэнзи- матическое связывание in vitro инициаторной метионил-тРНК с эука- риотическими рибосомами [36, 37]. Следует подчеркнуть, что эти дан- ные, хотя и указывали на принципиальную возможность прямого воздействия незаряженной т Р Н К на инициацию трансляции, не могли служить доказательством существования подобного механизма in vivo, поскольку были получены в отсутствие факторов и при далеких от физиологических ионных условиях. Естественным продолжением этих исследований стало изучение влияния голодания па образование комплексов [35S] метиопил-тРНК с 40S рибосомными субчастицами непосредственно в клетках. Так, в культуре клеток асцита Эрлиха удаление любой незаменимой амино- кислоты приводило к значительному сокращению связанной с 40S суб- частицами инициаторной т Р Н К [22]. Введение гистидинола в клетки асцита Кребса II вызывало 30 %-ное сокращение образования таких комплексов [38]. В этой работе также имеются указания па то, что конкурентные ингибиторы аминоацилирования могут по-разпому дейст- вовать непосредственно в клетках и в полученных из них бесклеточ- ных системах (уровень биосинтеза белка в экстрактах из этих клеток после обработки гистидинолом повышался в 2 раза ) . Увеличение уров- ня деацилированной т Р Н К , вызванное голоданием по гистидину клеток HeLa7 обработкой их гистидинолом и О-метилтреонином, а также ин- кубацией при пепермиссивиой температуре CHO-клеток, содержащих температурочувствительную лейцил-тРНК синтетазу, коррелировало с существенным ингибированием белкового синтеза, сопровождавшимся снижением количества 40S ипициаторпых комплексов [39]. 7 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 Суммируя изложенные результаты, можно сделать вывод, что ами- нокислотное голодание либо введение в клетки аналогов аминокислот приводит к ингибированию инициации белкового синтеза. Корреляция ингибиторного эффекта с увеличением концентрации деацилированной т Р Н К (или уменьшением количества аминоацил-тРНК) действительно существует, однако на основании рассмотренных данных нельзя за- ключить, является ли обнаруженный ингибиторный эффект следствием этой корреляции либо он не связан с аминоацилированием т Р Н К и объясняется прямым регуляторным действием аминокислот или их аналогов. Вместе с тем в литературе накапливались данные, свидетельство- вавшие против вовлеченности деацилированной т Р Н К в ингибирова- пие инициации белкового синтеза при аминокислотном голодании. Так, попытка определения зависимости скорости белкового синтеза от внут- риклеточного содержания аминоацил-тРНК была сделана Огилви и др. [23]. В клетках асцита мыши значительное снижение скорости био- синтеза белка наблюдалось только после заметного снижения уровня аминоацил-тРНК в условиях аминокислотного голодания, что противо- речило ранее полученным данным [30]. Весьма интересным было так- же наблюдение, что умеренное голодание в первую очередь влияет па скорость элонгации. Это также противоречило данным [30]. Обнару- женное несовпадение авторы объясняли применением в предшеству- ющих работах не совсем корректных методов остановки клеточного ме- таболизма. Охлаждение клеток, применявшееся для остановки мета- болизма ранее [5, 30], могло вносить артефакты, поскольку в таких условиях трансляция ингибируется быстрее, чем аминоацилировапие [23]. Огилви и др. была построена теоретическая кривая ингибирова- иия трансляции посредством снижения уровня аминоацилирования т Р Н К . Авторы исходили из следующих предположений: 1) к а ж д а я аминокислота составляет 5 % всего белка; 2) время элонгации на ко- доне прямо пропорционально количеству соответствующей аминоацил- т Р Н К ; 3) незаряженная т Р Н К не конкурирует за Α-сайт и не влияет на скорость элонгации; 4) уменьшение количества аминоацил-тРНК влияет только на стадию элонгации. Однако построенный с учетом та- ких допущений график существенно расходился с экспериментальным. Сближения кривых можно было достигнуть, только предположив влия- ние деацилированной т Р Н К на скорость элонгации и/или вовлечен- ность т Р Н К в контроль инициации белкового синтеза [23]. Участие деацилированной т Р Н К в ингибировании инициации транс- ляции не получило подтверждения в работе Остин и др. [21]. Было обнаружено, что восстановление уровня аминоацил-тРНК в голодав- ших по лизину клетках асцита Эрлиха при циклогексимидном блоке трансляции не сопровождается тем не менее увеличением количества 40S инициаторпых комплексов в экстрактах из этих клеток. Добавление периодатпоокисленной т Р Н К (аналога деацилированной тРНК, не способного амииоацилироваться) в систему белкового синтеза, приго- товленную из контрольных клеток, вызывало лишь 2 0 % - н о е снижение количества 40S инициаторпых комплексов, хотя полностью исключало образование 80S инициаторпых комплексов. Поскольку ингибирование белкового синтеза при этом было малосущественным, роль изучавших- ся 80S комплексов осталась непонятной. Добавление лизина к экс- трактам из голодавших по этой аминокислоте клеток, приводившее к восстановлению пула аминоацил-тРНК, тем не менее не стимулиро- вало ни образования 40S ипициаторных комплексов, пи собственно белкового синтеза [21]. Ситуация оказалась прямо противоположной наблюдавшейся в целых клетках, голодавших по лизину. Там в ответ па добавление этой аминокислоты уже в течение 2 мин возрастало ко- личество 40S ипициаторных комплексов, и скорость белкового синтеза увеличивалась [21]. Этот факт наряду с упоминавшимся ранее [38] свидетельствует о неодинаковости ответа целых клеток и экстрактов из них на изменение условий белкового синтеза, что, по всей видимо- 8 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 сти, вызвано потерей при разрушении клеток каких-то структур, свя- занных с цитоскелетом и/или клеточными мембранами. Таким образом, Остин и др. получили доказательства против уча- стия деацилированной т Р Н К в снижении уровня 40S ипициаторных комплексов in vitro в условиях аминокислотного голодания. Судя по всему, деацилированная т Р Н К действительно не принимает участия в регулировании стадии инициации, и, если и участвует в регуляции, то, вероятно, только на стадии элонгации полипептидной цепи. Как известно, скорость элонгации при аминокислотном голодании уменьшается [23, 30]. Более того, существуют свидетельства того, что в ряде случаев объектом основного регуляторного воздействия при го- лодании является именно элонгация. Так, Арнштейн и др. показали недавно, что в бесклеточной белоксинтезирующей системе из ретику- лоцитов кролика при моделировании условий аминокислотного голода- ния с помощью аспарагиназы на рибосомах обнаруживается большое количество коротких пептидов, но совсем нет незавершенных пептидов большого размера, как и полноразмерных молекул глобина [31]. На- блюдаемое ингибирование стадии элонгации не связывалось авторами с изменением уровня аминоацил-тРНК, но здесь уместно вспомнить по- лученные Балковым и Рабиновичем [28] в такой же системе данные о накоплении доли специфических деацилированпых т Р Н К , связанных с рибосомами, при ингибировании трансляции гистидинолом и валинолом. Необходимо подчеркнуть, что применение фермента, разрушающе- го аминокислоту непосредственно в системе, позволяет исключить эф- фект смягчения голодания за счет эндогенного протеолиза, т. е. откры- вает перспективы раздельного изучения этих процессов в одной системе. Как указывалось ранее, данные, полученные в бесклеточных сис- темах, могут не всегда совпадать с результатами подобных экспери- ментов с клетками в культуре [21, 38]. Аналогично, результаты, по- лученные с использованием культуры клеток, не обязательно будут идентичными таковым на интактных животных. Важным этапом на пути к изучению белкового синтеза в целостном организме является использование в качестве модели перфузии изолированного органа [7, 24]. При перфузии печени крысы в условиях аминокислотного голода- ния было обнаружено, что дефицит аминокислот и в этом случае при- водит к уменьшению скорости белкового синтеза [7]. Замедление трансляции сопровождалось дезагрегацией полисом и заметным сни- жением способности 40S субчастиц рибосом связывать [35S] метионил- т Р Н К [24]. При этом, однако, авторы не обнаружили изменений в уров- не аминоацил-тРНК [7]. Если пренебречь погрешностью использован- ного метода определения количества эндогенных аминоацил-тРНК (в ходе процедуры сохранялось лишь около 20 % предварительно вне- сенной в качестве контроля [14C] фенилаланил-тРНК, а введение ав- торами соответствующей поправки могло привести, учитывая крайне неодинаковую стабильность различных аминоацил-тРНК, к пе совсем корректной оценке их содержания в клетке) , то можно заключить, что деацилированная т Р Н К , по-видимому, и в этом случае не вовле- чена активно в механизм ингибирования инициации белкового синте- за. Интересно, что увеличение времени перфузии вызывало восстанов- ление скорости трансляции. Поскольку в присутствии ингибиторов внутриклеточных протеаз — инсулина и глутамипа — восстановления скорости трансляции не наблюдалось, был сделан вывод о взаимосвя- зи процессов деградации и синтеза белков в перфорированной печени [7]. К аналогичному заключению пришли Ван Венрой и др., обна- ружившие восстановление скорости белкового синтеза в клетках асцита Эрлиха спустя 4 ч после начала аминокислотного голодания [8]. ханизмы такой взаимосвязи пе обсуждались, однако очень вероятно, что одним из посредников in vivo в проведении регуляторного сигнала являются аминокислоты [7]. 9 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 Выяснению механизмов регуляторного действия аминокислот на внутриклеточные протеолитические системы в перфузированной печени были посвящены работы лаборатории Мортимора [40—42]. Было об- наружено, что при отсутствии в перфузионной жидкости аминокислот в печени резко возрастает аутофагия. Первичный аутофагический ответ наблюдается практически мгновенно. Это свидетельствует о непосред- ственной связи рестрикции аминокислот с какими-то дискретными и потенциально различимыми сигналами [40]. Неожиданно выяснилось, что количество аминокислот, появление которых способно ингибиро- вать внутриклеточный протеолиз, весьма ограниченно. Всего регуля- торных аминокислот оказалось 8, из них наибольшим эффектом обла- дали лейцин, тирозин, глутамин и пролин [40]. Было показано, что крайне незначительное снижение концентрации любой из этих амино- кислот способно вызывать непропорционально сильный протеолитиче- ский ответ. Наиболее вероятными посредниками изменения концент- рации регуляторных аминокислот в клетках являются т Р Н К , и авторы не исключали их участия в этом процессе [40, 41]. Чувствительность метода, использовавшегося ранее [7] для сравнения уровней амино- ацилирования т Р Н К в нормальной и перфузированной в отсутствие аминокислот печени, возможно, просто не позволяла уловить то едва заметное увеличение концентрации деацилированной т Р Н К , которое, будучи связанным со снижением уровня аминокислоты, могло вызвать резкий протеолитический ответ, приводивший к восстанов- лению ресурсов функционирования белоксинтезирующего аппара- та [41]. Изучение влияния голодания животных иа биосинтез белка и за- ряженность т Р Н К аминокислотами выявили картину, близкую к обна- руженной при перфузии органов. Скорость биосинтеза белка в печени крысы снижалась на 29 % после двухдневного голодания [26]. Если крысы в течение 10 дней находились на безбелковой диете, то среднее время синтеза полипептидной цепи увеличивалось с 1,28 до 2,08 мин, т. е. на 3 8 % , и, кроме того, наблюдалась потеря значительной части полисом [27]. Уровень ж е аминоацилирования т Р Н К при голодании в течение 1—2 сут практически не изменялся [25, 33]. Эти данные, по мнению авторов, свидетельствовали о несопряженности уровня за- ряжепности т Р Н К и замедления скорости белкового синтеза при го- лодании. Однако, если деацилированная т Р Н К действительно прини- мает участие в регуляции эндогенного протеолиза [43], то незначи- тельное повышение ее уровня уже в первое время после начала голо- дания должно приводить к активации внутриклеточных протеолити- ческих систем. В это же время будет наблюдаться торможение иници- ации и элонгации белкового синтеза [23]. В таком случае концентра- ция аминокислот быстро возвратится к исходному уровню, и количе- ство аминоацил-тРНК, следовательно, вновь будет близким к макси- мальному, что и наблюдается в эксперименте [25, 33]. Д л я проверки этого предположения особый интерес представляет изучение уровня заряженности т Р Н К и концентрации аминокислот на самых ранних этапах голодания. Остается вопрос, почему в таком случае ингибировапие трансля- ции наблюдается и после восстановления пула аминоацил-тРНК? Объяснение этому можно найти в недостаточной точности метода оп- ределения уровня аминоацил-тРНК in vivo, не позволяющей выявить незначительные изменения пула деацилированной т Р Н К , достаточные, вероятно, для передачи регуляторных сигналов. Кроме того, сущест- венный вклад в ингибирование трансляции при голодании вносит ста- дия инициации [30], в контроле которой тРНК, по всей видимости, участия не принимает. Не исключено, что в культурах клеток активность эндогенных про- теолитических систем может быть снижена. Тот факт, что здесь уже после непродолжительного голодания наблюдается накопление замет- пых количеств деацилированной т Р Н К , может быть объяснен суще- 10 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 ствснно большим временем активирования систем внутриклеточного протеолиза и/или малой их активностью. Д л я нарушения предполагаемого механизма согласованной регу- ляции в иптактных животных необходимо более длительное голодание, которое привело бы к исчерпанию ресурсов протеолитических систем. Действительно, только при 10-суточном голодании кроликов пул ами- иоацил-тРНК в печени снижается более чем наполовину [44]. Длительное голодание животных как метод изменения условий функционирования белоксинтезирующего аппарата in vivo было ис- пользовано Мацукой и др. [45]. Обнаружено, что значительная часть эндогенной т Р Н К в таких условиях пе заряжена и, более того, теряет способность присоединять аминокислоту в реакции аминоацилирова- пия in vitro [46]. Прогревание при 60 °С в присутствии ионов магния возвращало таким т Р Н К акцепторные свойства. Было высказано пред- положение о том, что часть молекул т Р Н К при длительном голодании животных переходит в конформационно измененную биологически не- активную форму [47]. Из бактерий и дрожжей «денатурированные» формы т Р Н К были выделены еще в 1966 г. [48, 49]. Изменение копформации таких т Р Н К затрагивало в основном дигидроуридиловый стебель [50—52], а также в ряде случаев антикодоновую ветвь [50, 51]. Обнаружение биологи- чески неактивных т Р Н К при длительном голодании животных явилось по существу первым свидетельством в пользу существования «денату- рированных» т Р Н К in vivo, хотя указания на частичную инактивацию молекул т Р Н К при голодании присутствовали и в работе [25]. Значительные усилия были приложены для доказательства реаль- ности существования неактивных форм т Р Н К непосредственно в тка- нях. Периодатное окисление незаряженной in vivo т Р Н К , изучение аминоацилирования in vivo при введении экзогенной радиоактивно ме- ченной аминокислоты, получение препаратов т Р Н К из смешиваемых в разных пропорциях тканей печени голодавших и контрольных жи- вотных, постепенная утрата акцепторных свойств т Р Н К в соответствии с длительностью голодания — все это позволило сделать заключение о том, что биологически неактивные формы т Р Н К образуются при го- лодании непосредственно в животных тканях [53]. Играют ли «денатурированные» in vivo т Р Н К какую-либо биоло- гическую роль? Предполагалось, что образование неактивных копфор- меров является своего рода депонированием молекул т Р Н К в усло- виях, когда в них пет нужды [54]. Высказывалось также мнение, что такие формы т Р Н К — просто один из начальных продуктов деграда- ции и, следовательно, особого значения не имеют [55]. Цикл работ был посвящен выяснению вопроса, сохраняют ли неактивные в амино- ацилировании конформеры т Р Н К способность взаимодействовать с компонентами аппарата трансляции либо они являются биологически инертными молекулами. Оказалось, что такие формы т Р Н К могут вза- имодействовать с аминоацил-тРНК сиптетазами, нарушая при этом копформацию фермента. Неактивные конформеры т Р Н К ингибируют амипоацилирование патнвиой т Р Н К [56]. Они оказывали также кодои- неспецифическое ингибиторное действие на связывание аминоацил- т Р Н К с 80S рибосомами в отсутствие факторов [57] и, более того, существенно ипгибировали трансляцию глобииовой м Р Н К в бесклеточ- пых белоксиптезирующих системах [58]. Совокупность этих данных позволила выдвинуть предположение об активной роли денатуриро- ванных in vivo т Р Н К в негативной регуляции белкового синтеза при экстремальных состояниях организма [58]. Таким образом, участие деацилированной т Р Н К в регуляции трансляции может в ряде случаев определяться обратимым изменением копформации этой т Р Н К . Итак, весь объем рассмотренных данных дает основания предпо- ложить, что т Р Н К как в нативной, так и в конформационно изменен- ной форме способна участвовать в регулировании трансляции при ами- нокислотном голодании. По-видимому, регуляторпое действие т Р Н К 11 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 проявляется на стадии элонгации. Ингибирование инициации белково- го синтеза, вероятно, связано с регуляторным эффектом собственно аминокислот, направленным на иные, нежели аминоацилирование т Р Н К , процессы [21]. Каков же механизм ингибиторного действия т Р Н К на элонгацию? Известно, что удельная скорость элонгации ограничивается временем задержки рибосомы на каждом кодоне и минимально допустимой дис- танцией между рибосомами на м Р Н К [59, 60]. Относительно слабое влияние вторичной структуры м Р Н К и вариаций количества различных т Р Н К обычно не принимается во внимание [59], хотя действие этих факторов на скорость трансляции отнюдь не пренебрежимо мало [20, 61]. При аминокислотном голодании скорость элонгации ограничива- ется временем, необходимым рибосоме для считывания самого боль- шого кластера «голодных» кодонов — участка м Р Н К с наибольшим количеством таких кодонов на расстоянии друг от друга меньшем, чем минимальная межрибосомная дистанция [59]. Существуют теоретиче- ские модели трансляции, связывающие замедление белкового синтеза при аминокислотном голодании с увеличением времени остановки ри- босомы на «голодном» кодоне вследствие дефицита соответствующих аминоацил-тРНК [23, 59]. Однако подобным моделям прямо противо- речит показанное в многочисленных экспериментах относительно не- большое снижение уровня аминоацил-тРНК при голодании животных [25, 33]. Оставшегося количества аминоацил-тРНК оказывается впол- не достаточно для того, чтобы время остановки рибосомы на «голод- ном» кодоне существенно не возрастало [59]. Если время задержки рибосомы мало и действительно пропорционально экспериментально установленному уровню аминоацил-тРНК, то значительное уменьше- ние скорости элонгации при аминокислотном голодании вызвано от- нюдь не дефицитом аминоацил-тРНК. Недавно был предложен альтернативный механизм ингибирова- иия скорости элонгации м Р Н К при аминокислотном голодании, ис- пользующий «трехсайтовую модель» [63] функционирования рибосо- мы. Краткое описание гипотезы имеется в [62]. Наличие на рибосоме специального сайта связывания деацилированной т Р Н К , с которого предположительно осуществляется уход в раствор освободившейся в цикле трансляции т Р Н К [63], и сравнительно низкая скорость диссо- циации деацилированной т Р Н К из этого сайта [64] требуют существо- вания специального механизма, облегчающего уход т Р Н К с рибосомы. Постулировано, что в норме такую функцию выполняют аминоацил- т Р Н К синтетазы. Сбои в работе этого механизма, связанные с нару- шением функционирования аминоацил-тРНК сиптетаз при аминокис- лотном голодании, приводят к задержке деацилированной т Р Н К па выходном сайте, что, в свою очередь, вызывает торможение трапслока- ции и замедление трансляции в целом. Отсюда следует, что ингиби- торное действие на элонгацию оказывает не дефицит аминоацил-тРНК, а возрастание количества незаряженной тРНК, приводящее к замедле- нию движения рибосомы на матрице. Р я д литературных данных сви- детельствует в пользу существования предложенного механизма [65, 66], однако прямых доказательств еще не получено. Детальное выяс- нение роли компартментализации аппарата белкового синтеза, а также механизмов цикла элонгации должно внести в этот вопрос необходи- мую ясность. Суммируя изложенное в этом разделе, следует еще раз отметить, что функциональное состояние тРНК, вероятно, играет существенную роль в контроле трансляции при экстремальных состояниях эукариоти- ческого организма, в частности, при голодании. Затрагивается при этом стадия элонгации полипептидпой цепи. В регулировании инициации белкового синтеза тРНК, по-видимому, непосредственного участия не принимает. Вопрос о механизме регуляторного действия т Р Н К до на- стоящего времени не решен. тРНК в регуляции внутриклеточного протеолиза. Базальная еко 12 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 рость протеолиза может удваиваться, если клетки млекопитающих ли- шены незаменимых аминокислот [1]. Ускорение протеолиза происхо- дит за счет аутофагии — процесса, в котором участки цитоплазмы пе- избирателыю капсулируются, образуя мембранные везикулы, раство- ряемые затем лизосомами. Клеточные и молекулярные механизмы аутофагии до сих пор изучены весьма слабо, и нет данных ни за, пи против вовлеченности т Р Н К в этот процесс [67]. Вместе с тем ряд уже упоминавшихся ранее свидетельств в пользу взаимосвязи про- цессов деградации и синтеза белков [7, 8, 43] позволяет предположить, что и в этом случае уровень аминоацилирования т Р Н К может иметь регуляторное значение. Помимо у ж е обсуждавшихся данных лабора- тории Мортимора [40—42] существуют и более прямые доказательства участия т Р Н К в регуляции внутриклеточной деградации белков. Специально этот вопрос изучался Скорником и др. на модели ами- нокислотного голодания СНО-клеток. На первом этапе исследований было показано, что удаление из среды практически любой аминокис- лоты вызывает как иигибирование белкового синтеза, так и ускорение деградации белков [68]. Необходимо отметить, что не наблюдалось строгой корреляции между величиной эффекта удаления какой-нибудь аминокислоты на синтез белков и на их протеолиз. Наибольшее воз- действие на деградацию белков оказывали лейцин (в его отсутствие протеолиз увеличивался на 158 % ) , цистеин (93 % ) , триптофан (97 % ) , а на синтез белков — гистидин (иигибирование на 5 1 % ) , пролин (54 % ) , триптофан (53 % ) , метионин (49 % ) . Было обнаружено, что в мутантных клетках CHO, содержавших температурочувствительную гистидил-тРНК синтетазу, повышенная концентрация гистидина требовалась в непермиссивных условиях и для оптимизации белкового синтеза, и для максимального иигибирования деградации белков, что может свидетельствовать о взаимосвязи ис- пользования гистидина для белкового синтеза и его эффекта па де- градацию [68]. При сравнении действия па эндогенный протеолиз ингибиторов белкового синтеза было выявлено, что обработка клеток циклогекси- мидом не приводила к сколько-нибудь заметному ускорению дегра- дации белков, в то время как присутствие гистидинола (при адекват- ных концентрациях гистидина) стимулировало деградацию д а ж е в большей степени, чем отсутствие гистидина. Таким образом, было по- казано, что 1) утилизация гистидина в белковом синтезе и его узна- вание клеткой играют роль в регуляции белковой деградации; 2) ии- гибирование общего синтеза белка не ведет к усилению деградации; 3) иигибирование аминоацилирования гистидинолом аналогично по эффекту на протеолиз гистидииовому голоданию; 4) эффекты гистиди- нола и гистидинового голодания не аддитивны. Все эти факты свиде- тельствуют в пользу функциональной связи аминоацилирования т Р Н К и иигибирования белковой деградации [68]. Продолжение исследований было посвящено изучению вопроса, важна ли для регуляции протеолиза функциональная форма т Р Н К , или же в нее вовлечены другие компоненты системы аминоацилирова- ния? Варьируя концентрации тех ж е ингибиторов — циклогексимида и гистидинола — Скорник показал, что стимуляция внутриклеточного протеолиза непосредственно связана с уровнем аминоацилирования Il3IlK (возрастание этого уровня приводило к замедлению протеолиза) [43]. К сожалению, осталось невыясненным, какая именно форма т Р Н К — амипоацил или деацилированная — является непосредствен- ным участником регуляторного механизма. Вовлеченность т Р Н К в функционирование систем внутриклеточно- го протеолиза была продемонстрирована в лаборатории Цихановера при изучении пелизосомной ATP- и убиквитин-зависимой протеолити- ческой системы из ретикулоцитов кролика [12]. Было обнаружено, что протеолиз некоторых белков не может осуществляться в такой систе- ме в отсутствие т Р Н К [69]. Более того, препараты т Р Н К из Esche- 13 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 richia coli и дрожжей в тех же концентрациях, что и гомологичная т Р Н К , никак не стимулировали деградации [70]. Авторы сделали также попытку выяснить, имеет ли в данном случае значение специфичность т Р Н К ? Д л я получения индивидуаль- ных т Р Н К был выбран нетрадиционный путь — использование сыво- ротки крови больных системной красной волчанкой и полимиозитом (аутоиммунных заболеваний, характеризующихся выработкой антител против клеточных антигенов, в том числе и против т Р Н К ) . Несмотря на то, что полученные препараты т Р Н К не были охарактеризованы по способности функционировать в белковом синтезе и не контролирова- лась взаимная загрязненность т Р Н К различных специфичиостей, уда- лось идентифицировать один из компонентов — TPHKb l i s и более того, обнаружить некую корреляцию между количеством τΡΗΚ Η ί δ в пре- парате и степенью проявления его стимулирующего действия па про- теолиз [12]. К сожалению, остался за рамками исследований вопрос о том, имеет ли в данном случае значение функциональная форма т Р Н К ? Кроме того, весьма перспективным продолжением работ по выяснению механизмов функционирования убиквитин-зависимой проте- олитической системы могло бы быть изучение действия на деградацию белков в такой системе т Р Н К различной специфичности, а также изо- акцепторпых т Р Н К , поскольку эти факторы благодаря своему много- образию могут определять селективность работы системы. Если учесть, что протеолитические системы, в функционировании которых участвует т Р Н К , способны активироваться при экстремаль- ных состояниях организма [1, 67], то можно предположить вовлечение т Р Н К в регулирование деградации белков при резких изменениях условий существования клетки, т. е. в тех же условиях, когда она мо- жет становиться неспецифическим регулятором трансляции. Вполне возможно, что изменение уровня одного или нескольких типов неза- ряженной т Р Н К , непосредственно связанное со скоростью трансляции, избирательно регулирует скорость внутриклеточного протеолиза, как это показано для τΡΗΚ Η ί δ в клетках китайского хомячка [43]. На та- кую возможность указывает и существование так называемых «регу- ляторных» аминокислот, присутствие которых эффективно иигибирует внутриклеточный протеолиз при перфузии органов в неполноценной по аминокислотам среде [40 ,41] . Поскольку эффект отсутствия различных аминокислот по-разному сказывается на функционировании систем синтеза белков и их дегра- дации [68], можно предположить, что в регулировании этих параллель- но протекающих процессов участвуют главным образом т Р Н К несов- падающих специфичиостей, что открывает широкие возможности для селективной регуляции таких систем. Заключение. Несмотря на разнородность известных к настоящему времени данных литературы по влиянию аминокислотного голодания на синтез белков и их деградацию, участие т Р Н К в регуляции систем белкового синтеза и протеолиза вполне вероятно. Вовлеченность одних и тех же молекул в различные клеточные процессы при доказательст- ве взаимовлияния этих процессов может быть аргументом в пользу того, что такие молекулы функционируют и в качестве передаточного звена в механизме координированной регуляции. Существование в ци- топлазме двух относительно легко взаимопереходящих форм т Р Н К — аминоацил и деацилированной,— соотношение которых, вероятно, свя- зано как с уровнем биосинтеза белков, так и с активностью в данный момент протеолитических систем клетки, поддерживает это предполо- жение. Многообразие молекул т Р Н К , связанное с различной специ- фичностью и наличием изоакцепторных форм, открывает перспективы для участия в регуляции. Факты, приведенные в настоящем обзоре, в большинстве свиде- тельствуют о возможности участия т Р Н К в регулировании синтеза и деградации белков. Вместе с тем обращает па себя внимание практи- чески полное отсутствие работ, где влияние голодания па синтез белка 14 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 и внутриклеточный протеолиз изучалось бы параллельно с целью вы- явления механизмов регуляторных связей, ведь, строго говоря, д а ж е окончательное доказательство участия т Р Н К в контроле синтеза и де- градации белков при аминокислотном голодании вовсе не будет сви- детельствовать о роли т Р Н К как посредника в передаче регуляторного воздействия между этими двумя процессами. Вопрос о возможных механизмах участия т Р Н К в регулировании синтеза и деградации белков при экстремальных состояниях организ- ма трудно решить, не выяснив, какая функциональная форма т Р Н К важна для передачи сигнала. Роль деацилированной т Р Н К представ- ляется здесь более существенной на основании следующих соображе- ний. 1. Если почти вся т Р Н К в клетке аминоацилирована [25, 33], то уменьшение концентрации аминоацил-тРНК с 90 до 80 % в клетке, но всей видимости, уловить сложнее, чем изменение концентрации деаци- лированной т Р Н К в 2 раза, с 10 до 20 %. 2. Д л я механизма, узнающего изменения одной из 20 аминоацил-тРНК, необходима гораздо большая чувствительность, чем для узнающего появление любой из 20 деаци- лированпых т Р Н К [43]. Среди возможных механизмов участия деацилированной т Р Н К в регуляции трансляции при аминокислотном голодании обсуждаются: конкуренция ее с несоответствующими кодону аминоацил-тРНК за Α-сайт рибосомы [71], торможение транслокации за счет задержки та- кой т Р Н К на выходном сайте рибосомы [62], участие в интенсивном расщеплении GTP рибосомой [5], приобретение иной, биологически неактивной конформации [57]. Ни одна из этих гипотез до настоящего времени не подтверждена экспериментально. О механизмах участия деацилированной т Р Н К во внутриклеточ- ном протеолизе известно еще меньше. С сожалением приходится кон- статировать отсутствие гипотез, постулирующих какую-либо конкрет-г ную роль т Р Н К , в том числе и в ATP- и убиквитин-зависимой протео- литической системе, для которой роль т Р Н К в протеолитическом рас- щеплении доказана экспериментально [67]. Одним из перспективных направлений здесь может быть изучение возможной вовлеченности в протеолитические процессы конформационно измененных форм т Р Н К . В заключение необходимо подчеркнуть, что т Р Н К — всего лишь один из факторов, которые могут участвовать в координировании регу-\ ляции биосинтеза и деградации белков. Параллельное изучение белко- вого синтеза и протеолиза в бесклеточных системах, клеточных культу- рах и интактных животных должно обеспечить исследователей более полной информацией о путях и механизмах поддержания белкового гомеостаза в эукариотической клетке. Автор благодарен А. В. Ельской за стимулирующие дискуссии и Η. Ф. Стародубу — за критическое чтение рукописи и цепные за- мечания. С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы 1. Hershko A. A., Ciechatiover A. Mechan i sms of in t race l lu la r protein b reakdown / / A n n . Rev. Biochem.— 1982,—51.— P. 335—364. 2. Translation r egu la t ion of gene expression / Ed. J. I lan.— New York: P l enum press, 1987.—487 p. 3. Goldberg A. L., St. John A. C. In t race l lu la r prote in deg rada t ion in m a m m a l i a n and bacter ial cells / / A n n . Rev. Biochem.— 1976.—45.—P. 747—803. 4. Hamilton Τ. A., Litt M. Biosynthes is of m a m m a l i a n t r a n s f e r RNA. Evidence for re- gu la t ion by deacyla ted t r ans f e r R N A / / B i o c h i m . et biophys. acta .— 1976 —435, N 4.— P. 362—375. 5. Grummt F., Grummt J. S tudies on the role of uncha rged t R N A in pleiotvpic response of an imal cells / / Eur . J . Biochem.— 1976.—64, N 2,— P. 307—312. 6. A role for a s p a r a g y l tRNA in the regu la t ion of a s p a r a g i n e syn the tase in a mammal i - an cell l i n e / S . M. Arf in , D. R. Simpson, C. S. Ch iang et a l . / / P r o c . Nat . Acad. Sci. USA.— 1977.—74, N 6 . — P . 2367—2369. 7. The role of amino acids in the regu la t ion of protein synthes is in per fused rat liver. 1. Reduct ion in ra tes of synthes is resu l t ing f rom amino acid depr ivat ion and recove- 15 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 ry du r ing f l o w / К - Ε. Flaim, D. Ε. Peavy, W. V. Ever son , L. S. J e f f e r s o n / / J . Biol. Chem.— 1982.—257, N 6 . — P . 2932—2938. 8. Van Venrooj W. J. W., Henshaw E. C., Hirsh C. A. Efifect of deprival of g lucose or individual amino acids on polyr ibosome dis t r ibut ion and rate of protein synthes is in cul tured m a m m a l i a n c e l l s / / B i o c h i m . et biophys. acta.— 1972.—259, N 1.— P. 127— 137. 9. Mader A. A t r ansc r ip t ion - t r ans l a t ion ac t ivat ion feedback circuit as a funct ion of pro- tein degrad i t ion , wi th the quali ty of protein m a s s adap ta t i on rel'ated to the ave rage funct ional load / / J . Theor. Biol.— 1988.—134. N 1 , — P . 136'—157. 10. Киселев JI. JJ., Фаворова О. О., Лаврик О. И. Биосинтез белков от аминокислот до а м и н о а ц и л - т Р Н К · — М . : Наука , 1984.—408 с. 11. Остерман JI. А. Об участии т Р Н К в регулировании биосинтеза белка на уровне трансляции у эукариотов / / Успехи биол. химии.— 1980.—2.— С. 54—78. 12. Ciechanover A. Regu la t ion oif the ubiqui t in-media ted proteolyt ic pa thway : role of the subs t ra te OC-NH2 g roup and of t r a n s f e r R N A / / J . Cell Biochem.— 1987.—34, N 2,— P. 197—216. 13. Ельская А. В., Мацука Г. X. К вопросу об изменении набора индивидуальных т Р Н К в клетках молочной железы в зависимости от синтезируемых белков / / Укр. биохим. жури,— 1968.—40, № 2 . — С . 120—125. 14. Hentzen D., Cheuallier A., Garl J. P. Di f fe ren t ia l uaage of i soaccept ing tRNA S e r spe- cies in s i l kg lands of Bombyx mori / / N a t u r e — 198a.—290, ,N 5 8 0 9 . — P . 267—269. 15. Smith / . H., McNamara A. L. The dis t r ibut ion of transifer r ibonucleic acids in rabbit r e t i c u l o c y t e s / / J . Biol. Chem.— 1974.—249, N 5 — P. 1330—1334. 16. Garel J.-P. Func t iona l adap t a t i on of t R N A p o p u l a t i o n / / J . Theor. Biol.— 1974.—43, N 1 . — P . 211—225. 17. Шакулов P. С., Клячко Ε. В. Нетрансляционная функция рибосом / / Итоги науки и техники .—М. : В И Н И Т И , 1983.—С. 194—237. (Сер. Биол. химия; Т. 18). 18. Smulson М. Amino acid depr iva t ion of h u m a n cells: effect on tR'NA synthesis , RNA polymerase and r ibonucleoside phosphory la t ion / / Biochim. et biophys. acta .— 1970.— 199, N 2 . — P . 537—540. 19. The pleiotypic response in m a m m a l i a n cells: search for an in t racel lu lar media tor / P. M a m m o n t , A. Herschko, /P. Krom et al. / / Biochem. and Biophys. Res. Communs .— 1972.—48, N 6 . — P . 1378—13'84. 20. Von Heijne G., Blomberg C., Liljenstrom H. Theoretical mode l l ing of protein synthe- sis / / J . Theor. Biol.— 1987,—125, N 1I.— P. 1—14. 21. Investigation of the role of uncharged tRNA in the regula t ion of protein chain ini- t ia t ion by amino acid s t a rva t ion in cul tured m a m m a l i a n cells; a r eappra i sa l / S. A. Aust in, V. M. Pa in , J. A. Lewis, M. J. Clemens / / E u r . J. Biochem.— 1982,—122, N 3 . _ P. 519—526. 22. Pain V. M., Henshaw E. C. Ini t ia t ion of protein synthes is in Ehrlich Ascites tumor c e l l / / I b i d . — 1975.—57, N 2 . — P . 335--342. 23. Ogilvie A., Huschka U., Kersten W. Cont ro l of prote in synthes is in m a m m a l i a n cells by aminoacyla t ion of t R N A / / B i o c h i m . et biophys. acta.— 1979.—565, N 2.— P. 293—304. 24. The role of amino acids in the regula t ion of prote in synthes is in per fused rat liver. II. Efifect of amino acid deficiency on pept ide chain ini t iat ion, po lysomal a g g r e g a - tion and dis t r ibut ion of a lbumin m R N A / K- E. Flaim, W, S. L. Liao, D. E. Peavy et al. / / J . Biol. Chem.— 1982.—257, N 6 , — P . 2939—2946. 25. Shenoy S. T., Rogers A. R. Effect of s t a rva t ion on the c h a r g i n g levels of t r ans f e r ribonucleic acid and tota l acceptor act ivi ty in ra t liver / / Biochim. et biophys. ac- ta.— 1977.—-476, N 2 . — P . 218—227. 26. McHurlan Μ. A., Tomkins A. M., Garlick P. / . The effect of s t a rva t ion on the ra te of protein synthes is in rat liver and small i n t e s t i n e / / B i o c h e m . J .— 1979.—178, N 2.— P. 373—379. 27. Sito A., Noda K., Natori Y. The effect of protein deplet ion on the ra te of protein synthes is in rat liver / / Biochim. et biophys. acta .— 1979,— 561, N 3 . — P . 475—483. 28. Balkow K., Rabinovilz M. Increased b ind ing of t r a n s f e r r ibonucleic acid species to r ibosomes under condi t ions in te r fe r ing with their aminoacv la t ion / / Мої. P h a r m a - col.— 1973.—9, N 2,— P. 229—236. 29. Hansen B. S., Vaughan M. H., Wang E. L. Reversible inhibition by hist idinol of protein synthes is in h u m a n cells at the act ivat ion of h i s t i d i n e / / J . Biol. Chem.— 1972,—247, N 1 2 . — P . 3864—3857. 30. Vaughan M. H., Hansen B. S. Control of ini t iat ion of protein synthes is / / Ibid.— 1973.—248, N 20.— P. 7078—7096. 31. Control of prote in synthes is by amino acid supply / H. R. V. Arnstein, C. W. Bar- wick. J. D. Lange , H. D. I. T h o m a s / / F E B S Let t .—1986.—194, N 1 . — P . 146—150. 32. Aspen A. J., Hoagland M. B. Incoupl ing of amino acid tu rnover on t r ans fe r RNA from protein synthes is in HeLa c e l l s / / B i o c h i m . et biophys. acta .— 1978.'—518, N 3.— P. 482—496. 33. Allen R. A., Raines P. L. Regen D. M. R e g u l a t o r y s igni f icance of t r a n s f e r RNA c h a r g i n g levels / / Ibid.— 1969.—190, N 2.— P. 323—336. 34. Sox H. C., Hoagland M. B. Func t iona l a l te ra t ion in ra t liver polysomes associa ted with s t a rva t ion and r e - f e e d i n g / / J . Мої. Biol.— 1966,—20, N 1 . — P . 113—121. 35. Lee S. Y., Krsmanovic V., Brawerman G. In i t ia t ion of po lysome fo rma t ion in mouse sarcoma 180 Ascites cells. Ut i l iza t ion <of cytoplasmic messenge r ribonucleic acid / / Biochemistry .— 1971.—10, N 5 . — P . 895—900. 16 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5 36 Zasloff Μ. Non-enzymic b ind ing of fo rmylme th iony l - t r ans fe r RNiA to Artemia sa~ Una r ibosomes / / J. MoL Biol.— 1973.—76, N 4 . — P . 445—453. 37. Kyner D., Zabos P., Levin D. H. Inhibi t ion of prote in chain ini t ia t ion in eukaryo tes by deacyla ted t r a n s f e r R N A and its reversibi l i ty by s p e r m i n e / / B i o c h i m . et bio- phys. acta.— 1973.—324, N 3.— P. 386—396. 38 Austin S. A. Ef fec t of h is t id inol on the ini t ia t ion and e longa t ion of protein synthe- sis in Krebs II Asci tes c e l l s / / B i o c h e m . Soc. Trans .— 1976.—4.—P. 781—783. 39. Jakubowicz T., Frielle D. W.f Vaughan M. H. 40S Subun i t -Met tRNA f complexes a n d ini t ia t ion fac tor elF-2 phosphory la t ion in m a m m a l i a n cells a ccumula t i ng u n c h a r g e d t R N A / / A c t a biochim. pol.— 1985.—32, N 3 . — P . 199—210. 40. Poso A. R., Wert J. J., Mortimore G. E. Mul t i func t iona l control by amino acids of depr ivat ion- induced proteolys is in liver. Role of l e u c i n e / / J . Biol. Chem.— 1982.— 257, N 2 0 . — P . 12114—12120. 41. Poso A. RMortimore G. E. Regu i remen t for a l an ine in the amino acid cont ro l of depr iva t ion- induced proteolys is in l i v e r / / P r o c . Na t . Acad. Sci. U S A — 1984—81, N 1 4 . — P . 4270—4274. 42. Mortimore G. F. Mechan i sms of cel lular protein ca tabol i sm / / Nut r . R e v — 19<82 — 40, N 1 . — P . 1—12. 43. Scornik O. A. Fa s t e r prote in d e g r a d a t i o n in response to decreased s t eady- s t a t e levels of aminoacy la t ion of t R N A l l i s in Chinese hams te r ovary cells / / J. Biol. Chem.— 1983.—258, N 2 . — P . 882—886. 44. Овчаренко Г. В., Бабий Т. П., Мацука Г. X. Влияние голодания на содержание аминоацил-тРНК в печени к р о л и к о в / / У к р . биохим. журн.— 1971.—43, № 6 . — C. 708—711. 45. Акцепторная активность т Р Н К при голодании / Г. X. Мацука , Э. Б. Сквирская , Т. П. Бабий и д р . / / Т а м же.— 1968.—40, № 1.—С. 115—119. 46. Некоторые данные об изменении способности т Р Н К печени кроликов акцептиро- вать аминокислоты при голодании / Г. X. Мацука , Т. П. Бабий, Э. Б. Сквирская, М. И. Коваленко / / Т а м же.— 1969,—41, № 6 .—С. 655—659. 47. О возможности существования в тканях животных разных конформационных форм т Р Н К , отличающихся способностью акцептировать аминокислоты / Г. X. Ма- цука, Т. П. Бабий, Э. Б. Сквирская и д р . / / Т а м же.— 1970.—42, JVb 1.—С. 24— 30. 48. Lindahl Т., Adams A., Fresco J. Rena tu ra t i on of tRNA th rough site b ind ing of m a g - nesium / / Proc. Nat . Acad. Sci. USA.— 1966.—55, N 5.— P. 941—947. 49. Gartland W., Sueoka N. Two in te rconver t ib l e fo rms of t ryp topf ranyl sRNA in E. со- U / / Ibid.— P. 9481—956. 50. Model for the secondary s t ruc ture of the dena tured con fo rmer s of yeas t t R N A 3 L e u / D. R. Kearns , J. R. W o n g , E. R. Hawkins , S. H. C h a n g / / N a t u r e . — 1974.—247.— P. 541—543. 51. Jones C. R., Kearns D. R., Muench K H. Nuclear m a g n e t i c r esonance of the base- pa i r ing s t ruc tu re of the na t ive and dena tured confo rmers of E. coli t R N A T r P / / J. Мої. Biol.— 1976.—103, N 4 . — P . 747—764. 52. Physical s tudies of dena tured t R N A 2 G l u f rom E. coli / M. Bina Stein, D. Crothers , C. W. Hilbers, R. C. S c h u l m a n / / P r o c . Nat . Acad. Sci. USA.— 1976.—73, N 5.— P. 2216—2220. 53. Биологически неактивные т Р Н К печени животных / Г. X. Мацука , Т. П. Бабий, Э. Б. Сквирская и д р . / / Б и о х и м и я . — 1973.—38, № 6 . — С . 1221—1227. 54. Транспортные рибонуклеиновые кислоты. Некоторые аспекты структуры и функ- ц и и / П о д ред. Г. X. Мацуки.— Киев : Наук, думка, 1976.—220 с. 55. Тамулявичюс А. Й. Функциональная характеристика транспортных рибонуклеи- новых кислот и аминоацил-тРНК-синтетаз миокарда при ишемии: Автореф. дис. ... . . .канд. биол. наук.— Вильнюс, 1985.—18 с. 56. EVskaya A., Negrutskii В. The in teract ion between inact ive t R N A confo rmers and leucyl - tRNA-synthe tase f rom rabbit l i v e r / / E u r . J . Biochem.— 1987.—164, N 1.— P. 65—69. 57. Негруцкий Б. С., Ельская А. В. Взаимодействие различных конформеров деацили- рованной т Р Н К с 80S рибосомами / / Биополимеры и к л е т к а — 1987.—3, № 3.— С. 131 — 134. 58. Негруцкий Б. С., Ельская А. В. Влияние различных конформеров т Р Н К на тран- сляцию м Р Н К в белоксинтезирующих с и с т е м а х / / У к р . биохим. журн.— 1989.—61, N° 3 — С. 58—62. 59. Model for messenge r RNA t r ans l a t i on d u r i n g amino acid s t a rva t ion applied to the ca lcula t ion of protein synthes is error r a t e s / С . V. Harley, J . M. Po l la rd , C. P . S t a n - ners, S. G o l d s t e i n / / J . Biol. Chem.— 1981 .—256, N 2 1 . — P . 10786—10794. 60. Потапов А. П., Ельская А. В. Трансляция природных мРНК- 1. Общий кинети- ческий анализ процесса трансляции м Р Н К одного вида / / Биополимеры и клет- ка.— 1986.—2, Лг9 2,— С. 88—92. 61. Pelletier J., Sonenberg N. The involvement of m R N A secondary s t ruc ture in protein s y n t h e s i s / / B i o c h e m . Cell. Biol.— 1987.—65, N 6 — P . 576—581. 62. Роднина Μ. В., Негруцкий Б. С. Деацилированная т Р Н К и контроль трансляции / / Структура и функции биополимеров: Тез. докл. респ. конф. (Львов, 1989) .—Ки- ев, 1989.— С. 54. 63 .Mechanism of r ibosomal t r ans loca t ion / W. Wintermeyer , R. Lill, Η. Pau l sen , J. M. R o b e r t s o n / / S t r u c t u r e , func t ion and genet ics of r ibosomes / Eds B. Hardes ty ! G. K r a m e r . — N e w York: Spr inger , 1986.— P. 523—540. ISSN 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 5 2 - 9 - 4 1 9 17 64. Kirillov S. V., Semenkov Yu. P. Ex tens ion of W a t s o n ' s model for the e longa t ion cycle of prote in b iosynthes is / / J . Biomol . St ruct , and D y n a m — 1986.—4, N 2 — P. 263—269. 65. Robertson J. M., Wintermeyer W. Mechan ism of r ibosomal t r ans loca t ion . t R N A binds t r ans ien t ly to an exit site before l eav ing the r ibosome d u r i n g t rans loca t ion / / J. Мої. B i o l . - 1987.-196, N 3 . - P . 525—540. 66 Graf H. In te rac t ion of aminoacy l - tRNA syn the tases with r ibosomes and r ibosomal subun i t s / / B i o c h i m . et biophys. acta.— 1976.—425, N 2 . — P . 175—184. 6 7 . R e i c h s t e i n e r M. Ubiqui t in-media ted p a t h w a y s for in t race l lu la r p r o t e o l y s i s / / A n n . Rev. Cell Biol.— 1987.—3.—P. 1—30. 68. Seornik Ο. A., Ledbetter M. L. S., Matter J. S. Role of aminoacy la t ion oi h is t idyl - t R N A in the regu la t ion of protein depr ivat ion in Chinese hams te r ovarv c e l l s / / J . Biol. Chem.— 1980.—255, N 1 3 . — P . 6322—6329. 69. Transfer RNA is an essent ia l component of the ubiquit in and ATP-dependen t proteo- lytic s y s t e m / A . Ciechanover , S. L. Wolin, J. A. Steitz, H. F. L o d i s h / / P r o c . Na t . Acad. Sci. USA.— 1985,—82, N 5 . — P . 1341—1345. 70. Ferber S., Ciechanover A. T rans fe r RNA is required for c o n j u g a t i o n of ubiquit in to selective subs t r a t e s of the ubiqui t in- and ATP-dependen t proteolyt ic sys tem / / J . Biol. Chem.— 1986.—261, N 7 . — P . 3128—3134. 71. Liljenstrom H. Ma in tenance of accuracy du r ing amino acid s t a rva t ion / / F E B S Let t .— 1 9 8 7 . - 2 2 3 , N 1 . — P . 1—5. Ин-т молекуляр. биологии и генетики АН УССР, Получено 05.05.89 Киев T R A N S F E R RNA AS A FACTOR O F T H E P R O T E I N H O M E O S T A S I S R E G U L A T I O N В. S. Negrutskii Ins t i tu te of Molecular Bio logy and Genetics, Academy of Sciences of the Ukra in ian SSR, Kiev S u m m a r y The problem on co-ordinate regu la t ion of protein synthesis and deg rada t ion in eukarvo- tes is now a m o n g the mos t undeveloped and in t r igu ing problems of protein homeos ta - sis. T rans f e r R N A has been sugges t ed to be one of the in t race l lu lar med ia to r s in t r a n s f e r of r e g u l a t o r y s igna l s . The da ta concern ing protein synthes is and degrada t ion in cell ex- t rac ts , cul tures , per fused o r g a n s and intact an imals du r ing amino acid s t a rva t ion are discussed. It is concluded tha t t R N A par t ic ipa tes in the e longa t ion control , while ini t iat ion of the protein synthes is is supposed to be af fec ted by other fac tors . The control mechan i sm of tRNA par t ic ipa t ion is discussed with descript ion of a new model concern ing deacyla- ted tRNA effect on the e longa t ion of polypept ide chains. The possible role of tRNA con- fo rmat iona l changes wi th in extreme s ta tes of the eukaryot ic o r g a n i s m is considered. The possibil i ty of tRNA par t ic ipat ion in the endogenous proteolysis regula t ion is ana lyzed . The a t t en t ion is paid t o the s igni f icance of t R N A func t iona l s ta te . Al though the da ta reviewed do not provide much more ins ight into the mechanism of communica t ion between protein synthes is and deg rada t i on in eukaryotes , they point directly to the possi- bility of tRNA involvement in such a coopera t ion . 18 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. JV? 5
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155124
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0233-7657
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:27:02Z
publishDate	1989
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
record_format	dspace
spelling	Негруцкий, Б.С. 2019-06-16T09:26:26Z 2019-06-16T09:26:26Z 1989 Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 5. — С. 5-18. — Бібліогр.: 71 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0000DF https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155124 577.122.2;577.122.5;577.217.337 В обзоре критически рассмотрены экспериментальные данные об участии тРНК в регуляции белкового синтеза и деградации белков в условиях аминокислотного голодания. Предполагается, что тРНК может быть одним из посредников в координированной регуляции этих процессов. В огляді критично розглянуто експериментальні дані щодо участі тРНК у регуляції білкового синтезу і деградації білків за умов амінокислотного голодування. Передбачається, що тРНК може бути одним з посередників у координованої регуляції цих процесів. The problem on coordinate regulation of protein synthesis and degradation in eukaryotes is now among the most undeveloped and intriguing problems of protein homeostasis. Transfer RNA has been suggested to be one of the intracellular mediators in transfer of regulatory signals. The data concerning protein synthesis and degradation in cell extracts, cultures, perfused organs and intact animals during amino acid starvation are discussed. It is concluded that tRNA participates in the elongation control, while initiation of the protein synthesis is supposed to be affected by other factors. The control mechanism of tRNA participation is discussed with description of a new model concerning deacylated tRNA effect on the elongation of polypeptide chains. The possible role of tRNA conformational changes within extreme states of the eukaryotic organism is considered. The possibility of tRNA participation in the endogenous proteolysis regulation is analyzed. The attention is paid to the significance of tRNA functional state. Although the data reviewed do not provide much more insight into the mechanism of communication between protein synthesis and degradation in eukaryotes, they point directly to the possibility of tRNA involvement in such a cooperation. Автор благодарен А.В. Ельской за стимулирующие дискуссии и Η.Ф. Стародубу — за критическое чтение рукописи и цепные замечания. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Обзоры Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза Транспортна РНК як фактор регуляції білкового гомеостазу Transfer RNA as a factor of the protein homeostasis regulation Article published earlier
spellingShingle	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза Негруцкий, Б.С. Обзоры
title	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза
title_alt	Транспортна РНК як фактор регуляції білкового гомеостазу Transfer RNA as a factor of the protein homeostasis regulation
title_full	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза
title_fullStr	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза
title_full_unstemmed	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза
title_short	Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза
title_sort	транспортная рнк как фактор регуляции белкового гомеостаза
topic	Обзоры
topic_facet	Обзоры
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155124
work_keys_str_mv	AT negruckiibs transportnaârnkkakfaktorregulâciibelkovogogomeostaza AT negruckiibs transportnarnkâkfaktorregulâcííbílkovogogomeostazu AT negruckiibs transferrnaasafactoroftheproteinhomeostasisregulation

Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза

Institution

Ähnliche Einträge