Ченелинг в белковом синтезе

Сделан обзор литературных и полученных автором данных о ченелинге тРНК в эукариотическом белковом синтезе. Предложена гипотеза о роли GDP- и GTP-форм EF-la в переносе тРНК/аминоацил-тРНК между компонентами аппарата трансляции. Здійснено огляд літературних та отриманих автором даних стосовно ченелінг...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Биополимеры и клетка
Datum:	1998
1. Verfasser:	Негруцкий, Б.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1998
Schlagworte:	Обзоры
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155191
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:	Ченелинг в белковом синтезе / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1998. — Т. 14, № 3. — С. 177-183. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859844458512646144
author	Негруцкий, Б.С.
author_facet	Негруцкий, Б.С.
citation_txt	Ченелинг в белковом синтезе / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1998. — Т. 14, № 3. — С. 177-183. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Биополимеры и клетка
description	Сделан обзор литературных и полученных автором данных о ченелинге тРНК в эукариотическом белковом синтезе. Предложена гипотеза о роли GDP- и GTP-форм EF-la в переносе тРНК/аминоацил-тРНК между компонентами аппарата трансляции. Здійснено огляд літературних та отриманих автором даних стосовно ченелінгу тРНК в еукаріотичному білковому синтезі Запропоновано гіпотезу щодо ролі GDP- і GTP-форм фактора елонгації 1 а у переносі тРНК/аміноацил-тРНК між компонентами апарату трансляції. Own and literature data concerning channeling of tRNA in eukaryotic protein synthesis are reviewed. The hypothesis about the role of GDP and GTP-bound forms of Ef-1a in the transfer of tRNA along protein synthetic chain is proposed.
first_indexed	2025-12-07T15:38:51Z
format	Article
fulltext	ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1998. Т. 14. № 3 ОБЗОРЫ Ченелинг в белковом синтезе Б. С. Негруцкий Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины 252143, Киев, ул. Академике Заболотного, 150 Сделан обзор литературных и полученных автором данных о ченелинге тРНК в эукариотическом белковом синтезе. Предложена гипотеза о роли GDP- и GTP-форм EF-la в переносе тРНК/ами- ноацил-тРНК между компонентами аппарата трансляции. Введение. Идея ченелинга (channeling) метаболи тов в замкнутых метаболических системах возник ла относительно недавно и интенсивно развивается на протяжении последних лет. Несмотря на неод нозначное первое восприятие [1, 2 ] , гипотеза чене линга завоевывает все большее признание и стано вится одним из важных компонентов теории конт роля метаболизма [3, 4 ]. Ченелинг — это передача метаболитов от одного фермента к другому в обра зующемся белок-белковом комплексе из «рук в руки», без диссоциации метаболитов в раствор. Ченелинг метаболитов между ферментами может происходить, когда продукт реакции, катализируе мой одним ферментом, является субстратом для следующего за ним в метаболической цепи. Среди потенциальных преимуществ ченелинга можно упомянуть: а) отсутствие необходимости поддерживать одинаково высокую концентрацию субстратов во всем клеточном объеме — достаточно обеспечить их оптимальную концентрацию в ло кальном микрокомпартменте; б) предохранение растворяющей способности цитоплазмы, которая в клетках весьма ограничена; в) защита нестабиль ных промежуточных продуктов метаболических путей от разрушения и предотвращение конкурен ции ферментов разных метаболических путей за общие субстраты; г) новые регуляторные возмож ности, возникающие при ассоциации либо диссоци ации микрокомпартментов ченелинга в ответ на изменяющиеся условия метаболизма, и т. д. [3, 5 ] . Возможность ченелинга аминоацил-тРНК в эу кариотическом белковом синтезе ранее обсужда лась Спириным [6] и Дойчером [7 \|. Аргументами, © Б. С. Н Е Г Р У Ц К И Й , \ 9 9 8 на которых базировалось данное предположение, были: существование мультисинтетазных комплек сов; сродство практически всех аминоацил-тРНК синтетаз высших эукариот к рибосомной РНК; связь различных компонентов аппарата белкового синтеза с цитоскелетом и мембранами эндоплазма- тического ретикулюма. Все это стало свидетельст вом в пользу существования в клетках животных и человека определенной структурной организации аппарата белкового синтеза, которая могла бы быть основой для функционирования микрокомпартмен тов белкового синтеза [8 ]. Приблизительно в то же время нами было высказано предположение о зам кнутости трансляционного цикла, г. е. о возможно сти взаимодействия деацилированной тРНК, нахо дящейся в Е сайте рибосомы, с соответствующей аминоацил-тРНК синтетазой [9 J. Общая схема ченелинга тРНК. Первые экспе риментальные доказательства гипотезы ченелинга тРНК/аминоацил-тРНК в белковом синтезе были получены в 1991 году. Было показано, что введен ная в клетки китайского хомячка экзогенная ами- ноацил-тРНК не способна участвовать в белковом синтезе, а синтезированная непосредственно в клетках эндогенная аминоацил-тРНК активно ис пользуется для трансляции [10, 11] . Более того, обнаружено, что эндогенная аминоацил-тРНК в незначительной степени высвобождается из клеток с перфорированной мембраной, в то время как чужеродная аминоацил-тРНК свободно распреде ляется между внутри- и внеклеточным пространст вом тех же самых клеток [12] . К тому же эндоген ная аминоацил-тРНК в пермеабилизированных клетках была защищена от гидролиза РНКазой А в отличие от экзогенной аминоацил-тРНК, гидроли- 177 Н Е Г Р У ЦК И Й Ъ. С IV II Рис. 1. Ченелинг тРНК в цикле трансляции. Деацилированная тРНК, находящаяся в Е сайте рибосомы ( / ) , не диссоциирует » раствор до взаимодействия с аминоацил-тРНК синтетазой (АРС). Происходит синтез аминоацил-тРНК, и аминоацил- тРНК передается на EF-la — GTP ( / / ) . Образовавшийся комп лекс EF-\a — GTP — аминоацил-тРНК взаимодействует с А сайтом рибосомы ( / / / ) . Внутририбосомный путь тРНК от А дс Е сайта происходит по классической схеме (IV) зовавшейся весьма эффективно [12] . Таким обра зом, был сделан вывод о наличии определенной функциональной и/или структурной компартмен- тализации аминоацил-тРНК в клетках млекопита ющих в ходе белкового синтеза, т. е. о возможно сти прямого переноса, или ченелинга, аминоацил- тРНК между последовательными участниками цепи белкового синтеза. Была предложена возмож ная схема такого процесса, изображенная на рис 1. Согласно такой схеме, в течение одного цикла тРНК осуществляются четыре акта прямого пере носа тРНК/аминоацил-тРНК между белками. Пер вый (I) — перенос деацилированной тРНК с «вы ходного» Е сайта рибосомы на аминоацил-тРНК синтетазу (АРС), второй (ID — перенос аминоа- цил-тРНК с аминоацил-тРНК синтетазы на фактор элонгации трансляции la (EF-la), третий (III) — перенос аминоацил-тРНК с EF-la на А сайт рибо сомы и четвертый (IV) — внутририбосомный пере нос пептидил-тРНК в Р сайт и деацилированной тРНК — Е сайт рибосомы. Поскольку рибосомные стадии цикла тРНК в трансляции (этапы / / / и IV на рис 1) довольно хорошо изучены и существование виутририбосом- ного переноса тРНК по маршруту: А сайт —Р сайт — Е сайт не вызывает сомнений, актуальной зада чей стало доказательство возможности прямой пе редачи тРНК с рибосомы на белок-акцептор (этап / на рис 1) и с аминоацил-тРНК синтетазы на EF-la (этап II на рис 1). Прямой перенос тРНК с рибосомы на белок- акцептор. Поскольку данные о преимущественном использовании эндогенной аминоацил-тРНК для внутриклеточного белкового синтеза не позволяли судить о судьбе деацилированной тРНК, уже ис пользованной в рибосомном этапе трансляции, воп рос о замкнутости цикла ченелинга тРНК нуждал ся в специальном изучении. Ранее в бактериальной системе in vitro было показано, что диссоциация тРНК Р Ь е из Е сайта рибосомы ускоряется в присутствии фенилаланил- тРНК синтетазы [13] . Известны также факты сти муляции рибосомами аминоацил-тРНК синтетаз- ной активности [14, 15] , хотя еще не выяснен вопрос, имеет ли обнаруженная стимуляция некий функциональный смысл для трансляции либо явля ется следствием общего стабилизирующего дейст вия рибосом на белки [16] . Эти данные, косвенным образом свидетельст вующие о взаимодействии рибосом с аминоацил- тРНК синтетазами, не несут все же никакой ин формации о степени замкнутости ченелинга тРНК непосредственно в трансляционном цикле. Опреде лить, происходит ли утечка тРНК из трансляцион ных компартментов при белковом синтезе, попыта лись недавно Стапуленис и Дойчер, используя как инструмент пермеабилизированные клетки китай ского хомячка [17] . Поскольку внутренний объем таких клеток полностью доступен добавленной из вне тРНК [11] , должно быть верно и обратное, а именно: если клеточная тРНК не связана в транс ляционных компартментах, а свободно диффунди рует, то в клетках с перфорированной мембраной концентрация тРНК должна во много раз умень шаться вследствие многократного увеличения объе ма, в котором она растворена, за счет соединения внутреннего объема пермеабилизированных клеток с внешней средой. В свою очередь, резкое сниже ние концентрации субстрата должно приводить к замедлению общей скорости белкового синтеза. Бы ло установлено, что: 1) скорость трансляции в 178 Ч Е Н Е Л И Н Г В БЕЛКОВОМ С И Н Т Е З Е пермеабилизированных клетках линейна на протя жении многих циклов трансляции; 2) избыток деацилированной либо периодатно окисленной тРНК не ингибирует трансляции в таких клетках; 3) большинство клеточной популяции аминоацил- тРНК синтетаз взаимодействует только с эндоген ной тРНК [17]. Изложенное выше дает основание предполо жить, что цикл тРНК в трансляции действительно замкнут, однако не содержит полной информации о возможном акцепторе тРНК с Е сайта рибосомы. До последнего времени a priori считалось, что эту функцию выполняют аминоацил-тРНК синтетазы [10]. Если это верно, то отбор тРНК аминоацил- тРНК синтетазой соответствующей специфичности должен происходить непосредственно на рибосоме. Осуществление такого отбора может влиять на скорость трансляции. Жесткое «сопряжение» ами- ноацилирования и трансляции при ченелинге мо жет оказаться не совсем благоприятным для опти мального функционирования аппарата трансляции в меняющихся условиях жизнедеятельности клет ки. Таким образом, аминоацил-тРНК синтетазы: могут быть не совсем подходящими акцепторами тРНК с рибосомы. Однако при ченелинге эндоген ная тРНК на протяжении трансляции должна все время находиться в комплексе с белками. Для разрешения этого противоречия логично предполо жить существование «буфера» тРНК в клетке, т. е, образование комплекса тРНК с иным, нежели син тетазы, и не столь специфическим белком, приво дящее к накоплению резерва тРНК в трансляцион ном компартменте. Это бы, с одной стороны, обес печило своевременный уход отработанной в данном цикле тРНК с Е сайта рибосомы, а с другой — препятствовало окончательной диссоциации тРНК из трансляционного компартмента. Одним из кандидатов на роль акцептора тРНК в предложенной нами схеме может быть GDP-фор- ма фактора элонгации EF-la [18] . Такая форма EF-la образуется после гидролиза GTP, входящего в тройной комплекс EF-la — GTP — аминоацил- тРНК, при отборе соответствующей кодону мРНК в А сайте рибосомы аминоацил-тРНК. Согласно данной гипотезе, EF-la — GDP взаимодействует с тРНК, находящейся в Е сайте рибосомы, образует с ней комплекс и переносит тРНК к соответствую щей синтетаз е. Следует отметить, что принципиальная воз можность образования неканонического комплекса EF-la — GDP — тРНК была недавно доказана с использованием трех различных методических под ходов [18]. Этот факт нараду с данными о стиму лировании активности фенилаланил-тРНК синте тазы GDP-формой EF-la [19] свидетельствует в пользу существования постулированного механиз ма ченелинга, по крайней мере, для некоторых аминоацил-тРНК синтетаз. Интересно, что участки тРНК Р Ь е , участвующие во взаимодействии с GDP- формой эукариотического фактора, весьма похожи на участки фенилаланил-тРНКР Ь е, взаимодейству ющие с GTP-формой прокариотического фактора элонгации EF-Tu [20] . Сравнивая же данные об участках структуры тРНК Р Ь е , взаимодействующих с EF-la —GDP [18] и фенила ланил-тРН К синте тазой [21 ], можно заключить, что во взаимодейст вие с синтетазой и фактором вовлечены различные участки пространственной структуры молекулы тРНК, т. е. не существует стерических затрудне ний для образования четвертичного комплекса GDP — фактор — тРНК — аминоацил-тРНК син- тетаза. Очевидно, что дальнейшие исследования в этом направлении будут развиваться по пути полу чения доказательств взаимодействия EF-la — GDP с деацилированной тРНК, находящейся непосред ственно в Е сайте рибосомы, а также возможного формирования четвертичного комплекса GDP — EF-la — тРНК — аминоацил- тРНК синтетаза. Прямой перенос аминоацил-тРНК от амино- ацил-тРНК синтетазы к EF-la. Эксперименталь ные данные в поддержку прямой передачи вновь синтезированной аминоацил-тРНК с аминоацил- тРНК синтетазы на EF-la (этап / / на рис 1) были получены в лаборатории Янга [22] . Было обнару жено, что EF-la стимулирует функциональную активность аспартил-тРНК синтетазы, причем эта стимуляция наблюдается только в присутствии GTP. Хотя такая GTP-зависимость свидетельство вала в пользу вовлеченности вновь образованного тройного комплекса EF-la — GTP — аминоацил- тРНК в механизм активации, прямых доказате льств непосредственного взаимодействия синтетазы и фактора не было представлено. Существенным недостатком данной работы явилось использование экспрессированной в Escherichia coli аспартил- тРНК синтетазы человека, обладающей крайне низкой аминоацилирующей активностью. Если причина малой активности фермента заключается в неправильной укладке его пространственной структуры в бактериальной клетке, то нельзя иск лючить, что эффект EF-la в описанных выше экспериментах объясняется не ченелингом, а не специфической способностью фактора элонгации содействовать рефолдингу белковых молекул. Принципиальная возможность такой функции не давно показана для бактериального фактора элон гации EF-Tu [23 ]. Весьма привлекательным объектом для изуче- 179 Н Е Г Р У Ц К И Й Ь. С ния возможности ченелинга тРНК от аминоацил- тРНК синтетазы к EF-la является стабильный комплекс валил-тРНК синтетазы с полной формой фактора трансляции 1 — EF-la/Зуд [24] . Однако ранее не было обнаружено заметного влияния сосу ществования аминоацил-тРНК синтетазы и EF-la в одном комплексе ни на активность синтетазы, ни на активность фактора [25, 26 ] . Мы предположи ли, что, если в процесс ченелинга вовлечено обра зование тройного комплекса аминоацил-тРНК — GTP — EF-la, то количество фактора элонгации в смеси должно поддерживаться эквимолярным по отношению к количеству продукта реакции (ами- ноацил-тРНК), а не по отношению к валил-тРНК синтетазе, как это имеет место в комплексе валил- тРНК синтетаза — EF-la/Зуд. Действительно, при увеличении количества EF-la в смеси наблюдалось двукратное повышение начальной скорости работы фермента (Негруцкий и соавт., готовится к публи кации), В этом случае наблюдалась абсолютная зависимость стимуляторного эффекта от GTP. Ин тересно, что EF-la не обладал стимуляторным действием на диссоциированную из комплекса ва лил ~тРН К синтетазу, что предполагает большую значимость для передачи тРНК от синтетазы к фактору пространственной организации данного мультисубъединичного комплекса, содержащего по мимо этих белков еще и субъединицы, обеспечива ющие эффективный обмен GTP и GDP в молекуле EF-la. Предполагаемая схема ченелинга в комп лексе EF-IH — валил-тРНК синтетаза представле на на рис. 2. Постулировано, что ченелинг тРНК при транс ляции — это процесс, универсальный для всех ами- ноацил-тРНК синтетаз. Для проверки этой гипоте зы логичным представлялось тестирование расши ренного спектра синтетаз по их способности взаимодействовать с EF-la. Недавно обнаружено, что активность ряда эукариотических аминоацил- тРНК синтетаз, не входящих в мультиферментные комплексы (серил-тРНК синтетаза, гистидил-тРНК синтетаза и цистеинил-тРНК синтетаза), также стимулируется в присутствии EF-la (Т. В. Будке- вич, Б. С. Негруцкий, А. В. Ельская, неопублико ванные данные), что свидетельствует в пользу универсальности данного механизма ченелинга. В то же время не было обнаружено стимулиру ющего действия EF-la на активность аминоацил- тРНК синтетаз, входящих в мультисинтетазный комплекс (В. Ф. Шалак, М. Миранд, Б. С. Негруц кий, А. В. Ельская, неопубликованные данные; Д. Янг, частное сообщение). Весьма вероятно, что мультиферментный комплекс синтетаз организован таким образом, что имеет один или несколько О тРНК Р и с 2. Ченелинг тРНК в комплексе валил тРНК синтетазы (ВРСазы) с EF-\apy6. т Р Н К У а [ взаимодействует с валил-тРНК синтетазой, находящейся в комплексе с EF-lafiyd. Одновремен но происходят ферментативный синтез валил-тРНК и GTP/GDP-обмен в молекуле EF-la. Взаиморасположение ва- лил-тРНК синтетазы и EF-\a в комплексе таково, что образо вавшаяся валил-тРНК сразу же формирует комплекс с EF-la — GTP. Этот комплекс диссоциирует в раствор и направляется к А сайту рибосомы универсальных сайтов связывания EF-1, куда сте каются все аминоацил-тРНК разной специфично сти, синтезированные в этом комплексе. Миранд предположил, что таким сайтом может быть белок мультисинтетазного комплекса р18 [26] . Была об наружена гомология первичной структуры белка plS и последовательности N-концевых участков /3- и у-субъединиц EF-IH. Поскольку данные участки субъединиц факто ра элонгации вовлечены в межсубъединичное взаи модействие и имеют гомологию с последовательно стью валил-тРНК синтетазы, участвующей во вза имодействии с EF-IH, логично предположить, что белок plS может служить якорем для ассоциации мультисинтетазного комплекса с EF-IH, a EF-IH, в свою очередь, обеспечивать постоянный направ ленный приток EF-la к мультисинтетазному ком плексу. Таким образом, нельзя исключить, что отсут ствие стимуляторного эффекта EF-ia на актив ность аминоацил-тРНК синтетаз, входящих в мультиферментный комплекс, было вызвано просто отсутствием EF-IH в инкубационной смеси при проведении этих экспериментов. 180 Суммируя вышеизложенное, можно предполо жить следующую схему функционирования аппа рата трансляции в режиме ченелинга тРНК (рис. 3) . Фактор элонгации EF-la служит челноком между рибосомами и макромолекулярным комп лексом, объединяющим аминоацил-тРНК синтетазы и EF-IH. GDP-форма фактора доставля ет тРНК от рибосомы к этому комплексу, GTP-- форма — аминоацил-тРНК из этого же комплекса к рибосоме. Поскольку аминоацил-тРНК синтетазы и рибосомы, по-видимому, со-локализованы в клет ке, в трансляционных компартменгах наблюдается микрокомпартментализация EF-la, облегчающая ченелинг. Необходимо особо отметить, что несколько преждевременно рассматривать возможное физио логическое значение стимуляции активности ами- Рис 3. Цикл комплекса EF-la — тРНК. тРНК в Е сайте рибосомы взаимодействует с EF-la — GDP. Неканонический тройной комплекс теряет сродство к рибосоме и взаимодействует с макромолекулярным агрегатом, содержащим стабильный мультисинтетазный комплекс, свободные аминоацил-тРНК син тетазы и EF-lapyS. Внутри мультибелкового ассоциата происхо дит синтез аминоацил-тРНК и GTP/GDP-обмен в EF-\a. Обра зовавшийся канонический тройной комплекс уходит из комп лекса и взаимодействует с А сайтом рибосомы Ч Е Н Е Л И Н Г В БЕЛКОВОМ С И Н Т Е З Е ноацил-тРНК синтетаз фактором элонгации EF-la с точки зрения кинетических преимуществ меха низма ченелинга и/или возможности повышения эффективности белкового синтеза. Представляется, что опыты in vitro все еще не позволяют убедитель но интерпретировать имеющиеся данные в этом плане. Активирование аминоацил-тРНК синтетаз фактором элонгации EF-la — это прежде всего доказательство функциональных взаимодействий между упомянутыми белками, обеспечивающих по следовательную работу механизма ченелинга тРНК при синтезе белков. Внутриклеточная организация ченелинга тРНК. Структурно-функциональная организация трансляционных компартментов непосредственно в клетках представляет собой особый интерес. Как обсуждалось выше, такие компартменты закрыты для экзогенной тРНК [11, 12, 17, 27 ] . Обнаруже ние комплексов цитоплазматической нуклеозидди- фосфаткиназы с рибосомами [28, 2 9 ] и с фактором элонгации [28 ] свидетельствует о возможной ком- партментализации синтеза GTP, используемого для трансляции, непосредственно на рибосомах, Известно, что в белковом синтезе преимуществен но используются экзогенные аминокислоты [30, 31 ], а не продукты катаболизма собственных бел ков клетки, т. е. не исключено существование специального канала для доставки экзогенных ами нокислот в трансляционные компартменты клетки. Таким образом, выяснение структурной организа ции трансляционного компартмента, обеспечиваю щей эффективное его функционирование в режиме ченелинга, является весьма актуальным. Поскольку основной переносчик тРНК в ходе белкового синтеза — это EF-la, внутриклеточная локализация этого белка и его взаимодействие с компонентами клеточной инфраструктуры могут дать важную информацию о трансляционных ком партмента х in vivo. Интересное развитие эта тема получила в последнее время в лаборатории Конде- лиса. Ранее им же было показано, что EF-la является одним из основных актин-связывающих белков [32]. Недавно обнаружено, что, с одной стороны, скручивание актиновых филаментов, вы званное EF-la, ингибирует полимеризацию актина на концах филаментов [33] , а с другой — F-актин предохраняет EF-la от взаимодействия с амино- ацил-тРНК, и этот эффект очень зависит от внут риклеточного рН [34], Таким образом, EF-la мо жет участвовать в координации полимеризации/де полимеризации актина и ускорения/замедления белкового синтеза, что, в свою очередь, может быть связано с формированием либо расформированием трансляционных компартментов. Предполагается, 181 Н Е Г Р У Ц К И Й Б. С. что ослабленное по сравнению с нормой сродство EF-la к F-актину в клетках аденокарциномы мо лочной железы крысы может быть связано с мета статическими процессами посредством изменения структуры цитоскелета, приводящего к дифферен циальной трансляции ассоциированных с цитоске- летом мРНК [35 ]. Не исключено, что видоизмене ние структуры цитоскелета в опухолевых клетках модифицирует структурную организацию трансля ционных компартментов, обеспечивая избиратель ную трансляцию ассоциированных с метастазами мРНК. В этой связи весьма интересным представляет ся недавнее наблюдение Дойчера и соавт. о прямой корреляции между эффективностью белкового син теза и интактностью системы актиновых филамен тов [36]. Таким образом, актйновые филаменты, по-ви димому, играют большую роль в организации и регуляции ченелинга белкового синтеза в эукарио- тических клетках. О вовлеченности в этот процесс: других компонентов цитоскелета и клеточных мем бран на основании имеющихся данных судить трудно. Специфическим для нервных клеток проявле нием компартментализации аппарата трансляции может быть существование видимых в микроскоп гранул, содержащих различные компоненты белок- синтезирующей машины [37] . Более того, есть данные том, что такие гранулы участвуют также в транспорте и специфической локализации мРНК [38 ]. Поскольку общая концентрация компонентов аппарата трансляции в нейронах относительно не велика, нужда в их дискретной локализации легко объяснима [39 ]. Таким образом, в олигодендроцитах впервые удалось визуализовать некие макромолекулярные гранулы, в которых предположительно осуществля ется белковый синтез. Неравномерное, точечное распределение в фибробластах человека а- и д- субъединиц EF-1H [40] свидетельствует в пользу возможности визуального обнаружения трансляци онных компартментов и в клетках другой специ фичности. Изменение локализации EF-la при де фиците энергии, приводящем к полной остановке белкового синтеза [40] , указывает на регулятор- ный потенциал структурной реорганизации транс ляционного компартмента. Направления дальнейших исследований в об ласти ченелинга тРНК включают выяснение меха низмов прямой передачи тРНК в цикле трансляции на молекулярном и субклеточном уровнях, изуче ние возможного регуляторного значения организа ции трансляционных компартментов как для обще го уровня белкового синтеза, так и для трансляции специфических мРНК при различных изменениях в жизнедеятельности организма. Автор глубоко признателен А. В. Ельской за полезные идеи и дискуссии и высоко ценит заинте ресованное участие 3 . М. Петрушенко, В. Ф. Ша- лака и Т. В. Будкевич в экспериментальном разви тии идеи ченелинга в белковом синтезе. Экспери ментальная работа автора, описанная в этой статье, поддерживалась грантами 5.2 /130, 5 .4 /73 ГКНТ Украины, стипендиями FEBS и ЕМВО, гран том INTAS 96—1594. Б. С. Негруцький Ченелінг у білковому синтезі Резюме Здійснено огляд літературних та отриманих автором даних стосовно ченелінгу тРНК в еукаріотичному білковому син тезі Запропоновано гіпотезу щодо ролі GDP- і GTP-форм фактора елонгації J а у переносі тРНК/ аміноацил-тРНК між компонентами апарату трансляції. В. Negrutskii Channeling in protein synthesis Summary Own and literature data concerning channeling of tRNA in euka- ryotic protein synthesis are reviewed. The hypothesis about the role of GDP ami GTPbound forms of EF-la in the transfer of tRNA along protein synthetic chain is proposed. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ottaway J. II. Com pari mentation: model and reality / / Bio- chem Soc. Trans .—1983.—11.—P. 4 7 — 5 3 . 2. Ottaway J. R. Comments on metabolic compartmentation and soluble metabolic pathways / / BioEssays .—1984.—1.— P. 283—284. 3. Srere P. A. Complexes of sequential metabolic enzymes / / Annu. Rev. Biochem.—1987.—56.—P. 89—124 . 4. Fell D. Understanding the control of metabolism / Ed. K. Snell.—London-Miami: Portland press, 1997. 5. Spivey H. O., Merz J. M. Metabolic compartmentation / / BioEssays.—1989.—10, N 4 .—P. 127—130. 6. Спирин А. С. Энергетика и динамика белоксинтезирую- щего аппарата / / Успехи биол. химии.—1989.—30.— С. 3—24. 7. Deutscher М. P. The eukaryotic aminoacyl-tRNA synthetase complex: suggestions for its structure and function / / J . Cell Biol .—1984.—99.—P. 373—377. 8. Ryazanov A. G., Ovchinnikov L. P., Spirin A. S. Development of structural organization of protein-synthesizing machinery from prokaryotes to eukaryotes / / Biosystems.—1987.—20.— P. 275—288 . 9. Негруцкий Б. С. Транспортная РНК как фактор регуляции белкового гомеостаза / / Биополимеры и клетка.—1989.— 5, № 5.—С. 5—18 . 10. Negrutskii В. S., Deutscher М. P. Channeling of aminoacyl- tRNA for protein synthesis in vivo II Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1991.—88.—P. 4991—4995 . 182 Ч Е Н Е Л И Н Г В БЕЛКОВОМ С И Н Т Е З Е 11. Negrutskii В. S., Stapulionis R., Deutsche* М. P. Sup ra molecular organization of the mammalian translation system / / Ibid.—1994.—91.—P. 964—968 . 12. Negrutskii. B. S., Deutscher M. P. A sequestered pool of aminoacyl-tRNA in mammalian cells / / Ibid.—1992.—89.— P. 3601—3604 . 13. Robertson J. M., Wintermeyer W. Mechanism of ribosomal translocation. tRNA binds transiently to an exit site before leaving the ribosome during translocation III. Мої. Biol.— 1987.—196, N 3 .—P. 5 2 5 — 5 4 0 . 14. Graf H. Interaction of aminoacyl-tRNA synthetases with ribo- somes and ribosomal subunits / / Biochim. et biophys. acta.— 1976.—425, N 2 .—P. 175—184. 15. Сапа Сара, Мозурайтис P. Ю., Харченко О. В. и др. Взаимодействие эукариотических аминоацил-тРНК синте таз с рибосомами / / Биополимеры и клетка.—1992.—8, № 1.—С. 101—108. 16. Kadlicki W., Coffman A., Kramer С , Hardesty В. Ribosomes and ribosomal RNA as chaperones for folding of proteins / / Folding and Design.— 1997 .—2.—P. 101 — 108. 17. Stapulionis R., Deutscher M. A channeled tRNA cycle during mammalian protein synthesis / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.— 1995.—92.—P. 7158—7161 . 18. Petrushenko Z. M., Negrutskii B. S., Ladokhin А. V. et al Evidence for the formation of an unusual ternary complex of rabbit liver tRNA with GDP and deacylated tRNA / / FEBS Lett .—1997.—407.—P. 13—17. 19. Negrutskii B. S.t Budkevich Т. V., Sfialak V. F. et al. Rabbit translation elongation factor l a stimulates the activity of homologous aminoacyl-tRNA synthetase / / FEBS Lett.— 1 9 9 6 . - 3 8 2 . ~ - P . 18—20. 20. Nlssen P., Kjeldgaard M., Thirup S. et al Crystal structure of the ternary complex of Phe- tRNA p h e , EF-Tu, and a GTP analog / / Science.—1995.—270.—P. 1464—1472. 21. Goldgw Y., Mosyak L.y Rcshetnikova L. et al. The crystal structure of phenylalanyl- tRNA synthetase from Thermus Ther- mophilis complexed with cognate t R N A P h e / / Structure.— 1997.—5.—P 5 9 — 6 8 . 22. Reed V. S.y Wastney M. E., Yang D. С. H. Mechanisms of the transfer of aminoacyl-tRNA from aminoacyl-tRNA synthetase to the elongation factor la II J . Biol. Chem. — 1994 .—269, N 5 2 . - P . 32932—32936 . 23. Kudlicki W.y Coffman A , Kramer G., Hardesty B. Renatura- tion of rhodanese by translation elongation factor (EF) Ти II Ibid. — 1 9 9 7 . — 2 7 2 , N 5 1 . - P . 32206—32210 . 24. Bee G., Kerjan P., Zka X. D., Waller J. P. Valyl-tRNA synthetase from rabbit liver / / Ibid.—1989.—264, N 35 .— P. 21131—21137. 25. Bee G., Kerjan P., Waller J.-P. Reconstitution in vitro of the valyl-tRNA synthetase-elongation factor (EF) Ifiyd complex / / Ibid. — 1994 .—269 .—P. 2086—2092 . 26. Mirande M., Quevillon S. The pi8 component of the multisyn- thetase complex shares a protein motif with the j3 and у subunits of eukaryotic elongation factor III FEBS Lett.— 1 9 9 6 . — 3 9 5 . - P . 63—67. 27. Varricchio F., Uziet M. Comparison of supernatant and ribo some-bound rat liver tRNA / / Biochem. Int .—1992.—28, N 6.—P. 1039—1044. 28. Mukhopadhyay S., Shankar S., Walden W., Chakrabarty A. M. Complex formation of the elongation factor Ти from Pseudomonas aeruginosa with nucleoside diphosphate kinase modulates ribosomal GTP synthesis and peptide chain elonga tion / / J . Biol. Chem.—1997.—272 r N 28 .—P. 17815— 17820. 29. Sonnermann J., Mutzel R. Cytosolic nucleoside diphosphate kinase associated with the translation apparatus may provide GTP for protein synthesis / / Biochem. and Biophys. Res. Communs.—1995.—209.—P. 4 9 0 — 4 9 6 . 30. Hod Y., Herskko A. Relationship of the pool of intracellular valine to protein synthesis and degradation in cultured cells / / J . Biol. Chem. — 1 9 7 6 . — 2 5 1 . — P . 4458—4467 . 31. Gerhke L.y Ilan J. Preferential utilization of exonenously supplied leucine for protein synthesis in estradiol-tnduced and uninduced cockerel liver explants / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1983.—80.—P. 3 2 7 4 — 3 2 7 8 . 32. Yang F.t Demma M., Warren V. et al. Identification of an actin-binding protein from Dyctyostelium as elongation factor la II Nature.—1991.—347.—P. 4 9 4 — 4 9 6 . 33. Murray J. W.y Edmonds В. Т., Liu G., Condeelis J. Bundling of actin filaments by elongation factor la inhibits polymeriza tion at filaments ends / / J . Cell Biol.—1991 .—135 , N 5 .— P. 1309—1321. 34. Liu G., Tang J., Edmonds В. T. et al. F-actin sequesters elongation factor la from interaction with aminoacyl-tRNA in a pH-dependent reaction / / I b i d . — 1 9 9 6 . — 1 3 5 , S 4 . — P. 953—963 . 35. Edmonds B. T.t Wyckoff J., Yeung Y. et al Elongation factor-la is an overexpressed actin-binding protein in metas tatic rat mammary adenocarcinoma II i. Cell Sci.—1996.— 1 0 9 — P . 2705—2714 . 36. Stapulionis R., Kolli S.t Deutscher M. P. Efficient mammalian protein synthesis requires an intact F-actin system / / J . Biol. Chem. — 1 9 9 7 . — 2 7 2 , N 4 0 . — P . 2 4 9 8 0 — 2 4 9 8 6 . 37. Barbarese E., Koppel D. E.t Deutscher M. P. et al Protein translation components are colocalized in granules in oligo dendrocytes II J . Cell Sc i .—1995.—108.—P. 2781—2790 . 38. Ainger K.t Avossa D., Diana A. S. et al Transport and localization elements in myelin basic protein mRNA II J. Cell Biol .—1997.—138, N 5 - P . 1077—1087 . 39. Tiege H.t Brosius J. Translation machinery in dendrites of hippocampal neurons in culture / / J . Neurosci. —1996 .—16 , N 22 .—P. 7 1 7 1 — 7 1 8 1 . 40. Негруцкий Б. С. The effect of phosphocreatine on the distribution of different subunits of translation elongation factor 1 in gently permeabilized human fibroblasts / / Биополимеры и клетка.—1997.—13, № 5 .—С. 3 8 0 — 3 8 6 . Поступила в редакцию 25.02.98 183 http://1996.-382.~-P
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155191
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0233-7657
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T15:38:51Z
publishDate	1998
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
record_format	dspace
spelling	Негруцкий, Б.С. 2019-06-16T10:35:18Z 2019-06-16T10:35:18Z 1998 Ченелинг в белковом синтезе / Б.С. Негруцкий // Биополимеры и клетка. — 1998. — Т. 14, № 3. — С. 177-183. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0004CB https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155191 Сделан обзор литературных и полученных автором данных о ченелинге тРНК в эукариотическом белковом синтезе. Предложена гипотеза о роли GDP- и GTP-форм EF-la в переносе тРНК/аминоацил-тРНК между компонентами аппарата трансляции. Здійснено огляд літературних та отриманих автором даних стосовно ченелінгу тРНК в еукаріотичному білковому синтезі Запропоновано гіпотезу щодо ролі GDP- і GTP-форм фактора елонгації 1 а у переносі тРНК/аміноацил-тРНК між компонентами апарату трансляції. Own and literature data concerning channeling of tRNA in eukaryotic protein synthesis are reviewed. The hypothesis about the role of GDP and GTP-bound forms of Ef-1a in the transfer of tRNA along protein synthetic chain is proposed. Автор глубоко признателен А. В. Ельской за полезные идеи и дискуссии и высоко ценит заинтересованное участие 3. М. Петрушенко, В. Ф. Шалака и Т. В. Будкевич в экспериментальном развитии идеи ченелинга в белковом синтезе. Экспериментальная работа автора, описанная в этой статье, поддерживалась грантами 5.2/130, 5.4/73 ГКНТ Украины, стипендиями FEBS и ЕМВО, грантом INTAS 96—1594. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Обзоры Ченелинг в белковом синтезе Ченелінг у білковому синтезі Channeling in protein synthesis Article published earlier
spellingShingle	Ченелинг в белковом синтезе Негруцкий, Б.С. Обзоры
title	Ченелинг в белковом синтезе
title_alt	Ченелінг у білковому синтезі Channeling in protein synthesis
title_full	Ченелинг в белковом синтезе
title_fullStr	Ченелинг в белковом синтезе
title_full_unstemmed	Ченелинг в белковом синтезе
title_short	Ченелинг в белковом синтезе
title_sort	ченелинг в белковом синтезе
topic	Обзоры
topic_facet	Обзоры
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155191
work_keys_str_mv	AT negruckiibs čenelingvbelkovomsinteze AT negruckiibs čenelíngubílkovomusintezí AT negruckiibs channelinginproteinsynthesis

Ченелинг в белковом синтезе

Institution

Ähnliche Einträge