Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей
Дан кинетический анализ стационарного процесса элонгации полипептидных цепей с позиций гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме в ходе отбора аминоацил-тРНК и транслокации. Получены уравнения, описывающие зависимость скорости элонгации от концентрации ам...
Gespeichert in:
| Datum: | 1987 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1987
|
| Schriftenreihe: | Биополимеры и клетка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153713 |
| 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: | Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей / А.П. Потапов, Б.Н. Гольдштейн, С.Р. Сайфуллин, А.В. Ельская // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 1. — С. 22-26, 40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-153713 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1537132019-06-15T01:30:54Z Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей Потапов, А.П. Гольдштейн, Б.Н. Сайфуллин, С.Р. Ельская, А.В. Структура и функции биополимеров Дан кинетический анализ стационарного процесса элонгации полипептидных цепей с позиций гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме в ходе отбора аминоацил-тРНК и транслокации. Получены уравнения, описывающие зависимость скорости элонгации от концентрации аминоацил-тРНК, комплекса аминоацил-тРНК с белковым фактором элонгации EF-Tu и GTP, комплекса EF-Tu·GTP и комплекса EF-G·GTP. Наведено результати кінетичного аналізу стаціонарного процесу елонгації поліпептидних ланцюгів з позицій гіпотези про стереоспецифічну стабілізацію кодон-антикодонових комплексів на рибосоме в ході відбору аміноацил-тРНК і транслокації. Отримано рівняння, що описують залежність швидкості елонгації від концентрації аміноацил-тРНК, комплексу аміноацил-тРНК з білковим фактором елонгації EF-Tu і GTP, комплексу EF-Tu·GTP і комплексу EF-G·GTP. A kinetic analysis of a steady-state polypeptide chain elongation is presented based on the hypothesis of stereospecific stabilization of the codon-anticodon complexes by ribosome during aa-tRNA selection and translocation stages. Equations have been obtained describing the dependence of the elongation rate on concentrations of aa-tRNA, aa-tRNA·EF-Tu·GTP complex, EF-Tu·GTP and EF-G·GTP complexes. 1987 Article Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей / А.П. Потапов, Б.Н. Гольдштейн, С.Р. Сайфуллин, А.В. Ельская // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 1. — С. 22-26, 40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0001CF http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153713 577.217.53 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров |
| spellingShingle |
Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров Потапов, А.П. Гольдштейн, Б.Н. Сайфуллин, С.Р. Ельская, А.В. Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей Биополимеры и клетка |
| description |
Дан кинетический анализ стационарного процесса элонгации полипептидных цепей с позиций гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме в ходе отбора аминоацил-тРНК и транслокации. Получены уравнения, описывающие зависимость скорости элонгации от концентрации аминоацил-тРНК, комплекса аминоацил-тРНК с белковым фактором элонгации EF-Tu и GTP, комплекса EF-Tu·GTP и комплекса EF-G·GTP. |
| format |
Article |
| author |
Потапов, А.П. Гольдштейн, Б.Н. Сайфуллин, С.Р. Ельская, А.В. |
| author_facet |
Потапов, А.П. Гольдштейн, Б.Н. Сайфуллин, С.Р. Ельская, А.В. |
| author_sort |
Потапов, А.П. |
| title |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей |
| title_short |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей |
| title_full |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей |
| title_fullStr |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей |
| title_full_unstemmed |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей |
| title_sort |
анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. скорость элонгации полипептидных цепей |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| publishDate |
1987 |
| topic_facet |
Структура и функции биополимеров |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153713 |
| citation_txt |
Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в рамках гипотезы о стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых комплексов на рибосоме. 1. Скорость элонгации полипептидных цепей / А.П. Потапов, Б.Н. Гольдштейн, С.Р. Сайфуллин, А.В. Ельская // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 1. — С. 22-26, 40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Биополимеры и клетка |
| work_keys_str_mv |
AT potapovap analizkinetičeskojshemystadiiélongaciibelkovogosintezavramkahgipotezyostereospecifičeskojstabilizaciikodonantikodonovyhkompleksovnaribosome1skorostʹélongaciipolipeptidnyhcepej AT golʹdštejnbn analizkinetičeskojshemystadiiélongaciibelkovogosintezavramkahgipotezyostereospecifičeskojstabilizaciikodonantikodonovyhkompleksovnaribosome1skorostʹélongaciipolipeptidnyhcepej AT sajfullinsr analizkinetičeskojshemystadiiélongaciibelkovogosintezavramkahgipotezyostereospecifičeskojstabilizaciikodonantikodonovyhkompleksovnaribosome1skorostʹélongaciipolipeptidnyhcepej AT elʹskaâav analizkinetičeskojshemystadiiélongaciibelkovogosintezavramkahgipotezyostereospecifičeskojstabilizaciikodonantikodonovyhkompleksovnaribosome1skorostʹélongaciipolipeptidnyhcepej |
| first_indexed |
2025-07-14T05:12:18Z |
| last_indexed |
2025-07-14T05:12:18Z |
| _version_ |
1837597918782029824 |
| fulltext |
STUDY ON HYDRATION OF NUCLEIC ACID COMPONENTS
BY IR-SPECTROSCOPY AND SHF-DIELECTROMETRY
M. A. Semenov, V. A. Kashpur, Т. V. Bolbukh, V. Ya. Maleev
Institute of Radiophysics and Electronics,
Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, Kharkov
S u m m a r y
Dielectric permittivity and infrared spectra of nucleic acids components have been mea-
sured to elucidate the role of water in the stabilization of DNA double helical structure.
The centres and degrees of hydration of adenine, thymine, ribose and phosphate groups
are determined.
1. Falk В. M. Hydration of purines, pyrimidines, nucleosides and n u c l e o t i d e s / / C a n . J.
Chem.— 1965.—43, N 1.—P. 314—321.
2. Гидратация нуклеотидов, полинуклеотидов и природных Д Н К / Э. JL Андроникашви-
ли, Г. М. Мревлишвили, Г. Ш. Джапаридзе и др. / / Конформационные изменения
биополимеров в растворах: Тез. докл. V совещания по конформационным измене-
ниям биополимеров в растворах.— Тбилиси: Мецниереба, 1980.— С. 42.
3. Данилов В. И., Шестопалова А. В. Изучение комплексов нуклеотидных оснований и
Уотсон-Криковских пар с молекулой воды: плоские и пространственные конфигура-
ции / / Молекуляр. генетика и биофизика.— Киев : Вища школа, 1984.— Вып. 9.—
С. 47—54.
4. Poltev V. I., Grokhlina Т. /., Malenkov G., G. Hydration of nucleic acid bases studied
using novel atom-atom potential f u n c t i o n s / / J . Biomol. Struct, and Dyn.— 1984.—2,
N 2 .—P. 413—429.
5. Больбух Т. В., Семенов Μ. А. Изотермы гидратации полинуклеотидов / / Биофизика.—
1985.—30, № 3.— С/409—413.
6. Каиіпур В. Α., Малеев В. Я., Щеголева Т. Ю. Исследование гидратации глобулярных
белков дифференциальным диэлектрометрическим методом / / Молекуляр. биология.—
1976.—10, № 3.— С. 568—575.
7. Osmometric studies on self-association of pyrimidines in aqueous solutions: evidence
for involvement of hydrophobic interactions / E. Plesiewicz, E. Stepien, K. Bolewska,
K. L. Wierzchowski / / Biophys. Chem.— 1976.—4, N 2 .—P. 131 — 141.
8. Петров А. И., Сухорукое Б. И. Исследование межмолекулярных взаимодействий и
самоорганизация адениновых нуклеотидов методом спиновых меток / / Молекуляр.
биология.— 1980.—14, № 2.— С. 439—447.
9. Семенов Μ. Α., Больбух Т. В., Малеев В. Я. Исследование гидратации двухспираль-
ного комплекса полиА-полиУ методами ИК-спектроскопии и пьезогравиметрии//
Биофизика.— 1985.—30, № 4.— С. 571—577.
Ин-т радиофизики и электроники АН УССР, Получено 11.11.85
Харьков
УДК 577.217.53
АНАЛИЗ КИНЕТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
СТАДИИ ЭЛОНГАЦИИ БЕЛКОВОГО СИНТЕЗА В РАМКАХ
ГИПОТЕЗЫ О СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ
КОДОН-АНТИКОДОНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ НА РИБОСОМЕ.
1. СКОРОСТЬ ЭЛОНГАЦИИ ПОЛИПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ
А. П. Потапов, Б. Н. Гольдштейн, С. Р. Сайфуллин, А. В. Ельская
Матричный синтез белка на рибосомах основан на кодон-антикодоно-
вых взаимодействиях, которые определяют отбор соответствующей ами-
ноацил-тРНК и по завершении транспептидации влияют на эффектив-
ность транслокации новообразованной пептидил-тРНК с. прочтенным
кодоном м Р Н К из А- в Р-центр рибосомы [1]. Характерной особен-
ностью кодон-антикодоновых взаимодействий является малое число
участвующих в них нуклеотидов, в силу чего эти взаимодействия как
таковые являются сравнительно слабыми и малоспецифичными [2—
22 Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
4]. Это порождает серьезные трудности в объяснении механизмов отбо-
ра, транслокации и в конечном счете в объяснении известной точности
и скорости трансляции.
Д л я решения этой проблемы предложена гипотеза о прямом взаи-
модействии рибосомы с кодон-антикодоновым комплексом: гипотеза
стереоспецифической стабилизации пары кодон — антикодон [5—7].
Согласно ей, некий компонент рибосомы X способен связывать компле-
ментарную кодон-антикодоновую пару в Α-центре и транслоцировать ее
в Р-центр. Не исключен аналогичный способ перемещения кодои-анти-
кодоновой пары из Р- в Ε-центр рибосомы. Принципиально здесь то, что
Рис. 1. Граф процесса элонгации белкового синтеза.
Fig. 1. A graph of the protein synthesis elongation.
1) формирование тройного комплекса Χ · (кодон — антикодон) является
обязательным условием отбора субстрата в Α-центре рибосомы, 2) темп
челночного перемещения X между функциональными центрами рибо-
сомы определяет скорость рабочего цикла элонгации. Отдельные ста-
дии этого перемещения промотируются соответствующими белковыми
факторами элонгации с GTP. EF-Tu промотирует перемещение X из Р-
в Α-центр, тогда как EF-G — из А- в Р-центр рибосомы [4].
С учетом этих положений предложена детализированная схема ра-
бочего цикла стадии элонгации белкового синтеза [4]. В настоящей ра-
боте проанализированы кинетические особенности этой схемы, получе-
ны уравнения стационарной кинетики элонгации, качественные выводы
из которых допускают экспериментальную проверку справедливости
сделанных допущений.
Граф рабочего цикла элонгации полипептидных цепей. Кинетиче-
ский анализ предложенной схемы [4] проведен методом направленных
графов [8] с учетом предположения о стационарности процесса трансля-
ции. В условиях, когда концентрация деацилированной т Р Н К мала (на-
пример, при высокой активности аминоацил-тРНК-синтетаз ) , и обрат-
ным ее присоединением к рибосоме можно пренебречь, данная схема
может быть представлена следующим графом (рис. 1). Узлы графа
соответствуют различным состояниям рибосомного комплекса:
1) (p-f)XR; 2) ( ( p - t , ) R X ) F 1 ; 3) ((p-t')XR)F0; 4) (p-f)RX; 5) ((p-t)RX(a-f))F г\
6) (p-f)XR(a-t"); 7) {(p-t')RX{a-t"))F 8 ) ({p-r)XR(a-f))F„ 9) (p-i')RX{a-f)\
10) (p-t')RX[a-r]; 11) (t')RX [p-f]; 12) ((*') [p-f] XR)F2; 13) ( ( / ' ) R X [ p ^ f ] ) F 1 ;
14) {f)[p-t"]XR; 15) RXlp-t"]; 16) {[p-t"]XR)F2; 17) (RX [p-t"]) F±]
18) [p-t"]XR. Использованы следующие обозначения: t — деаци-
лированная тРНК; a-t — аминоацил-тРНК; p-t — пептидил-тРНК;
R — мРНК-программированная рибосома. Слева от R записаны компо-
ненты, находящиеся в Р-центре рибосомы, справа — компоненты в ее
Α-центре. Через XR обозначена конформация рибосомы с X, располо-
женным в Р-центре; через RX — конформация рибосомы с Х> располо-
женным в ее Α-центре. Круглыми скобками обозначена ситуация, когда
антикодон соответствующей т Р Н К в А- или Р-центре свободен от X,
квадратными — когда он взаимодействует с X и входит в состав трой-
ного комплекса Х-(кодон — антикодон) . Через F{ и F2 обозначены
комплексы белковых факторов элонгации EF-Tu и EF-G с G T P соот-
ветственно. Отвечающие им концентрации обозначены малыми буквами
23 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
fi и f2. Si — концентрация свободной а м и н о а ц и л - т Р Н К , S 2 — концент-
рация комплекса а м и н о а ц и л - т Р Н К с EF-Tu и G T P .
Уравнения удельной скорости элонгации полипептидных цепей.
Рассмотрим трансляцию матричного полирибонуклеотида, представлен-
ного последовательностью одного и того ж е кодона, в присутствии ами-
н о а ц и л - т Р Н К одного вида. Общее в ы р а ж е н и е д л я удельной скорости
элонгации, оцениваемой по скорости деацилирования т Р Н К на рибосо-
ме
Рис. 2. Зависимость удельной скорости элонгации
(vt) от концентрации свободной аминоацил-тРНК
(Si) согласно уравнению (1).
Fig. 2. Dependence of the specific elongation ra-
te on the free aa-tRNA concentration (si) according
to equation (1).
ме (высвобождение ty рис. 1), отнесенной к молярной концентрации
рибосом, типа v t = v t {Su S2, fι, f 2 ) имеет громоздкий вид и неудобно в
рассмотрении. Поэтому целесообразен последовательный анализ зави-
симости v t от концентрации каждого из компонентов системы при по-
стоянных концентрациях остальных компонентов.
Согласно теории направленных графов [8], зависимость удельной
скорости элонгации, vt, от концентрации свободных а м и н о а ц и л - т Р Н К ,
Si, для нашего графа (рис. 1) д о л ж н а иметь вид:
vt(S1)= «ο + α Α + ο ^ ι a . = a . ( S ^ , / ) , 1 = 0 , 1 , 2 ;
Po + PiSx + feS? «ν 2 / і / 2 / ( 1 )
α 0 = 0 при S 2 = 0; β ; = β, (S2, fv /2), і = 0, 1, 2.
Коэффициенты α* и β* являются полиномами указанных параметров ,
где коэффициенты полинома представляют собой произведения кон-
стант скоростей отдельных стадий. Это справедливо и д л я всех ниже
рассмотренных случаев. Однако следует иметь в виду, что одинаково
обозначенные α, β иные в к а ж д о м отдельном случае. Конкретный вид
коэффициентов здесь не приведен ввиду громоздкости соответствующих
выражений .
Уравнение (1) может описывать набор кривых типа изображенных
на рис. 2. Эти кривые соответствуют различным соотношениям констант,
входящих в (1) . Их можно подразделить на кривые с насыщением по
субстрату Sι и кривые с частичным ингибированием. Кроме того, кри-
вые могут иметь перегиб на восходящем участке. Возможна т а к ж е кри-
вая с насыщением и лаг-областью. Асимптотическое значение и* (Si)
при S{—>-оо может быть больше (α2/β2>αο/βο) или меньше ( α 2 / β 2 <
< α ο / β ο ) ее начального значения при Si = 0. В отсутствие субстрата S2
кривая идет из 0.
Зависимость удельной начальной скорости элонгации от концент-
рации комплекса а м и н о а ц и л - т Р Н К с EF-Tu и GTP, S.2, з адается урав-
нением более простого вида:
y + f ' ; α , = a ; (S 1 , /2) , І = 0 , 1 ;
Ро ~г (2)
а 0 = 0 при S x = 0; в = β, (Sv fv /2), і = 0, 1.
Оно может описывать два вида кривых (рис. 3) . При выполнении нера-
венства α ι / β ι > α ο / β ο уравнению (2) соответствует гипербола Михаэ-
лиса — Ментен, смещенная по оси ординат от нуля на величину αο/βο·
24 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
Если справедливо неравенство α ι /β ι<α 0 /βο , ему соответствует кривая,
асимптотически падающая до значения cti/βι.
Зависимость vt от концентрации комплекса белкового фактора
EF-Tu с GTP, /і, описывается уравнением:
n = + cdh + + сс3/?
ϋ Λ Γ ΐ ) ~ βο + βι/ι + β2/ί + β3/Μ-β 4 / ί ;
α , ^ α i(SvS2,f2), i = 0 , l , 2 , 3 ; (3)
Pi = M S i , S 2 , / 2 ) , і = 0 , 1 , 2 , 3 ;
β 4 = β 4 ( 5 1 ) .
Возможные кривые, соответствующие уравнению (3) при различных со-
отношениях входящих в него констант, представлены на рис. 4. Соот-
Рис. 3. Зависимость удельной скорости элонгации (v t) от концентрации комплекса
аминоацил-тРНК с белковым фактором EF-Tu и GTP (S2) согласно уравнению (2).
Fig. 3. Dependence of the specific elongation (vt) rate on the aa-tRNA»EF-Tu·GTP comp-
lex concentration (s2) according to equation (2).
Рис. 4. Зависимость удельной скорости элонгации (α*) от концентрации комплекса бел-
кового фактора EF-Tu с GTP (/1) или EF-Gc GTP ( f 2 ) согласно уравнениям (3) и (4).
Fig. 4. Dependence of the specific elongation (vt) rate on either EF-Ти»GTP concentration
( f i ) or EF-G· GTP concentration ( f 2 ) according to equations (3) and (4).
ношения величин максимумов и минимумов Vt(fi) могут быть различ-
ными. Общим свойством всех кривых является то, что они описывают
полное ингибирование процесса элонгации при больших концентрациях
к о м п л е к с а EF-Tu с G T P .
Зависимость v t от концентрации комплекса белкового фактора
элонгации EF-G с GTP, /2, описывается сходным уравнением:
___ + Кі/г + α Ά + азР2
βο + β ι / 2 + β ^ + β3^ + β4/4
2
;
ai = ai{SvS2J1)t і = 0 , 1 , 2 , 3 ; (4)
βί = S2>/і). І = 0 , 1 , 2 , 3 .
Избыток f2 ингибирует процесс элонгации полипептидных цепей
(рис. 4) . При уменьшении Si либо 5 2 до нуля ни один из коэффициен-
тов уравнений (3) и (4) не исчезает, и следовательно, вид уравнения не
меняется.
Обсуждение. Приведенный анализ показывает, что данная модель
стадии элонгации белкового синтеза (рис. 1) характеризуется боль-
шим разнообразием кинетических особенностей и, исходя из этого, воз-
можностей для регуляции этого процесса.
Разнообразие приведенных кривых, иллюстрирующих зависимость
удельной скорости элонгации от концентрации каждого из компонен-
25 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
Избыток f2 ингибирует процесс элонгации полипептидных цепей
(рис. 4) . При уменьшении Si либо 5 2 до нуля ни один из коэффициен-
тов уравнений (3) и (4) не исчезает, и следовательно, вид уравнения не
меняется.
Обсуждение. Приведенный анализ показывает, что данная модель
стадии элонгации белкового синтеза (рис. 1) характеризуется боль-
шим разнообразием кинетических особенностей и, исходя из этого, воз-
можностей для регуляции этого процесса.
Разнообразие приведенных кривых, иллюстрирующих зависимость
удельной скорости элонгации от концентрации каждого из компонен-
тов системы (Si, S2 , f 1 и f 2 ) , обусловлено в первую очередь незнанием
конкретных величин констант скоростей отдельных стадий процесса.
С другой стороны, оно определяется тем, что некоторые из этих кон-
стант являются сложными функциями ионного состава среды, темпе-
ратуры, наконец, кодоновой специфичности используемой аминоацил-
т Р Н К , когда например кодон-антикодоновая пара комплементарна
полностью либо частично. Иными словами, рассматриваемая ситуация
качественно отражает самые разнообразные варианты осуществления
процесса элонгации, включая далеко не оптимальные условия его про-
текания.
Как следует из уравнений (1 )—(4) , зависимость удельной скоро-
сти элонгации от концентраций субстратов и белковых факторов с
GTP в целом должна быть нелинейной. Соответствующие кривые мо-
гут иметь перегибы, промежуточные и основные максимумы, минимумы,
могут описывать частичное или полное ингибирование. Анализ таких
уравнений можно найти в [9]. Подобные зависимости предполагают
существование концентрационных областей с повышенной (понижен-
ной) чувствительностью скорости процесса к изменениям концентрации
соответствующего компонента.
Существенно, что конкретный характер зависимости скорости элон-
гации от каждого компонента системы определяется концентрациями
остальных компонентов. Отсюда с неизбежностью вытекает проблема
оптимизации, согласования концентраций субстратов и белковых фак-
торов элонгации с GTP для обеспечения высокой скорости белкового
синтеза.
Наиболее яркой качественной особенностью рассматриваемой схе-
мы рабочего цикла элонгации является возможность частичного ингиби-
рования процесса увеличением концентрации свободных аминоацил-
т Р Н К , а также глубокого ингибирования элонгации избытком одного
из белковых факторов с GTP. Эти в общем неожиданные положения
могут стать основой экспериментальной проверки предложенной модели
стадии элонгации белкового синтеза.
ANALYSIS OF THE KINETIC SCHEME FOR THE PROTEIN
SYNTHESIS ELONGATION STAGE WITHIN HYPOTHESIS
ON THE STEREOSPECIFIC STABILIZATION
OF THE CODON-ANTICODON COMPLEXES BY RIBOSOME.
1. THE RATE OF POLYPEPTIDE CHAIN ELONGATION
A. P. Poiapov, B. N. Goldstein, S. R. Saifullin, А. V. Elskaya
Institute of Molecular Biology and Genetics,
Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, Kiev
Institute of Biological Physics,
Academy of Sciences of the USSR, Pushchino, Moscow Region
S m m m a г у
A kinetic analysis of a steady-state polypeptide chain elongation is presented based on
the hypothesis of stereospecific stabilization of the codon-anticodon complexes by ribo-
somc during aa-tRNA selection and translocation stages. Equations have been obtained
describing the dependence of the elongation rate on concentrations of aa-tRNA,
t R N A · E F - T u - G T P complex, EF-Tu-GTP and EF-G- GTP complexes.
1. Nierhaus K. IL Structure, assembly and function of r i b o s o m e s / / C u r r . Top. Micro-
biol. and Immunol.— 1982.—97.—P. 81 — 155.
2. Kurland C. G. Aspects of ribosome structure and f u n c t i o n / / M o l e c u l a r mechanisms
of protein biosynthesis.— New York: Acad, press, 1977.— P. 81 —116.
3. Ельская А. В., Солдаткин А. П. Основы высокой точности трансляции/ /Молекуляр .
биология.— 1984.—18, № 5.—С. 1163—1180.
4. Потапов А. П. Механизм стереоспецифической стабилизации кодон-антикодоновых
комплексов на рибосомах в ходе т р а н с л я ц и и / / Ж у р н . общ. биологии.— 1985.—46,
№ 1.—С. 63—77.
(Окончание см. на с. 40).
26 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
7. Кейтс Μ. Техника липидологии.—Μ. : Мир, 1975 — 258 с.
8. Deamer D., Bangham Α. D. Binding of large liposomes to plant protoplasts and de-
livery of encapsulated DNA//Biochim. et biophys. acta.— 1976.—443, N 3 .—P. 629—
634.
9. Трасфекция бактериальных клеток заключенной в фосфолипидные везикулы Д Н К
фага М13 IН. О. Беляев, В. Г. Будкер, Т. Г. Максимова и др. / /Молекуляр. биоло-
гия.— 1982.— 16, № 3.— С. 612—618.
10. Горлов Ю. П., Кириллова В. С. Методы получения протопластов д р о ж ж е й / / М о л е -
куляр. биология.— 1978.—Вып. 20.—С. 85—94.
11. Ahn J. S., Pack Μ. Y. Use of liposomes in t ransforming yeast cel ls / /Biotechnol .
Lett.— 1985.—7, N 8 .—P. 553—556.
12. Rodicio M. RChater К. F. Small DNA-free liposomes stimulate transfection of strep-
tomyces p ro top la s t s / / J . Bacteriol.— 1982.— 151, N 3 .—P. 1078—1085.
Ин-т молекуляр. биологии и генетики АН УССР, Киев Получено 17.01.86
Окончание. Начало см. на с. 22—26.
5. Потапов Α. Π. Стереоспецифический механизм отбора аминоацил-тРНК рибосомой
/ / Докл. АН УССР.— Сер. В.— 1982.— № 5.— С. 100—102.
6. Potapov А. P. A stereospecific mechanism for the aminoacyl-tRNA selection at the
ribosome / / FEBS Lett.— 1982 —146, N 1.—P. 5—8.
7. Потапов А. П. Механизм транслокации пептидил-тРНК и мРНК в р и б о с о м е / / Д о к л .
АН УССР.— Сер. Б,— 1982.—№ 6.— С. 73—75.
8. Volkenstein Μ. V., Goldstein Β. ΛΓ. A new method for solving the problems of the
stat ionary kinetics of enzymological reactions / / Biochim. et biophvs. acta.— 1966.—
115, N 2 .—P. 471—477.
9. Bardsley W. G., Childs R. E. Sigmoid curves, non-linear double-reciprocal plots and
allosterism / / B i o c h e m . J.— 1975.—149, N 2 .—P. 313—328.
Ин-т молекуляр. биологии и генетики АН УССР, Киев Получено 26.07.85
Ин-т биофизики АН СССР, Пущино
40 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1987, т. 3, № 1
|