Химические свойства комплекса аминокислоты метионина с ее тРНК

Используя экстракты из клеток Е. coli, мы изучали химические свойства комплекса аминокислоты метионина с ее тРНК. В ходе работы мы решили исследовать, как наше соединение будет распадаться под действием панкреатической рибонуклеазы. Последняя представляет собой фермент, выделяемый из поджелудочной железы и обладающий способностью разрывать цепи РНК в строго определенных местах (смотрите рисунок ниже).

Перенос аминокислоты к месту белкового синтеза
осуществляется молекулами транспортной РНК (тРНК)

Перенос аминокислоты к месту белкового синтеза осуществляется молекулами транспортной РНК (тРНК)

Каждой аминокислоте соответствует по крайней мере одна разновидность транспортной РНК. Все транспортные РНК на том конце, который удерживает аминокислоту, имеют последовательность оснований ЦЦА. Здесь этот концевой участок тРНК показан связанным с метионином. Существует еще одна тРНК, которая переносит метионин, причем метионин этот может далее превращаться в формилметионин. При обработке транспортной РНК ферментом рибонуклеазой (РНК-азой) от молекулы тРНК отщепляется концевое основание (аденин) вместе с прикрепленной к нему аминокислотой. Отщепленный фрагмент носит название аминоациладенозин.

Для того чтобы легче было распознавать продукты распада, мы заранее пометили метионин радиоактивным изотопом серы. После обработки комплекса метионин — тРНК рибонуклеазой мы разделяли продукты распада с помощью электрофореза. Этот метод позволяет разделять электрически заряженные молекулы на фракции соответственно их заряду, размерам и форме. Как и ожидалось, одним из продуктов распада был метионил- аденозин — комплекс метионина с концевым нуклеотидом молекулы тРНК (аденозином).

Но, к нашему удивлению, среди продуктов распада оказалось довольно много формилированного производного этого же соединения, которое характеризуется тем, что в его аминогруппе (NH2) один атом водорода замещен формильной группой (СНО).

Считать, что это производное образовалось случайно в ходе эксперимента, мы не могли: вскоре выяснилось, что растущие клетки тоже содержат довольно большое количество формилметионин — тРНК.

Сразу же стало ясно, что формилированному метионину в молекуле белка может быть отведено только одно место. Дело в том, что присоединение формильной группы к аминогруппе в дальнейшем не позволит этой последней образовать пептидную связь (смотрите рисунок ниже).

Формилметионин содержит формильную группу вместо одного атома водорода,
который входит в состав концевой аминогруппы (NH₂) метионина

Формилметионин содержит формильную группу вместо одного атома водорода, который входит в состав концевой аминогруппы (NH2) метионина

При включении любой аминокислоты в состав белка один из атомов водорода с аминного конца молекулы соединяется с ОН-группой карбоксильного (СOOH) конца другой молекулы, образуя молекулу воды (Н₂O). В результате между молекулами образуется пептидная связь. Формильная группа препятствует такой реакции, и потому формилметионин может находиться только в начале полипептидной цепи.

Следовательно, формилированная аминокислота может находиться только на одном конце молекулы белка. Но концевая аминогруппа в молекулах белка всегда находится «спереди» (именно с этого конца начинается сборка молекулы). Значит, формилированный метионин должен стоять первым в молекуле белка.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка

Популярные статьи раздела