Широкая распространенность контроля на уровне трансляции

Контроль на уровне трансляции является, вероятно, основным механизмом регуляции развития. Мы убедились в его важной роли при запуске синтеза белка после оплодотворения, при сбалансировании синтезов компонентов гемоглобина и индуцированном гормоном синтезе казеина. Имеется много других случаев трансляционной регуляции, детальный механизм которых еще не известен. Например, глюкоза способна вызывать 10-кратное увеличение синтеза проинсулина в ß -клетках поджелудочной железы. Когда для определения содержания инсулиновой мРНК в ß -клетках использовали кДНК-зонд, было обнаружено, что стимулированные глюкозой клетки содержат проинсулиновой мРНК не больше, чем нестимулированные клетки (Itoh, Okamoto, 1980). Следовательно, регуляция синтеза инсулина глюкозой осуществляется на уровне трансляции, а не транскрипции. В эритробластах и культивируемых клетках млекопитающих и птиц обнаруживаются мРНП (называемые просомами), которые, подобно информосомам ооцита, ингибируют непосредственную трансляцию связанных с ними мРНК (de Sa et al., 1986; Akhayat et al.. 1987). Реактивация высушенных зародышей морской креветки регулируется, по-видимому, также на уровне трансляции. Эти зародыши (продающиеся часто как «морские обезьяны») начинают развитие и затем в течение длительного времени могут пребывать в покое. В покоящихся зародышах белок не синтезируется. Было обнаружено, что в них содержится ингибитор белкового синтеза и что при реактивации уровень функционального эФИ2 увеличивается в 20 раз (Filipowicz et al., 1975). Кроме того, было показано, что этот ингибитор может представлять собой

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

______________ ТРАНСЛЯЦИОННАЯ И ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ РАЗВИТИЯ 219

протеинкиназу (Sierra et al., 1977). Таким образом, у зародышей морской креветки может функционировать такой же механизм регуляции, который участвует в регуляции синтеза гемоглобина.

По-видимому, даже спермии контролируют экспрессию определенных генов на уровне трансляции. Как и в яйцеклетках, в спермиях могут запасаться мРНК для последующего использования. Это можно наблюдать в спермиях птиц и млекопитающих для лактатдегидрогеназы-Х (ЛДГ-Х). Этот белок синтезируется только на поздних стадиях развития спермиев, однако ген ЛДГ-Х транскрипционно активен на всех стадиях сперматогенеза (Blanco, 1980). Синтез белка ЛДГ-Х регулируется, вероятно, на стадии инициации трансляции запасенных мРНК.

Один из наиболее неожиданных механизмов трансляционного контроля был обнаружен недавно в случае регуляции синтеза аполипопротеина-В. Белки аро-В являются компонентами сывороточных белков – переносчиков липидов, и, как полагают, они играют главную роль в развитии атеросклероза. Аро-В48 (48 000 дальтон) синтезируется в кишечнике и становится частью хиломикронных комплексов, необходимых для адсорбции и транспорта холестерола и триглицеридов пищи. Аро-В100 (100 000 дальтон) синтезируется в печени и является основным компонентом белков-переносчиков липидов очень низкой, низкой и промежуточной плотности. Белки аро-В100 и аро-В48 транскрибируются с одного и того же гена, причем дифференциального процессинга РНК, который мог бы генерировать различные мРНК для этих двух белков, не наблюдается. Анализ кДНК для аро-В свидетельствует о том, что в печени аро-В мРНК кодирует полный полипептид аро-В100. А соответствующая мРНК из кишечника отличается от мРНК из печени только одним основанием. Произошла замена Ц на У, что привело к замене обычного кодона для глутамина (ЦАА) на кодон-терминатор (УАА) в кодоне 2153. Это различие проявляется в образовании в кишечнике более короткого белка аро-В48 (Powell et al., 1987; Chen et al., 1987). Этот случай, по-видимому, может служить примером, когда в самой мРНК происходит специфическая замена основания. До этого времени аксиомой молекулярной биологии являлось представление, что нуклеотиды в уже синтезированной мРНК не могут быть изменены. Нам неизвестен какой-либо другой пример образования новых белков в результате изменения информации в самой мРНК.

Таким образом, трансляционный контроль является весьма важным и широко используемым механизмом регуляции экспрессии генов в развитии.