Синтез белков, содержащих остатки селеноцистеина
У бактерий и млекопитающих известно более десяти ферментов, в состав активных центров которых входит остаток селеноцистеина, содержащего атом селена вместо атома серы. Так, у E. coli гены форматдегидрогеназ H, N или O имеют в одной рамке считывания с кодирующей последовательностью нуклеотидов триплет TGA, которому в мРНК соответствует бессмысленный кодон UGA, на котором у других мРНК E. coli происходит терминация трансляции. Кодон UGA в мРНК вышеупомянутых генов кодирует селеноцистеин.
Встраивание этого аминокислотного остатка в полипептидные цепи регулируется весьма тонким механизмом. Перенос остатка селеноцистеина к рибосомам у E. coli осуществляется с помощью специальных молекул тРНК (тРНКSec), которые на первом этапе соединяются с остатком L-Ser при участии серил-тРНК-синтетазы. Образовавшаяся серил-тРНКSec под действием селеноцистеилсинтазы превращается в селеноцистеил-тРНКSec. Селеноцистеилсинтаза обладает высокой специфичностью и не взаимодействует с другими изоакцепторными серил-тРНК бактериальных клеток. Именно селеноцистеил-тРНКSec в процессе трансляции распознает в мРНК кодон UGA, но лишь в определенном контексте: для узнавания UGA- кодона как осмысленного важна последовательность длиной в 45 нуклеотидов, расположенная вслед за UGA-кодоном. Кроме того, для правильного узнавания UGA-кодона селеноцистеил-тРНКSec необходимо участие белкового продукта гена selB, который является гомологом фактора элонгации трансляции EF-Tu и обладает высоким сродством именно к селеноцистеил-тРНКSec, но не к серил-тРНКSec. К тем же результатам, хотя и с использованием другого, не вполне понятного механизма, приводит встраивание в полипептидные цепи остатков селеноцистеина у млекопитающих.
Рассмотренный пример показывает, что при необходимости живой организм может изменять смысл стандартного генетического кода. В этом случае генетическая информация, заключенная в генах, кодируется более сложным образом. Смысл кодона определяется в контексте с определенной протяженной последовательностью нуклеотидов и при участии нескольких высокоспецифических белковых факторов. Данный пример не является единственным в своем роде.
Описано изменение смысла антикодона в тРНК путем посттранскрипционной модификации остатка цитозина с образованием лизидина. В этом случае происходит ферментативное присоединение Lys к гетероциклу цитидина в положении 2. Образовавшееся модифицированное основание - лизидин - распознается как уридин, что изменяет специфичность антикодона модифицированной тРНК. Другое U-подобное азотистое основание - 5-карбамоилметилуридин (U*), обнаружено в антикодоне тРНКPro (U*GG), хотя в соответствующем гене этот антикодон детерминирован последовательностью CGG. По-видимому, здесь происходит посттранскрипционное дезаминирование цитозина с последующей его гипермодификацией.
