XVI.8. Необходимы ли при старте синтетазы?

В трехмерной структуре современных тРНК (см. часть А, рис. 14) антикодоновая петля фиксирована на значительном расстоянии от аминоацильного сайта. Такая структура адаптирована к функциональным потребностям современных молекул тРНК, которые определяются рибосомами и структурой синтетаз. С другой стороны, известно, что тРНК может совершать конформационные переходы, которые существенно изменяют ее форму и размеры. Риглер н др. [83] флуоресцентными методами исследовали времена жизни конформационных состояний, а также

времена вращательной релаксации и сделали вывод о существовании по меньшей мере трех конформационных состояний, быстро переходящих друг в друга. Аналогичные результаты получены Олсоном и др. [84], которые использовали методы, основанные на рассеянии лазерного излучения. Заселенность различных конформационных состояний сильно зависит от концентрации ионов магния. Важно отметить, что в условиях, которые соответствуют морской воде присутствует конформер, отличающийся от -формы, обнаруженной при кристаллографических исследованиях, — по своей форме он гораздо ближе к цилиндру.

Все сказанное самым прямым образом связано с поставленным вопросом. Первичные ферменты состояли из весьма ограниченного числа аминокислотных остатков и поэтому не могли быть, очень большими глобулярными структурами. Для того чтобы гарантировать однозначное соответствие аминокислоты антикодону, либо должны были существовать такие совершенные ферменты, как современные амино-ацйлсинтетазы, либо тРНК должна была иметь такую структуру, чтобы осуществлялся гораздо более тесный контакт между аминоацильным и аникодоновым сайтами, чем в случае -формы, с тем чтобы можно было одновременно контролировать оба сайта. В противном случае высокий темп мутаций на ранних этапах эволюции очень скоро нарушил бы любое однозначное случайное соответствие между двумя этими сайтами. С другой стороны, конформационный переход все-таки необходим, потому что механизм образования пептидной связи (см. рис. 48) требует достаточного пространственного разделения мРНК и растущей пептидной цепи. Данные, о которых шла речь, вызывают желание поразмыслить о таких возможностях. С другой стороны, при наличии структур типа изображенной на рис. 49, В кодирование первых аминокислот могло бы осуществляться даже без помощи ферментов. Структура самой, тРНК заведомо достаточно сложна, чтобы стало возможным специфическое узнавание. Было отмечено [85], что

четвертое основание от -конца (т. е. основание, следующее за имеет какое-то отношение к антикордону. Первоначальные предположения об однозначной корреляции для всех тРНК в конечном счете не оправдались. Однако такая корреляция могла играть ключевую роль в первичных механизмах специфического распознавания аминокислот транспортными РНК. По имеющимся данным для Е. coli и фага в положении, которое следует за находятся такие нуклеотиды: для для для для Для первичных адапторов было, несомненно, важным обеспечение однозначного соответствия с помощью дискриминирующих сайтов — свойство, которое могло быть частично утеряно в ходе эволюции. Это, конечно, чисто спекулятивные рассуждения, которые требуют экспериментальной проверки.

Вывод. Возможно, синтетазы не были необходимы на самых ранних этапах, а транспортные РНК в конечном счете оказались неудачной попыткой Природы создать ферменты из нуклеиновых кислот. Более эффективное распознавание могло эволюционно развиться из факторов связи, которые были предназначены для специфического узнавания тРНК-подобных структур.