Λειτουργική Περιοχή της GTP-ασης

Λειτουργική Περιοχή της GTP-ασης Οι πρωτεΐνες πού φαίνεται να εµπλέκονται στην περιοχή είναι οι πρωτεΐνες L7/L12. Οι πρωτεΐνες αυτές φαίνεται να είναι απαραίτητες για την ενεργότητα του ριβοσώµατος και για την δεσµευση των παραγόντων επίµηκυνσης οµως δεν φαίνονται να επισηµαίνονται µε ανάλογα της GDP H άλλη πρωτεΐνη πού εντοπίζεται στην περιοχή αυτή είναι η L11 η οποία σηµαίνεται µε ανάλογα της GDP οµως δεν φαίνεται να παίζει µόνη της ιδιαίτερα λειτουργικό ρόλο µια και µεταλλάξεις που είναι ανθεκτικές στο Thiostrepton (ουσίας που αναστέλλει την δέσµευση στο ριβόσωµα του παράγοντος επιµήκυνσης EF-GTP) στερείται της πρωτείνης L11

Το 23 S RNA που αποµονώνεται από τον χρυσίζοντα στρεπτοµύκητα που βιοσυνθέτει το thiostrepton εντοπίζεται το νουκλεοτίδιο A1067 να είναι µεθυλιωµένο κάτι πού δεν συµβαίνει µε το αντίστοιχο νουκλεοτίδιο στο RNA της E.coli Ανάλυση των δεδοµένων εδειξε ότι το νουκλεοτίδιο αυτό βρίσκεται Στην ακολουθία 1055-1081 1081 στην οποία αντεπιδρά ο παράγοντας επιµήκυνσης EF-G Στην ακολουθία 1052-1112 1112 στην οποία δεσµευεται η πρωτεΐνη L11 Στην περιοχή αυτή εντοπίζονται συντηρητικές αλληλουχίες οι οποίες σχηµατίζουν υδρογονοδεσµούς κατα την ανάπτυξη ανώτερων δοµών

Η µελέτη της ρύθµισης της πρωτεινοσύνθεσης στο επίπεδο του Ριβοσώµατος εντοπίζεται σε τρία επίπεδα Στον ρόλο των διαφόρων οµάδων των ριβοσωµικών πρωτεινών. Κατά πόσο δηλαδή υπάρχει ετερογένεια στις πρωτείνες στα διάφορα ριβοσώµατα που αποµονώνονται από τους διάφορους οργανισµούς Κατα πόσο συγκεκριµένες οµοιοπολικές τροποποιήσεις σε συγκεκριµένες πρωτεΐνες παίζουν ρυθµιστικό ρόλο Στους µηχανισµούς µεσω των οποίων επιτυγχάνεται η ρύθµιση της σύνθεσης των διαφόρων ριβοσωµικών πρωτεινών Στον ρόλο τον οποίο µπορεί να εχουν οι δοµές των διαφόρων RNA

Χαρακτηριστικά της Πρωτεϊνης S6 H H S6 είναι ιδιαίτερα σηµαντική πρωτεΐνη στην 40S υποµονάδα µια και βρίσκεται στην περιοχή δέσµευσης του mrna Η πρωτεΐνη φωσφορυλιώνεται σε περισσότερα από πέντε παράγωγα σερίνης τα οποία µάλιστα συσσωρεύονται στην καρβοξυτελική περιοχή ΤαΤα µιτογόνα επάγουν την φωσφορυλίωση πράγµα που υποδηλώνει ότι το γεγονός της φωσφορυλίωσης αυτό καθ αυτό παίζει πολύ σηµαντικό ρόλο στον έλεγχο της κυτταρικής διαφοροποίησης Αυξηµένη φωσφορυλίωση στην S6 σχετίζεται µε ενεργοποίηση στην πρωτεινοσύνθεση που εντοπίζεται κύρια στο επίπεδο της έναρξης Αν και έχει υποστηριχθεί ότι η 40S υποµονάδες οι οποίες έχουν φωσφορυλιωµένη την S6 είναι µέχρι και τέσσερις φορές πιο ενεργείς στην σύνθεση της γλοβίνης κάτι τέτοιο δεν έχει παρατηρηθεί σε κλασµατωµενο In vitro συστήµατα

Φωσφορυλίωση της S6 εχει διαπιστωθεί στα ριβοσώµατα που αποµονώνονται Από δικτυοκύτταρα κουνελιού Από κύτταρα ασκίτου ποντικού Απο µια νησίδα καρκινικών κυττάρων από ποντικούς τύπου Hamster Από κύτταρα µυελώµατος ποντικού Από λεµφοκύτταρα θύµου αδένα Από το πρωτόζωο Tetrahymena Από ζύµη Από Φυτά

Χαρακτηριστικά της Φωσφορυλίωσης της S6 Φωσφορυλιώνεται από µια υψηλής ειδικότητος κινάση ειδική για την S6 η οποία εντοπίζεται σε µια ποικιλία κυτταρικών τύπων η οποία όµως προς το παρόν όµως δεν έχει πλήρως προσδιορισθεί Η κινάση ενεργοποιείται µε φωσφορυλίωση στην Σερίνη ή την θρεονίνη και αποφωσφορυλιώνεται µε µια φωσφατάση τύπου 2Α Η φωσφορυλιωµένη S6 αποφωσφορυλιώνεται από µια πρωτεϊνική φωσφατάση τύπου Ι η οποία ρυθµίζεται από την Ινσουλίνη και τον αντίστοιχο παράγοντα ανάπτυξης Το γεγονός ότι η φωσφορυλίωση της S6 διεγείρεται µε φορβολικούς εστέρες υποδηλώνει πιθανά ότι η πρωτεϊνική κινάση C είναι ένας από τους δρόµους που ρυθµίζουν την ενεργότητα της S6 Από την Κλωνοποίηση του cdna που κωδικοποιεί για την κιναση S6 στο Xenopus προκύπτουν δεδοµένα για την παρουσία δύο δραστηριοτήτων κινασών µία πού είναι οµόλογη µε την πρωτεϊνική κινάση C και µια πού είναι οµόλογη µε την φωσφορυλάση b

Από την πρώτη ουσιαστική διερεύνηση των ριβοσωµικών πρωτεινών στην E.coli διαπιστώθηκε η παρουσία µεταξύ των βασικών πρωτεινών µιας οµάδας ασυνήθιστα όξινων πρωτεινών Μεταξύ των πρωτεινων αυτών περιλαµβανόταν δυο διµερή των πρωτεινών L7/L12 καθώς και η L10 Ζεύγη των πρωτεινών αυτών διαπιστώθηκαν σε όλα τα ευκαρυωτικά ριβοσώµατα

Χαρακτηριστικά των οξίνων Ριβοσωµικών Πρωτεινών Όλες οι όξινες πρωτεΐνες φαίνονται να είναι λειτουργικά οµόλογες όµως οι ευκαρυωτικές έχουν ορισµένες ιδιότητες οι οποίες πιθανά υποδηλώνουν οτι τα πεπτίδια αυτά εµπλέκονται στην µετάφραση των διαφόρων ευκαρυωτικών µηνυµάτων Η οικογένεια των οξίνων ευκαρυωτικών πρωτεϊνών πού σχηµατίζεται από δύο ή περισσότερα πολυπεπτίδια παρουσιάζει µια υψηλή συντηρητική αλληλουχία αµινοξέων

Η Οικογένεια των οξίνων Ριβοσωµικών Πρωτεινών διαιρούνται σε δυο υποοµάδες µε τα προτεινόµενα ονόµατα Ρ1 και Ρ2 Οαριθµός των πρωτεϊνών σε κάθε υποοµάδα ποικίλει ανάλογα µε τον οργανισµό. Στον άνθρωπο στην Artemia salina και στην Drosophila melanogaster έχει βρεθεί µόνο µια πρωτεΐνη από κάθε οµάδα Στους ζυµοµύκητες έχουν βρεθεί δύο και ονοµάζονταιοιδυορ1 πρωτεΐνες ΥΡ1α καιυρ1β και οι δύο Ρ2 ΥΡ2α καιυρ2β Στο τρυπανόσωµα µεγαλύτερος αριθµός

Οι Οξινες ριβοσωµικες πρωτεινες παρουσιάζουν µεγαλες οµοιότητες Η οµοιότητα είναι ιδιαιτερα υψηλή στην καρβοξυτελικη περιοχή η αλληλουχια DMGFGLFD εχει βρεθει πρακτικά σε ολους τους οργανισµός από τον ζυµοµύκητα µεχρι τον ανθρωπο Συντηρητικες ειναι επίσης οι αµινοτελικές περιοχες των Ρ2 πρωτεινών αν και εχουν παρατηρηθεί µικροδιαφορες στις φυτικές πρωτείνες Οι πρωτείνες Ρ1 και Ρ2 εχουν ενα ενδιαφερον δοµικό χαρακτηριστικό εχουν καλυµµένοακροκατιπουτις διαφοροποιεί από τις αλλες πρωτείνες Ο υψηλά συντηρητικός χαρακτήρας αυτών των περιοχών που τις διαφοροποιεί από τις ριβοσωµικές εισηγείται οτι πιθανά οι περιοχές αυτές συµµετέχουν σε αγνωστη λειτουργία

Εχει σηµερα βρεθεί οτι η αντιστοιχη της L10 των προκαρυωτικών ριβοσωµικών πρωτεινών είναι η Ρο των ευκαρυωτικών Η ταυτοποίηση εγινε στην αρχή µε βασητα αποτελεσµατα που παρουσιαζόταν µε τις αντεπιδρασεις µε ωρισµένα ειδικά αντισώµατα εναντι των οξίνων ριβοσωµικών πρωτεινών. Η επιβεβαίωση εχει γίνει σήµερα µε τον προσδιορισµό της αλληλουχίας των αµινοξέων στις υπο διερευνηση πρωτείνες

Στο ευκαρυωτικό κύτταρο το 85% του ολικού RNA αποτελείται από τα τεσσερα ριβοσωµικά RNA και το 15% των πρωτεινών από τις ριβοσωµικες πρωτεϊνες Το ερώτηµα που διαµορφώνεται είναι πως ολα αυτά τα µακροµόρια πού συµµετέχουν στην συγκρότηση του ριβοσώµατος κατορθώνουν να ρυθµίζουν την σύνθεση και την συσσώρευση τους ωστε την καθε χρονική στιγµή να καλύπτονται οι ανάγκες του κυτταρου για ριβοσώµατα

Η ισσοροπη εκφραση των ριβοσωµικών συστατικών εξασφαλίζεται Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς κατα την µεταγραφή που ρυθµίζουν την εκφραση των µηνυµάτων για τις διάφορες πρωτείνες Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς πού αναπτυσσονται κατα την µεταφραση των µηνυµατων που κωδικοποιούν για τις ριβοσωµικές πρωτεϊνες Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς πού ελεγχουν την ηµιζωή των RNA και την ηµιζωή των πρωτεινών

Η ρύθµιση της έκφρασης των γονιδίων που κωδικοποιούν για τις ριβοσωµικές πρωτεΐνες µελετάται σε συστήµατα τα οποία κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες Σε συστήµατα που κατασκευάζονται από αρχικά σταδια ανάπτυξης συγκεκριµένων οργανισµών. Τα συστήµατα αυτά παρέχουν το πλεονέκτηµα οτι οι ταχύτητες σύνθεσης των ριβοσωµάτων πλησιάζουν τις ακραίες τιµές σε σχετικα µικρά χρονικά διαστήµατα Σε συστήµατα τα οποία δηµιουργούνται από κυτταροκαλλιέργειες οι οποίες αναπτύσσονται υπό ελεγχόµενες συνθήκες

Οι ζυµοµύκητες συνιστούν ένα πολύ ενδιαφέρον σύστηµα για την διερευνηση της ρύθµισης της έκφρασης των γονιδίων των ριβοσωµικών πρωτεινών και τουτο διότι Μπορούν να αναπτυχθούν σε µια µεγάλη ποικιλία θερµικών και θρεπτικών συνθηκών Υφίστανται µια σειρά φυσιολογικές διεργασίες όπως η σποριογένεση Μπορούν ευκολα να εισαχθούν στο γενετικό υλικό αγρίων ή µεταλλαγµένων στελεχών γονιδίων σε ένα ή περισσότερα αντίγραφα Τα γονίδια µπορούν να εισαχθούν είτε σαν αυτόνοµα στοιχεία ή σε επιλεγµένες περιοχές και έτσι να κατορθωθεί η διατάραξη της εξισορροπηµένης παραγωγής ριβοσωµικών πρωτεινών και να εµφανισθούν κρυµµένοι ρυθµιστικοί µηχανισµοί

Εχει κατορθωθεί σήµερανακλωνοποιηθούνταγονίδια για µια σειρά ριβοσωµικές πρωτείνες Εχει διαπιστωθεί Άλλες ριβοσωµικές πρωτείνες κωδικοποιούνται από γονίδια πού βρίσκονται σε ενα αντίγραφο και αλλες ισως οι περισσότερες από γονίδια πού βρίσκονται σε περισσότερα αντιγραφα Σε ορισµένες περιπτώσεις ισως στις περισσότερες και τα δύο αντίγραφα εκφράζονται εδοµένου οτι οι ριβοσωµικές πρωτείνες ευρίσκονται σε ισοµοριακη αναλογία το ερώτηµα που προκύπτει είναι µε ποιο τρόπο γίνεται η ρύθµιση στις περπτώσεις πού γίνεται κωδικοποίηση από δύο γονίδια Η πλέον γρήγορη βέβαια απάντηση είναι οτι στις πρωτείνες πού εχωµε κωδικοποίηση από δύο γονίδια εχωµε µικρότερη εκφραση

Η ριβοσωµική πρωτείνη S1 κωδικοποιείται από δύο γονίδια ηµιουργία ελλειψης σε ενα εκ των δύο αντιγράφων γονιδίων τα οποία κωδικοποιούν για την S1 εχει σαν συνέπεια µικρότερη παραγωγή m-rna για την συγκεκριµένη πρωτείνη πού οδηγεί σε ελλειψη ριβοσωµάτων και τελικά σε θάνατο Το συµπέρασµα πού βγαίνει είναι οτι καθε ενα από δύο αντίγραφα του γονιδίου συνεισφέρει µόνο εν µέρει στο σύνολο του m-rna που κωδικοποιεί για την συγκεκριµένη πρωτεϊνη

O Warner και οι συνεργάτες του εκαναν ενα πείραµα εισήγαγαν στο γονιδίωµα των ζυµοµυκήτων πρόσθετα αντίγραφα γονιδίων που κωδικοποιούσαν για ριβοσωµικές πρωτείνες ιεπίστωσαν οτι Οταν εισήγαγαν 10-20 αντίγραφα τωνγονιδίωνπου κωδικοποιούσαν για τις L3 και L29 που υπήρχαν σε ενα αντίγραφο τότε εµφανιζόταν µια αύξηση 10-20 φορές στο mrna που κωδικοποιεί για τις συγκεκριµένες πρωτεϊνες Όταν έκαναν εισαγωγή 10 αντιγράφων γονιδίων για την S10 που βρίσκεται σε δύο αντίγραφα η µεταγραφή για την συγκεκριµένη πρωτεΐνηαυξανόταν µόνο κατά πέντε φορές Απο τα παραπάνω βγαίνει το συµπέρασµα οτι ο σακχαροµύκητας αντιδρά στην αύξηση του περιεχοµένου σε γονίδια απλά χαµηλώνοντας την ταχύτητα µεταγραφής

Εκτός από τον έλεγχο στο µεταγραφικό επίπεδο για την ρύθµιση της σύνθεσης των ριβοσωµικών πρωτεινών φαίνεται να υπάρχει και ρύθµιση στο µεταφραστικό ο οποίος και συνεισφέρει ουσιαστικά στην εξισορρόπηση της σύνθεσης των ριβοσωµικών πρωτεινών Η συσσώρευση των µηνυµάτων για µια συγκεκριµένη ριβοσωµική πρωτεΐνη που προκύπτει κατά την µεταγραφή άλλες φορές επηρεάζει την σύνθεση της ίδια ή άλλης πρωτεΐνης άλλες όµως φορές οδηγεί σε µη ανιχνεύσιµη αύξηση. Οι λόγοι δεν είναι γνωστοί αλλά σχετίζονται µε την σταθερότητα που έχει το µήνυµα που κωδικοποιεί για την κάθε ριβοσωµική πρωτεΐνη Από τις επιδράσεις που ασκούνται στην 3 και την 5 µη µεταφραζόµενη περιοχή Με την σταθερότητα αυτών καθ εαυτών των ριβοσωµικών πρωτεινών Στον τρόπο κατανοµής του µηνύµατος που κωδικοποιεί για µια ριβοσωµική πρωτεΐνη µεταξύ µικρών και µεγάλων πολυσωµάτων