14
том. Из данных РСА извлечена информация о тепловой подвижности (темпера-
турной флуктуации) отдельных нуклеотидов тРНК (см. рис. 1.2, в). Повышен-
ная подвижность акцепторного конца и антикодона необходима для осуществ-
ления акцепторной и адапторной функций тРНК.
К 2010 г. установлена пространственная структура 20-ти тРНК, различаю-
щихся по специфичности и происхождению, в свободном виде или
в комплек-
сах с разными белками [2, 3, 7]. Их трехмерные структуры, стабилизируемые
взаимодействиями консервативных и полуконсервативных нуклеотидов, похо-
жи, но не идентичны; различия обусловлены нуклеотидной последовательно-
стью, длиной варьирующих районов цепи, связанными лигандами и, возможно,
другими факторами. Многочисленные исследования структуры тРНК в раство-
ре с помощью набора взаимодополняющих методов (ядерный магнитный резо-
нанс, спектроскопия, флуоресценция, электронная микроскопия, динамическое
двойное лучепреломление, гидродинамические методы, химическая модифика-
ция, изотопный обмен, нуклеазный гидролиз и др.) были начаты до установле-
ния первичной и трехмерной структур. Их результаты обобщены в ряде обзоров
[1, 2, 8]. В целом, наблюдается полное соответствие данных РСА и исследова-
ний в растворе для одной и той
же тРНК. Работы двух последних десятилетий,
выполненные с использованием синтетических фрагментов тРНК, содержащих
минорные компоненты, и синтезированных in vitro тРНК-транскриптов (с ис-
пользованием РНК-полимеразы фага Т7 и синтетических ДНК-матриц, несу-
щих последовательность тРНК), содержащих только 4 канонических нуклеоти-
да, направлены на изучение конформационной динамики тРНК и ее функцио-
нальной значимости
. Для различных тРНК показано, что модифицированные
основания в антикодоновой и Т-ветвях стабилизируют локальную структуру.
Так, конформационная стабильность нуклеотидов в положениях 34 и 37 анти-
кодоновой петли важна для обеспечения точности кодон-антикодонового взаи-
модействия в рибосоме. ЯМР-исследования структуры дуплексов, имитирую-
щих акцепторную ветвь разных тРНК, показали, что природа основания в
по-
ложении 73 определяет конформацию одноцепочечного 3′-конца и его подвиж-
ность, необходимую для аминоацилирования. По данным моделирования моле-
кулярной динамики для природной дрожжевой тРНК
Asp
вторичные и третичные
пары оснований устойчивы, тогда как тройки оснований склонны к образова-
нию альтернативных водородных связей и вследствие этого структурно ла-
бильны. Благодаря неустойчивости некоторых третичных связей между D- и Т-
петлями структура тРНК обладает достаточной степенью молекулярной под-
вижности, которая позволяет менять расстояние между нуклеотидами двух не-
прерывных спиралей.
На основании гидродинамических исследований предпо-
лагается, что конформационные изменения тРНК могут быть обусловлены из-
менением геометрии связывания молекул воды и дегидратацией макромолеку-
лы. Молекулы воды составляют, таким образом, неотъемлемую структурную
часть тРНК, необходимую для ее функционирования.
С помощью РСА и исследований в растворе показано, что немодифициро-
ванные тРНК-транскрипты и природные
тРНК имеют очень похожую про-
странственную структуру. Однако третичная структура транскриптов сущест-