Механізм і етапи трансляції - Мурза

Механізм і етапи трансляції

Власне трансляція відбувається в рибосомах та включає три стадії:

1. Ініціація: освіта ініціюючого комплексу, який включає метіонін-Трнки (ініціює), мРНК і рибосомальні білки. Комплекс складається з 40S і 60S субодиниць, об'єднаних в 80S-рибосом. Цілісна рибосома має аміноацільний (А-сайт) та пептідільний ділянку (Р-сайт). Перший відповідає за зв'язування аміноацил-тРНК, а другий - за зв'язування зростаючої поліпептидного ланцюга.

До складу ініціюючого комплексу входить мРНК, яка на 5'-кінці має 7-метілгуанозіновий «кеп». Починаючи з кепа, рибосома рухається по мРНК і сканує один кодон за іншим, поки не наткнеться на який ініціює (стартовий) кодон AUG. мРНК орієнтується таким чином, щоб навпроти пептідільний сайту рибосоми розміщувався ініціює кодон AUG (кодує метіонін). Ініціює метіонінових тРНК (мет-Трнки) поставляє в рибосому першу амінокислоту - метіонін, який стає N-кінцевий амінокислотою для більшості еукаріотичних білків (у прокаріот це формілметіонін). Для формування ініціюючого комплексу необхідна присутність фактора eIF2 і більше десяти інших факторів ініціації трансляції (eIF1, eIF3, eIF4, eIF6 та інших). Роль факторів ініціації різна. Так, фактор eIF3 перешкоджає об'єднанню субодиниць рибосом у відсутності мРНК; фактор eIF2 розпізнає инициирующую мет-Трнки і поставляє енергію для ініціації, розщеплюючи ГТФ; фактор eIF4A розкручує мРНК і дозволяє рибосоми рухатися по ній; фактор eIF4E розпізнає кеп. Завдяки взаємодії між рРНК і мРНК остання правильно фіксується на рибосомних частинках, що сприяє ініціації.

2. Елонгація. Суть елонгації полягає у виникненні пептидних зв'язків між залишками амінокислот з утворенням поліпептидного ланцюга, в якій послідовність амінокислот відповідає послідовності кодонів в мРНК. Елонгації потребує енергії ГТФ і факторах елонгації - EF1 і EF2.

Елонгація починається після того, як мет-Трнки займе пептідільний центр рибосоми. У вільний аміноацільній сайт рибосоми можуть надходити будь-які аміноацил-тРНК, але залишається в ньому лише та, антикодон якої комплементарний кодону на мРНК. В результаті метіоніл-тРНК і другий аміноацил-тРНК зближуються між собою, а пептіділтрансфераза (точніше пептидилтрансферазної центр), каталізує утворення пептидного зв'язку між ними. Зауважимо, що пептидилтрансферазної центр є рибозімом і утворюється як рибосомальної РНК (28S рРНК), так і білками великої субодиниці рибосом. Після утворення пептидного зв'язку з другої амінокислотою вивільняється мет Трнки і відбувається транслокація (переміщення) утвореного дипептида (дипептидил-тРНК) з аміноацільного сайту в пептідільний. Процесу потрібна енергія ГТФ і фактор елонгації ЕF2. В результаті транслокації звільняється аміноацільній сайт, в який надходить нова аа-тРНК, антикодон якої комплементарний чергового кодону на мРНК, а пептіділтрансфераза нарощує ланцюг білка ще на одну амінокислоту за такою схемою:

Пептидил-тРНК (1) + аміноацил-тРНК (2)> тРНК (1) + пептіділаміноаціл- тРНК (2).

Цей конвеєр працює безперервно до того моменту, поки на мРНК не з'являться терминирующего кодони (UAA, UGA, UAG).

3.Термінація трансляції. Поява терминирующего кодонів на мРНК

сприяє завершенню трансляції, оскільки цим кодонам не відповідає жодна з аа-тРНК. З цими кодонами зв'язуються фактори термінації (eRF1 і eRF2), які стимулюють гідролазних активність пептідільний центру. Від новоствореного пептиду відщеплюється тРНК, і він відокремлюється від пептідільний центру. Рибосома дисоціює на дві субодиниці, а мРНК гідролізується на вільні мононуклеотиди.

Полісоми (полірібосоми). В трансляції мРНК можуть брати участь кілька рибосом. Як тільки перша рибосома залишає ініціює кодон на мРНК, він стає доступним для іншого рибосоми і т.д. Тому на одну ланцюг мРНК може бути нанизано 5 6 рибосом. Конвеєрний характер трансляції істотно підвищує швидкість синтезу білка.

Інгібітори трансляції у прокаріотів: стрептоміцин блокує стадію ініціації; тетрациклін - зв'язування аміноацил-тРНК з рибосомами, хлорамфенікол - пептидилтрансферазної активність, еритроміцин - процес транслокації. Циклогексимід гальмує пептидилтрансферазної активність у еукаріот, а пуромицин конкурує з аміноацил-тРНК за аміноацільній сайт рибосоми. Інгібітором трансляції є дифтерійний токсин. А-фрагмент токсину має активність АДФ-рібозілтрансферази і переносить АДФ-рибозу з НАД на фактор елонгації eEF2, інактівіруя його. Інтерферони - білки, які продукуються лімфоцитами при зараженні організму вірусами, активують протеїнкінази, фосфорилюється фактор ініціації eIF2 і інактивують його. Блокується синтез вірусних і клітинних білків, настає загибель інфікованих клітин, ніж попереджається поширення вірусу.

4 Нематрічний синтез поліпептидів. У клітці може відбуватися синтез поліпептидів і без участі мРНК і рибосом. Він здійснюється двома шляхами. Перший: синтез з амінокислот за участю мультиферментних комплексів. Так синтезується глутатіон, пептидная частина пептідогліканов бактеріальної стінки, антибіотик граміцидин, рилізинг-фактори гіпоталамуса і інші невеликі пептиди. Другий: нарізування пептидів з довшою поліпептидного ланцюга спеціальними протеазами. Так з білка-попередника проопиомеланокортина синтезуються липотропини, меланоцітстімулірующій гормон, кортикотропін, ендорфіни і енкефаліни.