1. Инициация трансляции.
Необходимы: рибосомные субчастицы, мРНК, инициаторная аминоацил-тРНК (метионил-тРНК, формилметионил-тРНК), инициирующий кодон в мРНК (АУГ), белковые факторы инициации, кэп-узнающий фактор, ГТФ, Mg2+.
Образуется инициаторный комплекс путем присоединения белковых факторов, формилметионил-тРНК и ГТФ к 30S субчастице, к которой комплементарно антикодону формилметионил-тРНК присоединяется мРНК при участии кодона АУГ. После этого высвобождается белковый фактор и оставшийся комплекс присоединяет 50S субчастицу, образуя активную (транслирующую) 70S рибосому. У данной рибосомы свободен аминоацильный центр, способный реагировать с аминоацил-тРНК, соответствующей кодону мРНК (рис. 4). Группа рибосом вместе с мРНК образуют полирибосому или полисому, что увеличивает скорость синтеза белка.
|
Рис. 4. Образование транслирующей рибосомы . |
2. Элонгация трансляции.
Большая субчастица рибосомы содержит два центра для связывания тРНК: аминоацильный (А) и пептидильный (П). В элонгации участвуют также белковые факторы (рис. 5).
Процесс элонгации делят на 3 этапа:
- узнавание кодона и связывание аминоацил-тРНК;
- образование пептидной связи;
- транслокация.
|
Рис. 5. Элонгация трансляции.
|
I этап. В свободный аминоацильный центр рибосомы доставляется аминоацил-тРНК в соответствии с кодоном мРНК. Участвует фактор элонгации. Затраты энергии компенсируются ГТФ. В итоге в транслирующей рибосоме в пептидильном центре находится формилметионил-тРНК, в аминоацильном центре - аминоацил-тРНК (первая аминокислота после метионина).
II этап. Происходит перенос остатка метионина с метионил-тРНК на аминогруппу новой аминоацил-тРНК. Протекает реакция транспептидирования, фермент - пептидилтрансфераза. В цитозоль из пептидильного центра высвобождается метионил-тРНК. В аминоацильном центре образуется дипептидил-тРНК, а пептидильный центр освобождается.
III этап. Образовавшаяся дипептидил-тРНК переносится с аминоацильного на пептидильный центр. Для этого рибосома передвигается на один кодон относительно мРНК в направлении 5’ - 3’ при участии фермента пептидилтранслоказы. Используется энергия ГТФ. Дипептидил-тРНК занимает пептидильный центр, а аминоацильный центр освобождается и принимает новую аминоацил-тРНК, соответствующую кодону мРНК - образуется трипептидил-тРНК и т.д.
При синтезе каждой пептидной связи тратится 2 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ.
3. Терминация трансляции.
Необходимы: терминирующие кодоны (УАА, УАГ, УГА), факторы терминации (рилизинг-факторы). Для терминирующих кодонов отсутствуют соответствующие им тРНК. Когда в рибосому поступает терминирующий кодон, к нему присоединяется фактор терминации. Меняется специфичность пептидилтрансферазы, происходит гидролиз связи между синтезированным пептидом и последней тРНК, и освобождается белок. Расходуется энергия ГТФ.
3.2.2. Постсинтетическая модификация белка
Во многих случаях белки синтезируются в виде предшественников – биологически неактивных молекул. Их функциональная активность проявляется в результате превращений, называемых постсинтетической или посттрансляционной модификацией (процессинг).
Примеры посттрансляционной модификации белков:
- протеолитическое отщепление N-концевого формилметионина или метионина;
- отщепление сигнальных пептидов;
- частичный протеолиз;
- посттрансляционная модификация белков по аминокислотным радикалам: - ковалентное присоединение простетической группы, метилирование радикалов лизина и аргинина, ацетилирование N-концевой аминокислоты, фосфорилирование гистонов и негистоновых белков хроматина, гидроксилирование радикала пролина; присоединение олигосахаридных фрагментов (гликозилирование) к радикалам аспарагина, серина и треонина и т.д.
Выбор правильной структуры белка происходи при участии белков шаперонов. Гидрофобные участки на поверхности глобулы шаперонов-70 взаимодействуют с гидрофобными участками синтезированной цепи, защищая ее от неравильных взаимодействий с другими белками цитозоля. Шапероны-60 участвуют в исправлении пространственной структуры неправильно свернутой или поврежденной цепи.
Мутации в шапероне, входящем в состав хрусталика глаза, приводят к помутнению хрусталика из-за агрегации белков и развитию катаракты.