Адресование белков
Синтезированные пробелки (полипептиды) или сформировавшиеся зрелые белки должны быть правильно размещены в клетке или выделены из нее на экспорт. Распределением белков (направлением их по заданному адресу) управляют механизмы адресования белков. Эти механизмы достаточно сложны и для каждого белка имеют свои особенности. Однако, существуют и общие черты в процессах адресования различных белков.
В структуре полипептидной цепи выделяют сигнальный участок, который содержит условный адрес размещения данного белка. Функцию сигнального участка выполняет фрагмент аминокислотной последовательности белка. В зависимости от аминокислотного состава сигнального участка, белок направляется в какой-либо компартмент клетки. Например, неполярные аминокислотные остатки сигнального участка обеспечивают транспорт белка в липидный бислой мембран, полярные - способствуют распределению белка в цитоплазму клетки.
т
11
-
10
В образованной 80S рибосоме выделяют два участка (сайта): пептидильный (место, в котором осуществляется образование пептидных связей) - Р-участок и аминоацильный (место присоединения аа-тРНК) - А-участок. В завершение инициации мет-тРНК занимает область Р-участка, А-участок - свободен.
После этого начинается элонгация.
II Элонгация (продолжение трансляции) включает три последовательные фазы.
1) Присоединение к следующему кодону мРНК соответствующей ему аа-тРНК. Белковый фактор элонгации - 1 (ФЭ-1) образует комплекс с ГТФ и молекулой аа-тРНК, что обусловливает присоединение аа-тРНК к рибосоме (рис. 9).
Взаимодействие происходит в А-участке рибосомы и обеспечивается энергией ГТФ. Антикодон аа-тРНК комплементарно связывается с кодоном мРНК .
Рис. 9
2) Пептизация с формированием пептида в А-участке и освобождением Р-участка рибосомы от предыдущей аа-тРНК
Аминогруппа новой аа-тРНК (поступившей в А-участок) и карбоксильная группа предыдущей аа-тРНК (находящейся в Р-участке) образуют пептидную связь. Реакция обеспечивается пептидилтрансферазой - ферментом 60S рибосомы, который катализирует процесс образования пептидной связи, а также разрыв сложноэфирной связи между тРНК и аминокислотой Р-участка. При этом, растущий пептид в виде пептидил-тРНК оказывается в А-участке. В Р-участке находится тРНК, освободившаяся от аминокислоты, которая быстро покидает рибосому (рис. 10).
В
7
3) Транслокация. При транслокации происходит перемещение рибосомы (но не пептидил-тРНК) на один кодон в направлении 3`-конца мРНК. А-участок рибосомы становится свободным, а в Р-участке теперь находится пептидил-тРНК (осуществляется внутририбосомный переход пептидил-тРНК). Для транслокации необходимы: белковый фактор элонгации - 2 (ФЭ-2) и энергия ГТФ (рис. 11) .
8
Таким образом, освобождение А-участка делает возможным новый цикл элонгации с присоединением следующей молекулы аа-тРНК (аа2-тРНК, рис.12), соответствующей следующему кодону мРНК.
Когда в А-участке рибосомы появляется кодон мРНК, не имеющий смысла (нонсенс или терминирующий кодон), дальнейшее удлинение полипептидной цепи становится невозможным. Элонгация прекращается и наступает терминация
III Терминация. Терминирующий кодон распознается специальными белковыми факторами высвобождения (R-факторы, от англ.: to release - освобождать). Название данных факторов обусловлено тем, что в результате их действия из рибосомы высвобождаются полипептид, тРНК и мРНК. Гидролиз сложноэфирной связи между полипептидом и тРНК осуществляет фермент пептидилтрансфераза. На этапе терминации затрачивается энергия одной фосфатной связи ГТФ (рис. 13).
Существуют механизмы повышения эффективности трансляции.
- Многократная трансляция на рибосоме одной и той же мРНК. Матричный полинуклеотид может повторно использоваться для синтеза полипептидной цепи. Таким образом, несколько копий полипептида тиражируются с одной РНК-матрицы, что экономит ресурсы, требующиеся для синтеза мРНК.
-
9