8.2.7. Матричная рнк

После созревания, мРНК выходят через поры в ядерной мембране в цитоплазму клетки, где происходит непосредственно синтез белка – трансляция. Время от начала синтеза мРНК до ее выхода в цитоплазму составляет не менее 10 минут.

Зрелая мРНК содержит информацию не только о последовательности аминокислот в определенном белке, но также информацию, определяющую ее поведение в клетке: активность, время жизни и условия, при которых будет синтезирован белок. Последовательность аминокислот в белке закодирована в виде линейной последовательности нуклеотидов. Дополнительная информация в мРНК закодирована как в виде определенных нуклеотидных последовательностей в нетранслируемых областях НТО (специфических нуклеотидных последовательностях на обоих концах молекулы мРНК, называемых, соответственно, 5`- и 3`-НТО), так и в форме пространственных структур, которые образуют мРНК.

Эукариотические мРНК достаточно стабильны. Время их жизни составляет несколько часов и даже суток. Время жизни мРНК в клетке и момент их гибели запрограммированы последовательностями нуклеотидов в их 3-НТО. Эти последовательности узнаются специальными белками, которые, связываясь с мРНК, вызывают ее гибель.

§8.3. Трансляция

После проникновения в цитоплазму, мРНК локализуется в определенной области клетки. Окончательную локализацию обеспечивает продукт специального гена — белок, узнающий последовательность нуклеотидов, кодирующих положение мРНК.

Следует отметить, что активная трансляция мРНК происходит только в местах их специфической локализации. При переходе мРНК в другие области клетки трансляционная активность подавляется в результате связывания с мРНК специальных белков – репрессоров.

В синтезе белка на мРНК принимают участие:

1) короткие транспортные тРНК, состоящие из ~70 нуклеотидов. Каждая тРНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяются определенные аминокислотные остатки, необходимые для синтеза белка, и адапторный (от лат. adapto – приспособляю) конец, состоящий из тройки нуклеотидов, комплементарных определенному кодону мРНК. Этот триплет называется антикодоном. Каждый антикодон определяет соответствующий аминокислотный остаток, который переносит данная тРНК.

2) аминоацил-тРНК-синтетазы — ферменты, активирующие аминокислоты и связывающие их с тРНК.

3) рибосомы, играющие основную роль в синтезе белка. Рибосомы состоят из двух субъединиц: большой и малой (диаметром (15  35) нм), находящихся в цитоплазме в диссоциированном состоянии и соединенных только слабыми нековалентными связями. Субъединицы образуются нуклеопротеидами, состоящими из нескольких молекул РНК и большого числа рибосомных белков. Рибосома выполняет следующие функции:

— принимает кодированную генетическую информацию от ДНК в виде последовательности нуклеотидов в мРНК и расшифровывает ее;

— осуществляет взаимодействие мРНК с тРНК и катализирует образование связей между аминокислотными остатками;

— передвигает, как механическая молекулярная машина, цепь мРНК и молекулы тРНК.

Таким образом, рибосома выполняет одновременно генетические, ферментативные и механические функции.

4) факторы трансляции – семейство белков, которые не входят в рибосому, но взаимодействуют с ней на разных этапах трансляции.

5) факторы инициации, которые обеспечивают, во первых, начало процесса трансляции (объединение рибосомы и мРНК), а во вторых, взаимодействие кодона АУГ на рибосоме со специальной инициирующей тРНК.

6) факторы элонгации, обеспечивающие связывание антикодонов, заряженных тРНК с соответствующими кодонами мРНК на рибосоме и продвижение рибосомы вдоль цепочки мРНК.

7) факторы терминации — специальные белки, опознающие кодоны-терминаторы UAA, UAG, UGA.

Трансляция каждой молекулы мРНК рибосомой разделяется на три последовательные стадии: инициацию, элонгацию (от лат. elongation – удлинение) полипептидной цепи и терминацию (завершение, окончание). Цепь мРНК транслируется (считывается) в направлении от 5-конца к 3-концу (рис.8–7).