Трансляция

Трансляция – процесс синтеза полипептидной цепи на основе мРНК.

В процессе синтеза белка участвуют три основных типа РНК:

1. Матричная РНК, или информационная, синтезируется на ДНК-матрице и переносит информацию о нуклеотидной последовательности ДНК к частицам в цитоплазме, известным как рибосомы, где происходит синтез белка.

2. Транспортная РНК переносит аминокислоты к рибосомам, где протекает синтез белка.

3. Рибосомная РНК – структурная и функциональная часть рибосомы.

Обычно выделяют 3 этапа трансляции: инициацию, элонгацию, терминацию.

1. Инициация – первая фаза трансляции, в процессе которой с информационной РНК связываются рибосома и особая инициирующая транспортная РНК

2. Элонгация – этап, на котором происходит строительство полипептидной цепи. Очередность присоединяемых аминокислот определяется очередностью кодонов.

3. Терминация – остановка трансляции, по достижении рибосомы стоп-кодона.

Считывание мРНК начинается с кодона AUG, который обозначает 5’-конец кодирующего участка мРНК.

Далее трансляция продолжается в направлении 5’- 3’ кодон за кодоном до тех пор, пока не достигнет стоп-сигнала.

Особенности трансляции на рибосомах:

1. Синтез белка в клетке всегда протекает на рибосомах

2. При синтезе белка рибосома:

• правильно ориентирует мРНК и тРНК и белковую цепь, обеспечивая прочтение генетического кода

• катализирует образование пептидных связей между аминокислотами

• перемещаясь по мРНК обеспечивает синтез белка

3. Скорость синтеза: около 400 аминокислот за 10 сек.

4. Молекулярные основы наследственности: генетический код и его свойства.

Правила перевода последовательности нуклеотидов в аминокислотную последовательность – так называемый генетический код были расшифрованы в конце 60-х годов. Каждый триплет нуклеотидов – кодон определяет включение одной аминокислоты. Особенности генетического кода:

• все аминокислоты, кроме двух кодируются более чем одним кодоном

• сигналом остановки синтеза белка служат 3 кодона:

UAA, UAG, UGA (стоп-кодоны)

• кодон AUG является стартовым кодоном и кодирует аминокислоту метионин

• код устроен так, что при замене нуклеотидов в кодоне в белок включается родственная аминокислота

• в кодонах кодирующих одну аминокислоту, наиболее часто варьирует третий нуклеотид

5. Молекулярные основы наследственности: генная инженерия: методы достижения, проблемы, трансгенез.

Интенсивными исследованиями в области молекулярной генетики к началу 70-х годов прошлого столетия были созданы предпосылки к развитию работ в области генной инженерии. К этому времени наметились основные элементы стратегии, включающие:

• выделение отдельных генов и их консервацию;

• введение в ядро клетки чужеродных генов;

• обеспечение эффективной экспрессии введенных генов в чужеродном геноме.

Методы: Непосредственный перенос гена в чужеродный геном получил название генетическая трансформация. Система, обеспечивающая такой перенос, получила название вектор: Плазмидные вектора, Вирусные векторы.

Безвекторные системы: Генная пушка, Метод электропорации, Микроинъекции, Использование “агентов слияния”.

Метод электропорации.

Это один из методов прямого введения ДНК в клетку. Растительные клетки погружают в среду с находящейся в ней чужеродной ДНК. Через эту среду пропускают ( доли секунды ! ) электрический ток с напряжением 250-300 В. Через расширившиеся поры ядерной мембраны чужеродная ДНК проникает в ядра и включается в хромосомы.

Микроинъекции.

С помощью микроигл (наружный диаметр 2 мкм) чужеродную ДНК вводят в ядра клеток, закрепленных на стекле при помощи полилизина.

Использование “агентов слияния”.

В качестве “агентов слияния” используют положительно заряженные сферы липидов (липосомы), которые обволакивают векторную ДНК, защищая ее от действия нуклеаз. Находящаяся в липосомах ДНК проникает с их помощью в растительные клетки (механизм изучен недостаточно) и включается в геном.

Трансгенные формы растений.

Создание первых трансгенных растений датируется 1983 г. (США, Германия). К 1997 году были получены трансгенные растения, относящиеся к 48 видам и число их нарастает с каждым годом. Основные направления в создании трансгенных растений следующие:

• создание растений, устойчивых к энто- и фитопатогенам

• создание растений, устойчивых к гербицидам, к засолению почв и т.п.

• изменение качества прдукции растений (к-во волокна, увеличение срока хранения плодов, повышение содержания витаминов и сахара в семенах и плодах)

• создание растений-фабрик для производства специфических веществ и лекарств

Трансгенные растения, полученные в разных странах (Цильке, 2001).

Культура	Измененный признак	Фирма, год
Томат	Сохраняемость формы плода при созревании (FlavrSaмr)	Galgene, Zeneca, Monsanto, 1994-1996
Томат	Устойчивость к грибным болезням	MOGEN, 1996-1997
Кукуруза	Устойчивость к вредителям	Ciba Seeds, Monsanto, 1995
Хлопчатник	Устойчивость к вредителям	Monsanto, 1995
Хлопчатник	Устойчивость к гербицидам	Monsanto, Du Pont, 1995-1996
Картофель	Устойчивость к колорадскому жуку	Monsanto, 1996
Соя	Устойчивость к колорадскому жуку	Agr Evo, 1996
Соя	Устойчивость к гербицидам	Monsanto, 1995-1996
Рис	Устойчивость к вирусам	NARC, Plant Tech., 1994-1995
Рапс	Измененный состав жирных кислот	Calgene, 1995-1996

Следует иметь ввиду, что до сих пор нет однозначного ответа на вопросы:

• каковы экологические последствия введения в культуру растений с вирусными и бактериальными генами?

• вредна или нет прдукция трансгенных растений для организма человека и животных?

• нарушат ли возделываемые трансгенные растения при горизонтальном переносе пыльцы эволюционно сформировавшуюся стабильность растительных и почвенных биоценозов на нашей планете?

• насколько велика опасность появления новых мутантов энто- и фитопатогенов?

На все эти вопросы необходимы незамедлительные ответы, так как по имеющимся данным площади под посевами трансгенных растений постоянно (благодаря усилиям фирм типа Monsanto) увеличиваются. И если в 1996 г. они составляли около 1.7 млн.га, то в 2000 году уже 44.2 млн га.