3.3.7. Инициация трансляции
Инициация трансляции – этап биосинтеза белка, в процессе кото- рого образуется инициирующий комплекс. Его образование проходит в несколько этапов (рис.146):
1 – малая субъединица рибосомы (40S - у эукариот и 30S - у прокариот) соединяется с ферментами, каталитирующими инициацию трансляции: факторами инициации IF-1, IF-2, IF-3 у прокариот и eIF-1, eIF-2, eIF-3 у эукариот;
2 - малая субъединица рибосомы в комплексе с факторами инициа- ции связывается пиримидинбогатым участком 3′-конца своей 16S-рРНК у прокариот и 18S-рРНК у эукариот с мРНК на участке, который называется последовательностью Шайна-Дельгарно у прокариот (5′-АГГАГГ-) и последовательностью Козак (5′-нетранслируемый участок ) у эукариот (5′-АССАУГГ-);
3 - к инициирующему кодону мРНК АУГ в комплексе мРНК–малая субъединица присоединяется первый комплекс тРНК- аминокислота. Так как, кодону АУГ соответствует аминокислота формил- метионин у прокариот и метионин у эукариот, то, следовательно, первым аминоацил-тРНК для всех белков у прокариот будет фМет-тРНКфМет, у эукариот – это Мет-тРНКМет (см. П-центр). Образовавшийся комплекс: малая субъединица-мРНК-фМет-тРНК-факторы инициации (IF1,2,3) является инициирующим комплексом трансляции;
В процессе образования инициирующего комплекса участвуют внерибосомные белки – инициирующие факторы:
1 – еIF-3 (IF-3 у прокариот) связывается с малой субъединицей, предотвращая ее преждевременное соединение с большой субъединицей и, тем самым, открывая возможность связывания мРНК;
Рис.146. Процесс образование инициирующего комплекса (Из: Клаг,2009).
2 – еIF-2 (IF-2 у прокариот) обеспечивает связывание аа-тРНК в комплексе с ГТФ с рибосомой в её П-центре. После установки Мет-тРНКфМет в П-центре происходит удаление еIF-3 и еIF-2 из рибосомы; про- цесс сопровождается гидролизом ГТФ до ГДФ и освобождением неорга- нического фосфата;
3 - еIF-1 присоединяет новую молекулу ГТФ к Мет-тРНКфМет , тем самым заряжает еI-F2.
Таким образом, для образования инициирующего комплекса используется энергия одной макросвязи ГТФ.
После образования инициирующего комплекса к нему присоединяет- ся большая субъединица рибосомы (60S - у эукариот и 50S - у прокариот). Присоединение осуществляется за счет энергии ГТФ. После полной сборки рибосомы факторы инициации отсоединяются от рибосомы.
Эти процессы проходят в функциональных центрах рибосом. В рибосоме в собранном виде между субъединицами образуются небольшие углубления на контактирующих поверхностях. В них и располагаются все компоненты инициирующего комплекса.
Инициация трансляции начинается со связывания 5′-нетранслируе- мого участка мРНК (последовательность Шайна-Дельгарно у прокариот и последовательность Козак у эукариот) с комплементарной ему после- довательностью рРНК малой субъединицей рибосомы. Инициирующий кодон АУГ находится на уровне П-центра будущей рибосомы. Затем происходит связывание мет-тРНКфМет за счет взаимодействия ее анти- кодона с кодонам АУГ мРНК. Одновременно, Мет-тРНКфМет взаимо- действует с П-центром большой субъединицы, связывая ее с малой субъединицей. Образуется комплекс из малой , большой субъединиц, мРНК и Меt-тРНКфМет.
Некоторые мРНК являются полицистронными, то есть, содержат информацию о нескольких полипептидах. Каждый из полипептидов закодирован на отдельном участке мРНК-цистрона и имеет свой инициирующий и терминирующий кодоны.
По завершению инициации трансляции в П-центре рибосомы располагаются: инициирующий кодон мРНК (АУГ) и связанная с ним инициирующая Мет-тРНКфМет.