Вопрос 70. Полипептидный синтез. Трансляция.
Полипептидный синтез или трансляция мРНК.
Это синтез белка на рибосомах, направляемый матрицей мРНК. При этом информация переводится с четырехбуквенного алфавита нуклеиновых кислот на двадцатибуквенный алфавит аминокислотных последовательностей полипептидных цепей.
20 аминокислот, входящие в состав белка, по своему химическому составу делятся на следующие группы.
Положительно заряженные (основные): аргинин, гистидин, лизин.
Отрицательно заряженние (кислые) : аспарагиновая к-та, глутаминовая кислота.
Нейтральные неполярные: аланин, глицин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, пролин, фенилаланин, триптофан.
Нейтральные полярные: аспарагин, глутамин,серин, тирозин, треонин, цистеин.
Синтез белка – сложный процесс. Он проходит на матрице мРНК с участием множества РНК рибосом и белковых ферментов и состоит из трех стадий(рис.1,13А,13Б).
Первая стадия – активизация определенной аминокислоты и соединение ее с тРНК-синтетазой и молекулой пирофосфата. Для каждой аминокислоты образуется свой молекулярный комплекс с ферментом(серин- серилацил-АМР, валин – валилацил-АМР и т.п.).
Вторая стадия – образование пептидных связей между отдельными аминокислотами. Это происходит с участием рибосом. Рибосома присоединяется к 5- концу молекулы мРНК и считывает информацию от 5-конца к 3-концу, начиная от стартового кодона. Кодоны мРНК распознаются по очереди, и тРНК приводят к ним соответствующие аминокислоты.
Третья стадия-трансляция. Ее одновременно производят две тРНК. Транспортные тРНК , несущие аминокислоту, внутри рибосомы связываются своими антикодонами с соответствующими кодонами мРНК. В результате в процессе синтеза цепочка аминокислот выстраивается в соответствии с закодированной информацией, находящейса на мРНК.
Под воздействием спец.факторов рибосомы между аминокислотами возникают прочные пептидные связи и формируется аминокислотная (ферментатная) цепочка. Когда рибосома доходит до стопкодона, синтез белковой молекулы прекращается и она отделяется от рибосомы. Освободившаяся мРНК и рибосома могут снова вовлекаться в процесс синтеза новой белковой молекулы. При значительной длине мРНК на ней одновременно могут работать несколько рибосом (полисомы), находящихся на разных стадиях синтеза соответствующего белка. После освобождения от рибосомы белковая молекула приобретает вторичную структуру, скручиваясь в альфа- или бета-спирали. Третичную структуру белки приобретают, когда отдельные спирали объединяются в глобулы. Четвертичную же белковую структуру представляют ассоциации нескольких глобул. Эти преобразования происходят с участием особых ферментов-шаперонов(рис.2).
Трансляция ДНК. Третий вид специализированного переноса генетической информации от ДНК непосредственно к белку удалось наблюдать только в лаборатории in vitro/ В этих условиях некоторые антибиотики(стрептомицин, неомицин), взаимодействующие с рибосомами, могут так изменять их свойства, что рибосомы начинают использовать в качестве матрицы вместо мРНК одноцепочечную ДНК, с которой последовательность оснований непосредственно переводится в аминокислотную последовательность синтезируемого полипептида.
Рис.1
Рис.2