4. Биосинтез белка (трансляция)
Трансляция (лат. translatio – перевод) – синтез полипептидов по матрице и – РНК, который осуществляется на рибосомах.
Аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью транспортных РНК (т – РНК). Они состоят из 75 ÷ 95 нуклеотидов, напоминают из – за наличия шпилек лист клевера. На вершине листа – антикодон – последовательность из 3х нуклеотидов, комплементарная кодону и – РНК.
Вторичная структура т – РНК:
Акцепторный стебель: на 3' – конце - последовательность ЦЦА, к которой присоединяется «своя» аминокислота.
Четыре петли (за счет неспаренных нуклеотидов): нижняя– антикодоновая и две боковые, последние содержат модифицированные основания:
д
игидроуридин
(Д)
Д –
петля,
п севдоуридин (Ψ) пси – петля.
Между антикодоновой и псевдоуридиновой имеется небольшая дополнительная петля; количество нуклеотидов в ней варьирует от 3 до 21. Спаренные участки т – РНК консервативны.
Третичная структура т – РНК:
Две ветви располагаются перпендикулярно двум другим; антикодон и аминокислота максимально удалены друг от друга. Стабилизируется водородными связями.
В клетке должно быть 61 разных видов т – РНК, т. е. столько, сколько кодонов, кодирующих аминокислоты. На самом деле их не 61, а 40, т. к. в первом положении антикодона имеется необычное основание инозин, которое образует водородные связи с любым из трех нуклеотидов (А, Ц, У), когда они находятся в третьем положении кодона. Т. е. одна т – РНК может узнавать несколько кодонов - «синонимов», поэтому их не 61, а меньше.
С другой стороны, есть также несколько т – РНК, которые соединяются с одним и тем же кодоном. Они идут в плюс.
Аминоацил – т – РНК – синтетазы (их около 20) – ферменты, узнающие т – РНК и присоединяющие к ней «свою» аминокислоту, на это тратится энергия одной молекулы АТФ. Образуется аминоацил – т – РНК.
Синтез полипептида на рибосоме идет в 3 стадии:
1. Инициация: Сначала информационная РНК «узнает» малую субъединицу рибосомы (в ее лидерной последовательности у 5' – конца есть сайт связывания с рибосомой). Происходит их связывание в специфичном участке р – РНК. Далее – доставка первой аминокислоты (формилметионина) в пептидильный участок малой субъединицы рибосомы. Происходит объединение большой и малой субъединиц.
2. Элонгация: вход в аминоацильный участок следующей аминоацил – т-РНК, образование пептидной связи, выход в цитоплазму свободной т-РНК, перемещение рибосомы по и-РНК на один кодон.
3. Терминация (обрыв цепи), когда в рибосому поступают терминирующие кодоны: УАА, УАГ, УГА. Вместо т-РНК в аминоацильный участок рибосомы должен войти белок – фактор освобождения (releasing factor). Происходит распад рибосомы.
Роль заглавной буквы в словах – полипептидах играет формилметионин – измененная форма метионина. Когда синтез пептидной цепочки заканчивается, формилметионин отщепляется от нее.
Для увеличения «производительности» синтеза белка по одной молекуле и – РНК могут «ползти» сразу несколько рибосом, такая структура называется полисомой. Многие белки рибосомы играют не только структурную роль, но и каталитическую: в первой стадии участвуют инициирующие белки, в последней – рилизинг – фактор; имеются белки, катализирующие образование пептидной связи.