11.Етапи та механізми трансляції (біосинтезу білка) в рибосомах: ініціація, елонгація та термінація.

Процес трансляції в клітинах еукаріотів

1. Ініціація трансляції.

Передумовою для початку функціонування рибосомальної білоксинтезуючої системи є утворення ініціюючого комплексу, до складу якого входять:

– субодиниці 40s та 60s, сполучені між собою у 80s-рибосому; цілісна рибосома має дві структурні ділянки для зв’язування в процесі трансляції молекул тРНК, навантажених аміноацильними залишками: аміноацильну (А-) ділянку (А-сайт) та пептидильну (П-) ділянку (П-сайт), перша з яких в ході трансляції є сполученою з аміноацил-тРНК, а друга — з пептидил-тРНК;

– мРНК, що має обов’язково 7-метилгуанозиновий “кеп” на 5'-кінці; мРНК зв’язується з рибосомою таким чином, що напроти її п-ділянки розміщується ініціюючий кодон— AUG, який відповідає, за таблицею генетичного коду, амінокислоті метіоніну— ініціюючій амінокислоті (та взаємодіє з антикодоном мет-тРНКi );

– мет-тРНК — особливий тип тРНК, що акцептує та поставляє в рибосому (спочатку — на П-сайт) першу, ініціюючу амінокислоту — метіонін, зв’язування мет-тРНКi з 40s-субодиницею рибосом вимагає участі фактора ініціації eIF-2. Таким чином, метіонін стає N-кінцевою амінокислотою для більшості еукаріотичних білків, його відщеплення з N-кінця можливе на стадії посттрансляційної модифікації пептиду. У прокаріотів першою, ініціюючою, амінокислотою є модифікований метіонін — формілметіонін, що надходить у рибосому у вигляді формілметіоніл-тРНК;

– білкові фактори ініціації (eIF-1, eIF-2, eIF-3 тощо — всього на даний час відомо до десяти факторів ініціації); зокрема, утворення цілісної 80s-рибосоми з субодиниць та її стабілізація вимагають присутності факторів ініціації eIF-3, eIF-4Ста eIF-6;

– коферменти ГТФ та АТФ, що забезпечують енергією різні етапи ініціації.

2.Елонгація поліпептидного ланцюга.

Суто елонгація полягає в утворенні пептидних зв’язків між амінокислотними залишками, що зв’язані через відповідні тРНК з А- та П-ділянками транслюючої рибосоми.

Передумовою початку елонгації є зв’язування з А-сайтом рибосоми 2-ї амінокислоти, сполученої з тРНК. Ця 2-га амінокислота відповідає (за генетичним кодом) кодону мРНК, який послідовно йде за ініціюючим (тобто AUG) кодоном.

Пептидилтрансферазна реакція

Утворення пептидного зв’язку між 1-ю та 2-ю амінокислотою, що зв’язані через свої тРНК з П- та А-сайтами рибосоми, відповідно каталізується ферментом пептидилтрансферазою. Пептидилтрансферазна активність пов’язана з 50s-субодиницею прокаріотів та 60s-cубодиницею еукаріотів. Ця ж пептидилтрансферазна реакція реалізує і подальші етапи елонгації, коли з П- та А-сайтами рибосоми сполучені, відповідно, пептидил-тРНК (містить “n” аміно- кислотних залишків) та певна наступна (“n + 1”) амінокислота. У ході пептидилтрансферазної реакції відбувається перенос пептидного фрагменту (що зв’язаний через відповідну тРНК з П-сайтом) на амінокислоту (що зв’язана через тРНК з А-сайтом) таким чином,що в результаті реакції новий пептид,який утворився, стає зв’язаним з А-сайтом рибосоми. тРНК, що була первинно сполу- чена з П-сайтом, вивільняється

Реакція транслокації

Після утворення пептидного зв’язку відбувається переміщення подовженого пептиду, сполученого з тРНК (пептидил-тРНК), з А-сайту в П-сайт — процес транслокації. Водночас відбувається переміщення рибосоми впродовж ланцюга мРНК вправо. У результаті цього навпроти А-сайта рибосоми розміщується новий (n + 2)-й кодон мРНК, який відповідає наступній — (n + 2)-й амінокислоті, що у вигляді тРНК-комплексу може займати відповідне місце на рибосомі. У транслокації бере участь білковий фактор елонгації eEF-2. Енергетичні потреби транслокації забезпечуються ГТФ-азною реакцією розщеплення ГТФ до ГДФ.