9. Этапы трансляции (биосинтеза белка): инициация, элонгация, терминация. Субстраты, ферменты, факторы, энергия

Трансляция (синтез белка)– это механизм перевода генетической информации в фенотипические признаки.

1 этап – инициация – характеризуется тем, что 40 S рибосома связывается с 60 S рибосомой, образуя 80 S рибосому – рибосому эукариот с 2 активными центрами: Р – пептидильный, в котором находится мет-тРНК (метионин-тРНК) и А – аминоацильный центр, в область которого поступает первый смысловой кодон (мРНК).

2 этап – элонгация – включает три стадии:

1 стадия – это связывание аминоацил-тРНК (аатРНК) с другим участком связывания аа-тРНК на рибосоме, называемом А-участком при участии фактора элонгации EF1.

2 стадия – это пептидилтрансферазная реакция. Образуется дипептидил-тРНК. Метионин тРНК (мет-тРНК) переносится на α- аминогруппу аминокислоты (валина), находящейся в А-центре в составе аминоацил-тРНК (аа-тРНК), образуется дипептидил-тРНК. Пептидилтрансферазную активность проявляет рРНК большой субъединицы рибосомы.

3 стадия – перемещение рибосомы по мРНК. Пептидил тРНК перемещается из А участка в Р-участок, и одновременно рибосома перемещается к следующему аа-тРНК. Затем новая аминоацил-тРНК связывается со свободным А участком и начинается новый цикл реакции (используется энергия ГТФ), используется фактор элонгации EF2. Иными словами – дипептидил тРНК (мет-вал-тРНК) из А центра попадает в Р-центр, а в А центре оказывается следующий кодон.

3 этап - терминация– заключительный этап синтеза белка. Включение в А-центр стоп кодона (UAG, UGA, UAA) – это сигналы терминации, которые в молекуле тРНК считываются фактором освобождения. Образование функционально активных белков – происходит в результате посттрансляционных модификаций полипептидных цепей.

10. Посттрансляционные изменения белков.

Многие белки синтезируются в неактивном виде (предшественники) и после схождения с рибосом подвергаются постсинтетическим структурным модификациям. Эти конформационные и структурные изменения полипептидных цепей получили название посттрансляционных изменений. Они включают удаление части полипептидной цепи (частичный протеолиз), ковалентное присоединение одного или нескольких низкомолекулярных лигандов, связывание между собой субъединиц олигомерного белка, приобретение белком нативной конформации (фолдинг).

При частичном протеолизе, например, неактивные предшественники секретируемых ферментов – зимогены – образуют активный фермент после расщепления по определенным участкам молекулы. Наглядным примером последовательного протеолиза служит и образование активных форм инсулина или глюкагона из препрогормонов.

В ходе ковалентных модификаций структурные белки и ферменты могут активироваться или инактивироваться в результате присоединения различных химических групп: фосфатных, ацильных, метильных, олигосахаридных и др. Многочисленным модификациям подвергаются боковые радикалы некоторых аминокислот: в тиреоглобулине йодируются остатки тирозина, в факторах свертывания крови карбоксилируются остатки глутамата, в цепях тропоколлагена гидроксилируются остатки пролина и лизина.

У некоторых белков на N-конце имеются короткие последовательности гидрофобных аминокислотных остатков, которые называют сигнальными последовательностями. Эти участки играют важную роль в транспорте белков через мембраны. В процессе переноса через мембрану сигнальная последовательность отщепляется сигнальной пептидазой. В итоге белок приобретает функциональную активность, оказавшись в соответствующей органелле или вне клетки.

Существование посттрансляционной модификации расширяет возможности клеток в регуляции метаболизма. Изменения количества или активности ферментов, участвующих в модификации белков, приводят к снижению или увеличению концентрации последних, что отражается на скорости соответствующих процессов.