Глава 5. Терминация
После
присоединения последней аминокислоты
к полипептидной цепи наступает финальная
стадия белкового синтеза – терминация.
Терминация происходит при появлении одного из трёх стоп-кодонов мРНК, следующих непосредственно за триплетом нуклеотидов, кодирующих включение в полипептидную цепь последней аминокислоты.
К стоп-кодонам относятся триплеты нуклеотидов:
УАА (UAA);
УАГ (UAG);
УГА (UGA)
Стоп-кодоны не кодируют аминокислот и представляют собой так называемые бессмысленные (nonsense) кодоны.
При попадании в А-сайт рибосомы стоп-кодона начинают действовать три фактора терминации – RF1, RF2 и RF3 (release factors).
Под влиянием этих факторов происходит:
• диссоциация рибосомы;
• разъединение субъединиц, мРНК и последней тРНК, которые теперь вновь готовы участвовать в новом цикле синтеза нового белка.
Эукариотический фактор терминации eRF1, чья форма подобна форме тРНК, связывается с А-сайтом и непосредственно распознаёт стоп-кодон.
Подобно некоторым из факторов инициации и элонгации, фактор высвобождения eRF3 связан с ГТФ. Связывание комплекса (eRF3–GTP) c eRF1 и гидролиз ГТФ обеспечивают отделение полипептида от тРНК и завершение синтеза белка.
Бактерии, в отличие от эукариот, имеют два фактора высвобождения RF1 и RF2 (которые функционально аналогичны эукариотическому фактору eRF1) и ГТФ-связан- ный фактор RF3, аналогичный eRF3.
В среднем трансляция эукариотической мРНК длится 30–60 секунд. Существуют два явления, которые значительно ускоряют этот процесс:
одновременное транслирование одной молекулы мРНК несколькими рибосомами;
быстрое рециклирование рибосомных субъединиц – диссоциировавшие с 3'-конца мРНК субъединицы снова быстро формируют рибосому на 5'-конце.
Одновременная трансляция мРНК несколькими рибосомами действительно наблюдается в электронном микроскопе и при седиментационном анализе, демонстрируя несколько присоединённых к одной мРНК рибосом, синтезирующих белки.
Такие структуры, называемые полирибосомами или полисомами, видны в виде циркулярных (круговых) образований в электронном микроскопе. Дальнейшие исследования клеток дрожжей объяснили круговую форму полисом и механизм эффективного рециклирования рибосом.
Оказалось, что цитозольные белки PABPI, которые найдены во всех эукариотических клетках – поли(А)-связывающие белки (poly(A)-binding protein), одновременно взаимодействуют с поли(А) хвостом мРНК и субъединицей 4G фактора eIF4.
А субъединица 4E этого же фактора eIF4 связывается с кэпом на 5'-конце мРНК. В результате концы мРНК соединяются промежуточными белками, и молекула мРНК «закольцовывается».
Поскольку два конца мРНК располагаются близко друг к другу, рибосомные субъединицы, освободившиеся на 3'-конце мРНК могут сразу же быть использованы на 5'- конце. Такой циркулярный способ синтеза белков обнаружен во многих эукариотических клетках.
Глава 6. Посттрансляционный процессинг
Синтезированный на рибосоме полипептид, как правило, не обладает характерной для данного белка биологической активностью.
Поэтому осуществляется его своеобразное «созревание», которое происходит на заключительной, пятой стадии процесса белкового синтеза – стадии посттрансляционного процессинга.
В основе посттрансляционного процессинга лежат различные типы ковалентных превращений полипептидной цепи.
Уменьшение длины полипептидной цепи, за счёт протеолитического отщепления от неё ферментами пептидазами отдельных аминокислот с С- или N-конца, а также пептидных фрагментов разной длины.
Ковалентная модификация аминокислотных остатков, включённых в полипептидную цепь.
Ковалентная модификация может происходить путём:
фосфорилирования аминокислот, содержащих гидроксильную группу в радикале (серин, треонин, тирозин);
карбоксилирования остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот;
метилирования;
гликозилирования (присоединение гликозидных остатков к аспарагиновой кислоте, серину или треонину);
присоединения простетических групп (фосфобиотина, гема, флавиновых коферментов и др.) и пр.
В результате превращений, происходящих на стадии посттрансляционного процессинга, молекула белка приобретает характерную для неё длину и присоединяет свойственный ей небелковый компонент.
Всё это обеспечивает возможность формирования нативной конформации полипептидной цепи и связанного с ней образования активных участков белковой молекулы (активных центров, участков связывания), определяющих возможность выполнения белком характерной для него биологической функции.