Этапы трансляции

1. Инициация:

• Рибосома связывается с 5'-концом мРНК и начальным кодоном (обычно AUG).

• Первая аминоацил-тРНК (со стартовым аминокислотом метионин) связывается с кодоном.

1. Элонгация:

• Рибосома перемещается вдоль мРНК, считывая последующие кодоны.

• Аминоацил-тРНК присоединяются к сайту A (акцепторный сайт) рибосомы.

• Пептидил-тРНК перемещается в сайт P (пептидильный сайт), а пустая тРНК выходит из сайта E (экзит-сайт).

1. Терминация:

• Рибосома достигает стоп-кодона (UAA, UAG, UGA) на мРНК.

• Стоп-факторы связываются с рибосомой, вызывая разрыв пептидной связи и освобождение полипептида.

Значение трансляции

Трансляция обеспечивает точное и эффективное превращение генетической информации в функциональные белки, играющие ключевую роль в структуре, функциях и регуляции клеток и организма в целом.

33. Сходство и отличие процесса трансляции у прокариот и эукариот Сходство

1. Основные этапы:

• Инициация, элонгация и терминация трансляции присутствуют как у прокариот, так и у эукариот.

1. Роль рибосом:

• Рибосомы катализируют синтез белков на обоих типах организмов.

1. Функция тРНК:

• ТРНК транспортируют аминокислоты и обеспечивают их включение в полипептидную цепь через взаимодействие антикодона с кодоном мРНК.

1. Использование кодонов и антикодонов:

• Кодоны на мРНК и антикодоны на тРНК обеспечивают точное соответствие аминокислот и кодонов.

Отличия

1. Строение рибосом:

• Прокариоты: Рибосомы имеют размер 70S, состоящие из малой 30S и большой 50S субъединиц.

• Эукариоты: Рибосомы имеют размер 80S, состоящие из малой 40S и большой 60S субъединиц.

1. Стартовый кодон:

• Прокариоты: Используют инициативные фоны (например, Shine-Dalgarno последовательность) для связывания рибосомы с мРНК.

• Эукариоты: Используют 5'-Кэп и сложные механизмы сканирования рибосомой до стартового кодона AUG.

1. Факторы трансляции:

• Прокариоты: Используют различные инициаторы и факторы, специфичные для бактериальных рибосом.

• Эукариоты: Имеют дополнительные факторы трансляции, связанные с транспортировкой мРНК и регуляцией инициации.

1. Регуляция трансляции:

• Прокариоты: Регуляция часто происходит на уровне оперонов и прямого взаимодействия регуляторных белков с рибосомами.

• Эукариоты: Регуляция более сложна, включает эпигенетические механизмы, контроль транспортив мРНК и участие различных регуляторных белков.

1. Терминация:

• Прокариоты: Используют специфические белки-терминаторы для освобождения полипептида.

• Эукариоты: Используют различные механизмы, включая освобождение факторов терминации.

Примеры

• Прокариоты: В бактериях E. coli рибосомы связываются с Shine-Dalgarno последовательностью на мРНК для инициации трансляции.

• Эукариоты: В клетках человека рибосомы сканируют мРНК от 5'-Кэпа до первого стартового кодона AUG для инициации трансляции.

34. Механизмы регуляции на уровне трансляции

Регуляция трансляции

Регуляция трансляции — это контроль над процессом синтеза белков, происходящим на уровне взаимодействия рибосом с мРНК и тРНК, а также регулировка активности факторов трансляции.

Основные механизмы регуляции

1. Контроль доступа рибосомы к мРНК:

• Регуляция связывания рибосом с мРНК через взаимодействие с регуляторными белками или структурными элементами мРНК.

• Пример: Индуцируемые тормозные участки в 5'-НК-регионе мРНК могут препятствовать связыванию рибосом до определённых условий.

1. Альтернативный сплайсинг мРНК:

• Создание различных изоформ мРНК, кодирующих различные белки или изменяющих регуляцию их трансляции.

• Пример: Альтернативный сплайсинг генов роста позволяет синтезировать активные или неактивные формы белков в зависимости от условий развития.

1. Использование микроРНК (miRNA):

• Малые некодирующие РНК, которые связываются с мРНК, подавляя её стабильность или блокируя трансляцию.

• Пример: miRNA-21 регулирует экспрессию генов, участвующих в пролиферации и апоптозе клеток.

1. Фосфорилирование факторов трансляции:

• Модификация транскрипционных факторов (например, eIF2) через фосфорилирование регулирует их активность и, следовательно, скорость трансляции.

• Пример: Стрессовые условия могут приводить к фосфорилированию eIF2, снижая общую скорость трансляции и позволяя клетке адаптироваться к стрессу.

1. Регуляция через структуру рибосомы:

• Изменения в конформации рибосомы могут влиять на её способность инициировать или продолжать трансляцию.

• Пример: Рибосомные белки могут модифицироваться, изменяя их взаимодействие с мРНК и тРНК.

1. Использование стоп-кодонов и релиз-факторов:

• Регуляция завершения трансляции через контроль релиз-факторов, которые связываются со стоп-кодонами и стимулируют освобождение полипептида.

• Пример: Дефекты в релиз-факторах могут приводить к неправильному завершению синтеза белков.

Значение регуляции трансляции

Регуляция трансляции обеспечивает точное и своевременное производство белков, необходимых для функционирования клетки, адаптации к изменениям окружающей среды и выполнения специализированных функций. Она также играет ключевую роль в развитии и дифференцировке клеток, а нарушение её механизмов может приводить к заболеваниям, включая рак и генетические нарушения.

35. Пострансляционная модификация белков

Пострансляционная модификация белков

Пострансляционная модификация — это процесс химических изменений белков после их синтеза, направленных на приобретение функциональных свойств и правильную структурную организацию.

Процессы пострансляционной модификации

1. Фолдинг (сворачивание):

• Формирование трехмерной структуры белка, необходимой для его функциональности.

• Обеспечивает правильное расположение аминокислотных остатков и активных центров.

1. Процессинг (созревание):

• Отсечение сигналов транслокации, удаление предшественников и других некодирующих последовательностей.

• Включает удаление интронов и соединение экзонов в зрелую мРНК.

Шапероны и шаперонины

1. Шапероны:

• Белки, помогающие другим белкам правильно сворачиваться.

• Обеспечивают предотвращение агрегации и неправильного сворачивания белков.

1. Шаперонины:

• Класс шаперонов, образующих комплексы, предоставляющие изолированные среды для сворачивания белков.

• Примеры: GroEL/GroES у бактерий, Hsp60 у эукариот.

Роль в пострансляционной модификации

• Обеспечение правильного фолдинга: Шапероны и шаперонины помогают белкам приобретать правильную конформацию, необходимую для их функции.

• Стабилизация белков: Предотвращают деградацию и агрегацию белков, обеспечивая их стабильность и долговечность.

• Регулирование активности белков: Позволяют белкам менять свою конформацию в ответ на изменения условий среды или сигналы клетки.

Примеры пострансляционной модификации

• Гликозилирование: Добавление углеводных цепей к белкам, что влияет на их стабильность, локализацию и функцию.

• Фосфорилирование: Добавление фосфатных групп к аминокислотам, регулируя активность белков.

• Убиквитинирование: Присоединение убиквитина к белкам, направляющее их на деградацию через протеасому.

36. Деградация белков как способ регуляции на пострансляционном уровне

Деградация белков

Деградация белков — процесс расщепления белков на аминокислоты или короткие пептиды, контролируемый клеткой для регулирования уровня белков и удаления повреждённых или ненужных белков.

Механизмы деградации белков

1. Протеасома:

• Комплекс, отвечающий за деградацию убиквитинированных белков.

• Расщепляет белки на короткие пептиды, которые затем используются для синтеза новых белков или метаболизма.

1. Лизосомы:

• Органеллы, содержащие гидролитические ферменты, способные расщеплять белки, поглощённые из внешней среды или маркированные для деградации.

1. Автофагия:

• Процесс захвата клеточных компонентов, включая белки, двойной мембраной и транспортируемых в лизосомы для деградации.