10 Вопрос Биосинтез белка. Регуляция синтеза.

Механизм биосинтеза со всем многообразием, с образованием белков, является самым важным открытием 20 века. Механизм рассмотрим на прокариотических (простейших клетках).

В процессе принимает участие до 300 разных молекул (РНК, АК и др.).

В живой клетке биосинтез протекает с исключительно большой скоростью. Регуляция биосинтеза осуществляется ещё быстрее.

Главные открытия 50-х годов 20 века.

1. Замечник и его коллеги доказали, что процесс биосинтеза происходит в рибосомах.

2. Замечник и Хогленд объяснили, как происходит активация аминокислот: в результате присоединения их к термостабильный растворимый тРНК в цитоплазме.

3. Крик пришел в выводу, что тРНК выполняет роль адаптатора; при этом 1 часть тРНК может связываться со специфической аминокислотой, а 2-ая (антикодон) узнавать в молекуле РНК короткую нуклеотидную последовательсть, то есть код => код трипленый.

Стадии биосинтеза

1. Активация аминокислот

Необходимо: 1)20 различных, 2) АК, 3)АТФ, 4) тРНК (20 или более), 5) 20 аминоацил-тРНК-синтетаз, 6) Mg²⁺

Активация состоит из реакций:

а) АК+АТФ

б)

Аминокислота активируется в результате присоединения к своим мРНК. Ошибки могут быть: 1 присоединение на 4000.

2. Инициирование. Биосинтез в рибосоме. В каждой клетке кишечной палочки 15000 рибосом, составляющих ¼ сухого веса клетки.

• Прокариотические клетки. Содержат 65% рибосомальных РНК и 35% белков. Вес рибосомной клетки 2,8 *10⁶ Дальтон, диаметр 18 Нм. Коэффициент седиментации 70 S (Сверберг). Рибосомная частица состоит из 2-х субъединиц.

Большая частица: 50 S, m = 1,8*10⁶ Да, 2p PHK: 23S, 5S; 34 белка.

Малая частица: 30 S; m = 1,0*10⁶ Да ; 1p PHK: 16S; 21 белок.

Все белки выделены.

• Эукариотические клетки: 80S; d=22 Нм; m = 4,0*10⁶ Да.

Большая частица: 60 S; 3р РНК: 28 S, 5,8 S, 5S. 40 белков – нуклеотидов

Малая частица: 40 S; 1 рРНК: 18 S ; 30 белков.

Для инициирования необходимо:

1. 30 S, субъчастица содержащая 16 S – рРНК

2. мРНК, кодирующая синтез полипептидной цепи;

3. инициирующая ферментионил m-РНК;

4. факторы инициирования IF, IF₂, IF₃;

5. ГТФ (кроме 1-ой стадии).

Моменты инициирования

1. 70 S – рибосома диссоциирует на 50 и 30 S субчастицы 30 S субчастица связывается с IF₃, который препятствует объединению, затем к 30 S субчастице присоединяется мРНК, таким образом, что инициирующий кодон но мРНК АУГ оказывается на нужном участке.

АУГ – сигнальный кодон, с него начинается биосинтез. Сигнальный участок состоит в основном из остатков А и Г фосфатов и включает от 6 до 8 нуклеотидов. Он узнается комплиментарными последовательностями 16 S рРНК, это указывает на место, с которым должен связываться формилметионил-тРНК

2. Существует две тРНК^мет (метиониновая) и тРНК^fмет (формилметиониновая), отвечают за включение метионина.

Фермент трансформилаза переносит формильную группу от донора Т-формилтетрагидрофолиевой кислоты к аминогруппе метионина, который присоединяется к тРНК^fмет=> с этого начинается биосинтез. Участвует JF₂

Инициирование биосинтеза начинается с активации метионина в результате его присоединения к тРНК Е: метионил-тРНК-синтетаза

Далее защита NH₂ группы осуществляется лишь у такой АК, которая присоединена к тРНК^fмет

ф-ТГФК (формилтетрагидрофалиевая к-та)

3. Образование большого комплекса: 50S присоединяется к комплексу (30S, мРНК, тРНК^fмет)=>инициирование комплекса – готовность к биосинтезу.