Бх лекция Belki-2012

В структуру mt ДНК также входят 2 гена рРНК и 22 гена tРНК, которые необходимы для производства этих белков.

mt ДНК несет некодируемую

последовательность размером 1000 (тысячи) п.о., так называемую Д-петлю (D-loop).

mtДНК наследуется исключительно по материнской линии без гомологичной рекомбинации с

mt ДНК мужских половых клеток.

mtДНК связана с матриксом и внутренней мембраной митохондрии , поэтому является объектом постоянного воздействия активных форм кислорода (АФК).

111

Действие АФК на mtДНК приводит к ее повреждению и закреплению мутационных событий в последующих кругах репликации.

В mtДНК частота эндогенных окислительных повреждений в 10-20 раз выше, чем в яДНК (ядерной).

После воздействия ионизирующей радиации или алкогольного окислительного стресса, в mtДНК клеток человека и животных образуется в несколько раз больше повреждений, чем в яДНК.

Накопление мутационных нарушений или структурных первичных повреждений в mt ДНК связано с тем , что в митохондриях системы репарации ДНК функционируют менее эффективно, чем в ядрах клеток.

Активность системы репарации значительно снижается в митохондриях половых и соматических клеток организма с возрастом.

112

Митохондриальные болезни

Митохондриальные болезни характерны для тканей с повышенной потребностью в АТФ (ЦНС, скелетные и сердечные мышцы, почки, печень) наиболее зависящие от дефектов ОФ.

К митохондриальной патологии относят также

миопатии, наследственную оптическую нейропатию и гипераммониемию.

Стадии биосинтеза белка

1.Активация аминокислот

2.Инициация

3.Трансляция

4.Терминация

5.Процессинг

113

Общая схема биосинтеза белков в клетке (ДНК—РНК—белок ).

Условия биосинтеза белка

В биосинтезе белка участвует более 300 молекул,которые формируют три потока.

1 поток- Информационный.

Он включаетследующие элементы: генетический код( с его особенностями), молекулыДНК, mРНК,

ферменты репликации,и репарации, ферменты транскрипции, альтернативный сплайсинг.

Генетический код

114

2 поток – Пластический.

Он включает рибосому; 20 протеиногенных аминокислот; 64 tРНК;

20 а-а-tРНК синтетаз (амино-ацил-тРНК- синтаз, которые адаптируют аминокислоту к tРНК);

факторы инициации; факторы элонгации; фактор терминации.

Т Р А Н С Л Я Ц И Я .

Рибосомы являются молекулярными машинами, транслирующими генетическую информацию с языка нуклеотидной последовательности мРНК на язык аминокислотной последовательности синтезируемой полипептидной цепи белка.

115

Каждая рибосома последовательно сканирует цепь mРНК, и соответственно выбирает из среды только те а-а—tРНК, которые комплементарны триплетным комбинациям нуклеотидов, находящимся в данный момент на рибосоме.

3 потокЭнергетический.

Это энергия всех нуклеотидтрифосфатов -

АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ, ЦТФ.

Кроме того, это энергия активации для всех факторов, участвующих в каждой из стадий, биосинтеза белка.

Активация аминокислот -1 стадия биосинтеза белков

Протеиногенные аминокислоты являются исходным материалом, из которого синтезируется белок, однако в свободном виде они (аминокислоты) не могут использоваться рибосомой. Каждая аминокислота сначала активируется с помощью АТФ.

116

1. Аминокислота + АТФ = Аминоациладенилат + Н4Р2О7

2. А-а-аденилат + tРНК= А-а—tРНК + АМФ

А-а—tРНК поступает на рибосому, как субстрат для биосинтеза белка

Инициациясинтеза начинается с образования инициаторного комплекса с помощью малой субъединицы рибосомы ,

mРНК , первой tРНКMet и 3 основных факторов инициации(всего их 9).

На следующем слайде смотриИнициациясинтеза белка на mРНК, содержащей 5/ кэп и 3/роly-А конец. ФИ-1,ФИ-2,ФИ-3 факторы инициации.

Р и А это пептидильныйи аминоацильные участки рибосомы

Для начала биосинтеза необходимо, чтобы над центром А оказался один из 2 инициирующих кодоновGUG или AUG, находящиеся в структуре mРНК.

117

На следующем слайде показана схема элонгации синтеза белка.. Кружки с обозначениями n, n-1,n+1 это аминокислотные остатки, синтезируемой белковой молекулы.

ФЭ-1, ЭФ-2, это факторы элонгации

Движение рибосомы вдоль цепи mРНК задает строгий временной порядок вхождения в рибосому разных

a-a - tРНК в соответствии с порядком расположения кодирующих нуклеотидных комбинаций вдоль mРНК

118

Каждый аминокислотный остаток, связанный со своей a-a—tРНК, ковалентно присоединяется рибосомой к растущей полипептидной цепи, а деацилированная tРНК освобождается из рибосомы.

В такой последовательности строится полипептидная цепь.

Для процесса элонгации требуется 2 молекулы ГТФ (GTP) и 2 фактора элонгации.

При этом рибосома смещается на один триплет по mРНК, с помощью фермента пептидилтансферазы.

И центр А опять свободен для приема новой tРНК, комплементарной соответствующему кодону mРНК.

119

Процесс терминациии.

Как только в центр А попадает один из трех терминирующих кодонов (УАА, УАГ УГАили UAA, UAG, UGA), сразу выделяется фактор рекогниции-R

(узнавания).

Этот фактор занимает центр А, и дальнейший синтез невозможен. С помощью Н2О идет гидролиз между tРНК и синтезированной полипептидной цепи, которая сходит с рибосомы. Рибосома диссоциирует.

Формирование функционального белка

По мере синтеза полипептидной цепи она частично высовывается из рибосомы и начинает сворачиваться в глобулу (котрансляционный фолдинг).

120