9.5. Биосинтез белков (трансляция)

Основной структурой синтезируемых белков является первичная структура (последовательность аминокислот в полипептидной цепи), которая заложена в генетическом коде ДНК.

9.5.1. Характеристика генетического кода

Генетический код имеет ряд характеристик.

1. Триплетность –1 аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Из 4 видов нуклеотидов ДНК при триплетности кода возможно 64 различных сочетания, что достаточно для кодирования 20 аминокислот.

2. Однозначность – 1 триплет кодирует только 1 аминокислоту.

3. Вырожденность – для кодирования 1 аминокислоты может быть несколько триплетов

4. Непрерывность – между триплетами отсутствуют нуклеотиды, не принадлежащие соседним триплетам.

5. Неперекрываемость – один нуклеотид не может одновременно принадлежать 2-м триплетам.

6. Универсальность – код в разных организмах одинаков, отвечает за одни и те же аминокислоты.

Таким образом, код ДНК является линейным непрерывным и однонаправленным. Последовательность нуклеотидов строго соответствует последовательности аминокислот в синтезируемом белке – принцип коллинеарности.

9.5.2. Трансляция

Для трансляции необходимы следующие факторы:

• все виды РНК (тРНК, иРНК, рРНК);

• аминокислоты в активной форме;

• макроэрги;

• ферменты;

• добавочные белковые факторы;

• ионы Mg²⁺.

На первой подготовительной стадии происходит активация аминокислот и связывание их со «своей» транспортной РНК. В этой стадии участвуют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Это специфичные ферменты, обеспечивающие соединение аминокислоты с соответствующей тРНК.

Инициациясинтеза белка происходит при образовании инициирующего комплекса, который включает в себя инициирующий кодон (АУГ, АГУ) иРНК, аминоацил - тРНК, рибосому. Информационная РНК своим КЭП-участком соединяется с малой субъединицей рибосомы. К инициирующему кодону присоединяется тРНК с первой аминокислотой (чаще всего метионином). К малой субъединице присоединяется большая субъединица рибосомы, и на рибосоме формируется два функциональных участка: пептидильный (Р-участок) и аминоацильный (А-участок). Первая тРНК с первой аминокислотой присоединяется к Р-участку, а А-участок оказывается свободным.

Инициация Элонгация

Элонгация включает в себя замыкание пептидной связи, транслокацию рибосомы по иРНК с использованием энергии ГТФ и АТФ. К свободному А-участку присоединяется своим антикодоном вторая тРНК со второй аминокислотой. Под действием ферментапептидилтрансферазыпервая аминокислота отрывается от первой тРНК и присоединяется ко второй аминокислоте с формированием дипептида. В последующем происходит смещение (транслокация) рибосомы по иРНК на расстояние трёх нуклеотидов. При этом вторая тРНК с дипептидом оказывается в пептидильном участке, а аминоацильный участок освобождается. Первая тРНК перемещается из рибосом в цитозоль для соединения с новой аминокислотой, а к А-участку присоединяется третья тРНК с третьей аминокислотой. Затем дипептид переносится на третью аминокислоту сообразованием трипептида. Синтез полипептидной цепи белка осуществляется в направлении от N-конца к С-концу. В процессе трансляции тРНК выполняет своеобразную адапторную роль в переводе четырёхзначной информации иРНК в двадцатизначную информацию в белках.

Элонгация Транслокация

Терминация происходит при приближении белоксинтезирующего комплекса к терминирующему кодону иРНК (УАГ, УГА). Этому кодону не соответствует ни одна из тРНК, поэтому не приносится новая аминокислота, и синтез белка обрывается.