Лекция № 28. Общие требования к синтезу белка

1. Составные части белоксинтезирующей системы, рибосомы и аминоацил-тРнк-синтетазы

В синтезе белка в рибосомах (трансляции) последователь­ность расположения нуклеотидов в мРНК определяет первич­ную структуру белка, т. е. строго упорядоченную последова­тельность расположения отдельных аминокислот в молекуле синтезируемого белка. Составляющей частью биосинтеза белка является белоксинтезирующая система:

1. 20 аминокислот, входящих в состав белковых молекул;

2. как минимум, 20 разных тРНК, обладающих специфич­ностью к определенному ферменту и аминокислоте;

3. набор как минимум, 20 различных ферментов — аминоацил-тРНК-синтетаз, также обладающих двойной специфично­стью к какой-либо определенной аминокислоте и одной тРНК;

4. рибосомы (полисомы), состоящие из 4—12 монорибосом с присоединенной к ним матричной мРНК;

5. АТФ и АТФ-генерирующая система ферментов;

6. ГТФ, принимающий специфическое участие в ини­циации и элонгации синтеза белка в рибосомах;

   8. мРНК в качестве главного компонента системы, несущей информацию о структуре белка, синтезирующего в рибосоме;

   9. белковые факторы, участвующие в синтезе на разных уровнях трансляции.

Рибосомы химически представляют собой нуклеопротены, состоящие только из РНК и белка, пространственная структура трехмерная, рРНК происходит из общего предшественника всех клеточных РНК, синтезирующегося на матрице ДНК в ядре, рибосомальные белки имеют цитоплазматическое происхождение, затем они транспортируются в ядрышки, где происходит спонтан­ное образование рибосомальных субчастиц. Аминоацил-тРНК-синтетазы — специфические ферменты, катализирующие активирова­ние аминокислот и связывание последних с определенными тРНК. Ферменты обладают абсолютной специфичностью действия, узна­ют только одну аминокислоту, в белковом синтезе узнавание аминоацил-тРНК основано не на природе аминокислоты, а на химиче­ской природе антикодона тРНК. Аминоацил-тРНК-синтетазы в активном центре содержат гистидин, имидазольное кольцо кото­рого участвует в связывании АТФ посредством ионов магния.

2. Транспортные и матричные рнк, природа генетического кода

В настоящее время известно 60 различных тРНК. Для каж­дой аминокислоты в клетке имеется по крайней мере одна спе­цифическая РНК. Аминокислоты присоединяются к свободной 3"-ОН-группе концевого аденилового мононуклетида путем об­разования эфирной связи, имеют первичную структуру. Тимидин-псевдоуридин-цитидиловая петля обеспечивает связыва­ние аминоацил-тРНК с поверхностью рибосомы. Матричная РНК обеспечивает перенос информации от ДНК в ядре, где она син­тезируется под действием ДНК-зависимой РНК-полимеразы до цито­плазмы, соединяется с рибосомами и служит матрицей, на которой происходит синтез белка. Природа генетического кода. Генетиче­ская информация, закодированная в первичной структуре ДНК, пе­реводится еще в ядре в нуклеотидную последовательность мРНК, но каким образом эта информация передается на белковую молекулу, долго было неясно. В нуклеотидной последовательности молекулы мРНК имеются кодовые слова для каждой аминокислоты — гене­тический код, который заключается в определенной последова­тельности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК. Для коди­рования всех аминокислот белковой молекулы достаточно взять триплетный код, тогда число возможных комбинаций составит 64. Представлены не только состав, но и последовательность три­плетов всех кодонов, ответственных за включение каждой из 20 аминокислот белковой молекулы.

Генетический код для аминокислот — вырожденный, т. е. по­давляющее большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами.

Генетический код непрерывен. Нет сигналов, указывающих на конец одного кодона и начало другого, т. е. код линеен.