Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002, страница 10

К комплексу присоединяется болыпая рибосомная субъединица, и образуется инициаторный комплекс (рис. 3.16.) Этапы злонгации и терминации у про- и эукарнот во многом сходны. Процесс элонгации включает образование пептидных связей между соседними аминокислотами, при этом очередность присоединяемых аминокислот определяется очередностью кодонов в мРНК (рис.

3. 17). Рассмотрим процесс более подробно. После образования иницнаторного комплекса кодов в молекуле мРНК, следующий за колоном АШ», спаривается с комплементарным ему антикодоном соответсгвующей тРНК„определяя таким образом, какая из нагруженных тРНК присоединится к рибосоме (ненагруженные тРНК не связываются с рибосомами). Если вторым триплетом в мРНК оказывается С()Сь то следующей к рибосомному комплексу присоединяется несущая лейцнн тРНК с антнкодоном 3'-САС-5 . Когда эш тРНК оказывается на месте, между карбоксильной группой метионина и аминогруппой лейцина с помощью ферментативной активности, присущей'большой субъединице, образуется пептядная связь, при этом лейцин остается связанным со своей тРНК, а метионин отсоединяется от инициаторной тРНК, и последняя отделяется от рибосомы.

Комплекс метионин — лейцин— тРНКь и — мРНК «протягивается» через рибосому (транслокация), так что следующий кодон мРНК может связаться с нагружеююй тРНК, несущей соответсгвуюший антикодон. Если третьим кодоном мРНК является (ЛЛ), то следующей аминокислотой в растущей полипсптидной цепи будет фенилаланин'„его доставит к рибосоме тРНК с антикодоном ААА. Когда эта тРНК окажется на месте, между карбокснльной группой лейцина и амино- группой фенилаланина образуется пептидная связь.

тРНК' отделится от рибосомы, произойдет транслокация пептидил-тРНК""' (тРНК с присоединенной к ней растущей гюлипептндной цепью)„ и следующий кодон мРНК сможет связаться с антикодоном соответствующей нагруженной тРНК. Эти события — связывание нагруженнпй тРН К с мРНК благодаря комплементарному спарива- Мы яя Мы-твпкми Малая рибосом~ скаъелиниця мрНК лылая омная линиця Рис.

Здб. Инигшация трансляции в зукариотической клетке. Малая рибосомнал субъединица связывается с инициаторной тРНК, «нагруженной» метионином (МсптРНКм"), комплекс продвигается по мРНК„пока антиколон (1АС инициаторной тРНК не спарится со старт-кодоном А(1С мРНК. Далее к комплексу мРН К— тРНК вЂ” малая субьединица присоединяется болылал субъеаиннца и образуется комплекс инициации. 40 ГЛАВА 3 » апо Рас. ЗЛ7. Элонгапня полипе~видной цспн. А. Второй колон (С()«») в мРНК связынаезся с антиколоном (САС) ЕептРНК'»".

Б. Метионнн образует псптнаную связь с лейлином, доставленным тРНК"", освободившаяся от аминокншюты нпициаюрная тРНК отсоелиняется. Л. ТГюнслокацня комплекса псггп«дил-тРНК вЂ” мРНК с экспонированием следуюшсго кодона ((Л)Ь). Г. Третий кодон ((ЛЛЗ) спаривается с антнкодоном ААА Р(зе-тРНКи". Д. Лейцнн образует псптианую связь с феннлаланином, доставленным тРНКн, освободившаяся от аминокислоты тРНК'- отсосдиняется от рибссомы. Е. Транслокация комплекса псптнлнл-тРН К вЂ” мРНК с экспонированием следующего колона, и т. д.

нию кодона с анпгкодоном„образование пептидной связи, отсоединение «разгруженной. тРНК, транслокация — продолжаются до тех пор, пока не соединятся друг с другом все аминокислоты „закодированные в мРНК. Трансляция происходит в направлении 5' — 3 со скороспю примерно 15 аминокислот в секунду. Когда 5 -конец мРН К высвобождается из рибосомного комплекса, он может связаться с другим таким же комплексом, так что одна молекула мРНК может одновременно транслироваться множеспюм рибосом. Элонгация продолжается до тех пор, пока рибосома не дойдет до кодона 1)АА, ()АС» или ()С~А (сгоп-кодон, терминирующий кодон) (рис. 3.18).

В норме в клетках отсуиггвуюг тРНК с антнкодонамн, комплементарными сигналам терминации. Их узнают белковые факторы освобождения (терминации). При связывании фактора <ювобождения с рибосомой происходит гидролиз связи между последней тРНК и полнпептидом, свободная тРНК, полнпептндная цепь и мРНК отсоединяются от рибосомы. Рибосома диссоциирует на субъединицы, которые могут вновь участвовать в трансляции.

После трансляции многие полипептиды подвергаются различным модификациям. У больгпинспа нз них гпщепляется Х-концевой мегионин, так что Х-концевым остатком становится вторая аминокислота. У эукариот происходит так называемый процессинг некоторых белкс>в, когда полипептидная цепь расщепляется в определенных сайтах с образованием более коротких белковых молекул со специфическими функциями. В некоторых случаях, особенно в эукариотических клетках, к определенным аминокислотам ферментативным путем присоединяются фосфатные группы, липиды, углеводы или другие низкомолекулярные соединения.

В результате этих химических модификаций образуются белки, выполняюпгие в клетке специфические функции. Генетический словарь состоит из 64 кодонов. Три из них — это стоп-колоны, а олин (А1341)— старт-кодов (табл. 3.2), кодирующий егце и аминокислоту мстионин. Когда кодов АГК) находится не на 5'-конце молекулы мРНК, а в ее внутренней области, то он распознается другой тРНК (Ме1-тРНКм"), к которой присоединен немоди- ДНК, РНК и синтез белка 41 Таблица 3.2. Генетический код и частота непользования разных кодонов в геноме Е гп1г и человека Чвствзв испвзьзвввиия ~ Кодаи К п»д чепввк Чвгтшя исииьзввввия 28 гая чвявввк Амяивквсяогв Кодов Амиивквгявгя фнцнрованный метноннн.

Аминокислота трнптофан кодируется всего одним кодоном 1Ш)С»), остальные аминокислоты, из которых сосюят белки,— по крайней мере двуьш, чаще четырьмя, а иногда н шестью колонами. Например, для лейцнна существует шесть кодонов: (Л)А, (Л)бз, С)Л 1, СЬС, Сил и ССО . Снпоннмнчные ксздоны используются различными организмами с разной частотой. Из четырех кодовое для глнцнна С)СА используется в структурных генах человека в 26% случаев, а в Езе»чег1с1сш сор — в 9%. Такая же ситуация наблюдается и для стоп-колонов. Так, у человека частота использования кодонов ЗЗАА, 1 !Аб н Ы)А составляет 0,22, О,!7 и О,б! соответственно, а у Е. со)!в 0,62, 0,09 н 0,30.

Несмотря на все зтн различия, ге- нетнческнй код у всех организмов, за редким ис- ключением, одинаков. Регуляция транскрипции у бактерий Все процессы, протекающие в бактериальной клетке, — образование аминокислот, нуклеотндов н друтнх важных метаболнтов, ре!иикацня, транскрипция, трансляция, катаболнзм, высвобождение энергии, реакции на внешние воздействия — требуют участия белков.

Однако энергетических ресурсов клетки не хватает для одновременного осуществления транскрипции н трансляции (экспрессии) всех сгруктурных генов. Поэтому постоянно экспресснруются толь- ООО С»СА С ОО ООС ОАС» ОАО ОАС О !.!А ОСО С»ОС ОСО ОСА ОССЗ ОСС ААА ААО А1!О А!ЗА АОО А1!С АСО АСА АС11 АСС ООО СС»О ЬС»А Гяипии Гяиции 1диции Глиции Гяугвмигспвяя кислота 1'дугаминпвяя кислота Аснар»гиноввякясзптв Аспврвгинпввякисяпи Вязин Валин Валин Валин Алании Адвнии Алании Аявниц Лизин Лизин Аспврвги и Аспврвгин Ывгионин, сгарт Изплвйпин Изпясйцин Изодсйцин Трспнии Треп»»ии Трвпнин Трвпнин Триптпфвн 1Зистеин цистеин Стоп 0,13 0,09 0,38 0,40 0,30 0,70 0,59 0,41 0,17 0,29 0,20 0.34 0,22 О,!9 0,25 0,24 0,76 0,39 0,61 1,00 0,07 0,47 0,46 0,23 0,12 0,2! 0,43 1.00 0,43 0,57 0,30 0,23 0,26 О,!8 0,33 0,41 0,44 0,56 О.!О 0,17 0,25 0.10 0,22 0,28 0,40 0,60 0,40 0,44 0,56 1,ОО 0,14 0,35 0,5! О,!2 0,27 о,гз 0,38 1,00 0,42 0,58 0,61 ОАС! ! ОАА ЬА!! ОАС !!СО ООС ОСО ОСА О С 1/ ОСС АО О» АСС ССО СС»А СО!3 СОС АСО АОА ! САС» САА САО ! САС С!!О СОА СОН СОС ГЛЗО СОА ССС ОСА ССО ССС Стоп Сзпп Ти розин Ти!»пзии Фвниявявнин Фснгивявиин Серии Сирин Сорин Серии Серии Серии Аргипип Аргинин Аргинин Аргицин Аргинин Аргинин Г»»ттамин 1луимии 1исгидин Гистидин Лсйпин Лейпин Лейцип Лейлин Лойциц Лвицип Пр д Прпяин Прпяин Предии 0,62 0.53 0,47 0,51 0,49 О,!3 О,!2 О,!9 О,!7 О,!3 0,27 0,08 0,05 0,42 0,37 0,03 0,04 0,69 0,3! 0,52 0,48 0,55 0,03 О,!О 0,10 0,1! 0,11 0,55 0,20 О,!б 0,10 0,17 0,22 0.42 0,58 0.43 0.57 0,06 0,15 0,17 0,23 0,25 0,19 О,!О 0,09 О„!9 0,22 0,21 0,73 0„27 0,4! 0,59 0,43 0,07 0,12 0,20 О»!2 0,06 0,1 1 0.27 0,29 0,33 42 ГЛАВА 3 туу Ачу Рье- ! ес - меу нн ма яуакюр освобождения нун меу ьеа Рье Аар туу ааа ' пуу .ма Суъ ~й! ' ооон я я япо Рис.

ЗЛЗ. Терминапня трансляции. Со стоп-кодоном (ОАС) связывается фактор освобождения, и трансляция завершается. Химическая связь мсжлу последней тРНК и полипептидной цепью разрывается, свободная тРНК, мРНК и готовая белковая цепь отсосдиняются от рнбосомы, и последняя днссоцннрует на субъединицы. ко те гены, которые кодируют белки, пощгерживающие основные клеточные функции, а транскрипция остальных структурных генов регулируется. Когда у клетки возникаег потребность в каком-то белке (белках), то инициируется (включается) транскрипция соответствующего структурного гена (генов), а когда такая потребность исчезает, транскрипция выключается.

Часто у бактерий белки однопу метаболического пути кодируются смежными структурными генами. Нуклеотидная последовазельность, в которой закодировано более одного белка, называется опероном. Обычно оперон находится под контролем единственного промотора, и при его транскриш щи образуется одна длинная молекула мРНК, кодирующая несколько белков. При трансляции такой мРНК, в которой стоп-кодон последовательности, кодирующей один белок, соседствует со старт-кодоном гена следующепу белка, синтезируется набор дискретных белков.