Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Кзп представляет собой остаток метилгуанозилтрифосфата и, возможно, участвует в связывании РНК-молекул с 40Б- субъединицей рибосомы. Как правило, трансляция начинается с кодона А()О. Рибосомная 188-РНК (рРНК) 408-субъединицы связывается с областью мРНК, предшествующей первому кодону. Связывание мРНК с 40$-субъединицей требует участия белкового фактора — фактора инициации 3 (ФИ-З). Первая аминоацил-тРНК, участвующая в трансляции первого кодона, взаимодействует с СТР и фактором инициации 2 (ФИ-2).
Образовавшийся комплекс в присутствии фактора инициации 1 (ФИ-1) присоединяет тРНК к первому кодону матрицы и образует ннициаторный комплекс с 408- субъединицей рибосомы. После высвобождения факторов инициации (ФИ-1, ФИ-2 и ФИ-3) к бТР присоединяется субъединица 60$, при этом происходит гидролиз молекулы С~ТР. Так завершается образование полной 808-рибосомной частицы. Полностью собранная рибосома содержит два функциональных участка для взаимодействия с молекулами тРНК.
Пептидильный участок (Р-участок) содержит растущую полипептидную цепь в составе пептидил-тРНК в комплексе с последним протранслированным кодоном мРНК. Аминоацильный участок (А-участок) содержит аминоацил-тРНК, соединенную с соответствующим кодоном мРНК. После образования инициаторного комплекса с первым кодоном аминоацил-тРНК попадает в формирующийся Р-участок, оставляя А-участок свободным. Таким образом, рамка считывания определяется прикреплением первой тРНК к первому транслируемому кодону. Узнавание этого инициаторного кодона, по-видимому, зависит от вторичной структуры молекулы мРНК.
Кроме того, в специфической инициации трансляции у прокариот, а возможно, и у эукариот принимает участие входящая в состав мРНК нуклеотидная последовательность, комплементарная фрагменту 168 (188)-рибосомной РНК. У прокариот в инициацию синтеза большинства, если не всех, белков вовлечена специальная аминоацил-тРНК вЂ” Х-формилметионил-тРНК. У эукариот метионил-тРНК не подвергается формилированию, хотя сам метионин является Ь1-концевой аминокислотой большинства белков. Возможно, что у прокариот 1~)-формилировапие остатка метионина в тРНК создаст аналогию с пептидной связью, благодаря которой становится возможным перемещение инициаторного комплекса в пептидильный участок.
У прокариот также имеется фермент, отщепляющий формильпую ~руину или весь Х-концевой формилметионильный или метионильный остаток от белка. Во многих случаях это происходит еще до полного завершения трансляции. Элоигация (рис. 40.8) В полностью сформированной на стадии инициации трансляции 808-рибосомс А-участок свободен. Присоединение соответствующей аминоацил-тРН К в А-участке требует точного узнавания колона. Фактор элоигации 1 (ФЭ-1) образует комплекс с СТР и молекулой аминоацил-тРНК. Ьлагодаря лому аминоацил-тРНК может присоединиться к рибосоме.
При этом произойдет высвобождение комплекса ФЭ-1-С ОР и фосфата. Как показано на рис. 40.8, комплекс ФЭ-1-(3ОР затем вновь превращается в ФЭ-1-СТР при участии других свободных белковых факторов и ОТР. и-Аминогруппа новой аминоацил-тРНК в участке А осуществляет нуклеофильную маку этерифипированной карбоксильной группы пептидил-гРНК, занимающей Р-участок. Эта реакция катализируется пептидилтраисферазой — белковым компонентом, входящим в состав 608-рибосомной субъсдиницы. Поскольку аминокислота в аминоацил-тРНК уже «активирована», для этой реакции не требуется дополнительной энергии.
В результате реакции расгущая полипептидная цепь оказывается прикрепленной к тРНК, находящейся в А-участке. После удаления пептидильного остатка с тРНК в Р-участке свободная молекула тРНК бысэ ро покидает Р-участок. Комплекс СТР с фактором злоигации 2 (ФЭ-2) участвует в процессе граислокации ново- образованной пептидил-тРНК из А-учасгка в Р- участок. При этом происходит пщролиз ОТР, используемого в качестве кофактора ФЭ-2, до СОР и фосфата.
В результате транслокации вновь сформированная пептидил-тРНК и соответствующий ей кодов переходят в Р-участок„ освобождая А-участок для нового цикла узнавания следующе1о кодона соответствующей молекулой аминоацил-тРНК и элонгации. Присоединение аминокислотного остатка к тРНК требует гидролиза АТР до АМР„что эквивалентно гидролизу двух молекул АТР до АОР и фосфата. Внедрение аминоацил-тРНК в А-участок сопровождается гидролизом СэТР до С~ОР. Для транс- локации пептидил-тРНК из А-участка в Р-участок также необходим гидролиз С)ТР до СОР и фосфага. Таким образом, энергетические потребности образования одной пептидной связи обеспечиваются за счег гцдролиза двух молекул АТР до АОР и двух моле- Иницнирухиций колон б' САР 6'оТР— б' А06 убъадиница рибосомы бит ТР 3'!А)„ Р.сайт Рис, 40.7.
Схема инициации синтеза белка на мРНК„содержащей 5'-кэпирующую структуру и 3'-ро)у А-конец. ФИ-1, ФИ-2 и ФИ-3 — факторы инициации 1„2 и 3 соответственно. Шпилечная структура с остатком Ме1 на конце обозначает метионил-тРНК. Буквами Р н А обозначены участки связывания на рибосоме — цептидил-тРНК и аминоацил-тРНК соответственно, Субъадиница А+ жв рибосомы ФИ -3 ро)у А-хвост мРНК 3'(А)„ Рис.
40.8. Схема процесса анонсации синтеза белка. Кружками с обозначениями и-1, и, ~ + 1 и т.д. отмечены аминокислот- ные остатки синтезируемой белковой молекулы. ФЭ-! и ФЭ-2--факторы элонтации 1 и 2 соответственно. Сипийз бе,гки и геиеишческий иод кул ОТР до О).)Р, т. е. гидролиза четырех макроэрги- ческих фосфатных связей. Термипация (рис. 40.9) После многих циклов элонгации, в результате которых синтезируется полипептидная цепь белка, в А- участке появляется терминируюший или нонсенскодон.
В норме отсутствуют молекулы тРНК, способные узнавать нонсенс-кодоны. Появление в А- участке терминируюшего кодона распознается так называемыми факторами высвобождения (Й- факторами). К-факторы при участии СТР и пептидилтрансферазы обеспечивают гидролиз связи между полипептидом и молекулой тРНК, занимающей Р-участок. После гидролиза и высвобождения сингезированного полипептида и тРНК ЗОБ-рибосома диссоципрует на 408- и 608-субъединицы, которые могут затем вновь использоваться в трансляции новых мРНК.
Таким образом, факторы высвобождения-- это белки, гидролизуюшие пептидил-тРНК при попадании в А-участок нонсенс-кодона. Одну и ту же цепь мРНК могут транслировать одновременно множество рибосом. Из-за довольно большого собственного размера их расстояние на мРНК не меньше чем 80 нуклеотидов. Рибосомы, расположенные на одной молекуле мРНК, образуют так называемую полирибосому или полисому.
В отсутствие ограничений число рибосом, присоединенных к мРНК (а значит, и размер полисомы), коррелирует с длиной цепи мРНК. Масса самой молекулы мРНК значительно ниже, чем масса даже единичной рибосомы. Одна рибосома млекопитающих может осуществлять синтез около 1()0 пептидных связей ежеминутно. Полисомы, активно синтезирующие белки, могут существовать в виде свободных частиц или быть прикрепленными к внутриклеточной мембранной сети, называемой эндоплазматическим ретикулумом (ЭПР). Многочисленные полисомы, прикрепленные к мембранам эндоплазматического ретикулума, создают регистрируемую электронным микроскопом «шероховатую» структуру. Белки, синтезируемые на прикрепленных полисомах, вытесняются в пространство между слоями шероховатого ЭПР и подвергаются последуюШей экскреции.
Для этого некогорые белковые продукты упаковываются в зимогенные частицы при участии аппарата Гольджи (см. гл. 42). Цитоплазматические полисомы синтезируют белки„необходимые для выполнения внутриклеточных функций. Процеесиыг белков Некоторые вирусы животных, в особенности полиовирус (РНК-содержаший вирус)„синтезируют длинные полицие~ ронныс белки, считываемые с одной протяженной цепи мРНК, Такие белковые молекулы расщепляются в определенных участках с образованием нескольких специфических вирусных белков. В клетках животных мнсн не белки сшпезируются по РН К-матрице в виде молекул-предшественников, которые затем для образования активных молекул должны быть модифицированы.
В качестве примера такого белка можно привести инсулин — низкомолекулярный белок„состоящий из двух полипептидных цепей с внутрицепочечными и межцепочечными дисульфидными мостиками. Молекула инсулина синтезируется в виде одноцспочсчного предшественника инсулина. Затем специфическая протеаза удаляет се~ мент, соединяюший две пепи, обнаруживаемые в составе зрелого функционально активного инсулина (см.
рис. 51.4 и 51.5). Многие другие полипептиды синтезируются в виде пробелкпв, требующих дальнейшей модификации для приобретения биологической активности Пост- трансляционная модификация часто включает стадию удаления 1Ч-концевых аминокнслотных осипков специфическими аминопептидазами. Коллаген- — основной белок межклеточного пространства у высших эукариот — синтезируется в виде проколлагена. Три полипептидных молекулы проколлагена (часто неидентичные по первичной структуре) выстраиваются в четвертичную структуру в зависимости от присутствия у них на )х1-конце определенных пептидов. Специализированные ферменты направляют гидроксилирование и окисление опрезеленных аминокислотиых остатков проколлагеновых цепей с целью образования стабилизирующих перекрестных сшивок. Далее происходит отшепление аминоконцевых пептидов и образуется конечный продукт †прочн нерастворимая молекула коллагена (см.
гл. 56). Известны и многие другие посттрансляционные модификации белков. Например, широко распространены ковалентные модификации. такие, как ацетилирование„фосфорилирование и гликозилирование. Ингибиторы синтеза белка Рибосомы бактерий и митохондрий клеток высших эукариот отличаются от рибосом клеток млекопитаюших, описанных в гл. 37.
Бактериальные рибосомы меньше (70$ вместо 808) и содержат другой, несколько более простой набор РНК и белков. Это различие широко используется в клинической пракзике„поскольку многие эффективные антибиотики избирательно взаимодействуют с брелками прокариотических рибосом и ин~ ибируют бактериальный синтез белка. При этом бактерии либо гибнут„ либо приостанавливается их развитие.
Лучшие антибиотики этого класса не взаимодействуют со специфическими белками эукариотических рибосом и, таким Глава 40 Терминирующий (нонсенМ нодон б'и ТР-и' З «А~о тор высвобождении 6от ТР.5' 3'(А) „ + + 6ОР+ Р,. тРНК Рве. 40.9. Схема процесса терминации синтеза белка.
Буквами Р и А обозначены участки связывания на рибосоме— пептидил-тРНК и аминоацил-тРНК соответственно. Гидролнз пептидил-тРНК-комплекса представлен в виде атаки молекулы Н,О. Для иллюстрации направленности процесса трансляции буквами Х и С помечены 1ч- и С-концевые аминокислоты.
107 Свини т бе >ка и ееиегпичегкий код м(сн,)а Иииииицил Аурпнтрикарбоксиловая кислота ?лоиеияпч Амицетии Аиизомиции Хлорямфеппкол Циклогсксимил Фузидовзя кисло1а Лнпкоцнп Пуромиции Спирсомицин Тетрациклины ! ! МН ОН ! о=с -сн -сн, ' ~ осн, ! Мне Термииаиил Аиизомиции Амнистии Хлорамфенпкол Эрпзромпцнн Лннкоцнн Спарсомипил Сз рспгомицпн МН О ! тРНК вЂ” О- Р— О- я О Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
