Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Однако кодаи-антикодонового взаимодействия недостаточно, чтобы обеспечить связывание правильной аминоацил- тРНК. Точное соответствие последней кодону мРНК проверяется с помощью еще одного специфического контакта внутри А-участка между другой частью 940 ЧАСТЬ Гр МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Р-участок А-уча«ток Нюнннруюлнл млнн Сирую н н мнн лмм ил Уилл-эРНК Ц'' Аьлиианцгнл-тРНЛ, | Бептнанлтрагсфераза в без оуб'истине Н С=О ЬН Мнг и,— с--н ~ А-участок С=-О Еьучасток Аминокислота ОН с мим ммн ннинруюнни н лм Свободная тРНКУЧ*' Днпептилил-тРНК Рис 29ЛХ Первая стадия элонгацин.
связывание атаров аминоапил-тРНК. которая поступает в рибасому а комплексе с фактором элонгацни Та, самриащим связанный ОТР. Присоединение нюрой аминаацил-тРНК сопровождается гидролаэом связанного СТР Образующийся при этом связанный ООР вновь превращается в СгТР в ладе реаюии, катазизируемой факторам адаптации Тн.
Нуклеотиды антикадона следуиицей аминокислоты обозначены круиками. молекулы тРНК и рРНК. Следующая стадия элонгации наступает только в том случае, если оба контакта оказываются правильными. На второй стадии цикла элонгации образуется новая пептидная связь между аминокислотами, чьи тРНК расположены в А- и Р-участках рибосомы.
Этот процесс осуществляется в результате переноса инициирующего )Ч-формилметионинового остатка от несущей его тРНК к аминогруппе новой аминокислоты, которая только что попала в А-уча- Рлю. 29-!б. Образование первой пептилной связи. Н-фармилметнонильная группа переносится на амииал руину второй амнноацил-тРНК; в резулыате в А-учасгке окаэываегсн дипептидил-тРНК.
сток. Этот перенос катализируется пеитидидтраисферазой, особым белком, входящим в состав 50$-субчастицы (рис. 29-1б) В результате этой реакции в А-участке образуется дипептидил- тРНК, а в Р-участке остается ипустая», ненагргтчлкенная иницнирующаи ТРНК На третьей стадии цикла элонгации рибосома перемещается вдоль МРНК по направлению к ее Зсконцу на расстояние в один кодаи (т.е.
на три нукпеотнда) Поскольку дипептндил-тРНК по-преж- 94! ГЛ. Ю. СИНТЕЗ БЕЛКА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ н с-.о ин ! а,-с-н с-о 1 нн ! О вли» Иикуки' стр С'канна Пк оввай СПР ор вг-с — н с-о рун либмана мра наик к нв оанн аояоа в аар аа «н к Э'-конну; у'а нуь н Эум о Р.у аокка, а юоон Э" алуа та Рис. 29-22.
Стадия траислоквции. Рибосома пе- редвигается иа одни кодов виорел в иаправле- ияи Знкоица мРНК эа счет энергии, выделяю- щейся при гидролиэе СТР, связанного с фак- тором элоигации С. Дипепцщил-тРНКа пере- мепыстс» в Р-участок рибосомы, освобождая А-участок для следующей амииоацил-тРНКэ. нему остается связанной со вторым кодоном мРНК, движение рибосомы приводит к перемещению дипептидил-тРНК из А-учасгка в Р-участок, в результате чего предыдущая, уже свободная тРНК отделяется от Р-участка и уходит обратно в цитозоль.
Теперь в А-участке находится третий кодон мРНК, а второй кодон оказывается в Р-участке. Передвижение рибосомы вдоль мРНК называется пураислокаяией; на этой стадии необходим фактор элонгации О (называемый также иураислокаэой) и гидролиз еще одной молекулы ОТР (рис. 29-17). На этой стадии, вероятно, происходит изменение конформации всей рибосомы, способствующее передвюкению ее по мРНК к следующему колону в направлении к 3'-концу матрицы. Процесс т(жнслока- цни обеспечивается энергией за счет гн- дролиза ОТР.
Теперь рибосома вместе с прикрепленными к ней дипептидил-тРНК и мРНК готова к следующему циклу э' элонгации, т.е. к присоединению третьего аминокислотного остатка; осушест- вляется это точно так же, как присоединение второго остатка. На присоединение каждой аминокислоты затрачиваются две молекулы ОТР, которые гидроли зуются до ОЕ)Р и РР По мере движения рнбосомы от кодона к кодону вдоль мРНК к ее Зсконцу амннокислотные остатки один за другим добавляются к растущей полипептидной цепи, ко~орах а все это время остается связанной с тРНК, соответствующей последней включенной аминокислоте.
Наконец рибосомв присоединила последнюю аминокислоту, полностью закончив синтез полипептнда, кодируемого мРНК. О термннации полипептила сигнализирует один из трех терминирующнх кодонов мРНК, расположенный непосредственно за код оном последней аминокислоты. Терминирующие триплеты (уАА, (уАО и ПОА не кодируют никакую аминокислоту. Их называют бессмысленными яурипдепуалуи (нонсенстриплетами). Первоначально онн были обнаружены при исследовании изменения одного-единственного нуклеотида в некоторых кодонах, соответствующих определенным аминокислотам. Это изменение приводило к возникновению нонсенс-мутаииупои Е.со(Е для которых была характерна преждевременная термннацня синтеза полипептидных цепей.
С помощью таких нонсенс-мутантов, по- 942 ч*сть ги мехАнизмы пеРедАчи Генетической инФОРмАции лучнвшнх название атЬег, осйге и ора(, триплеты ()АА, ()АО и (ЖА были в конце концов идентифицированы как терминируюшне колоны. Как только рибосома достигает терминируюшего кодона, начинают действовать три терминирующих фактора (рилизннг-факторы) — белки К,, Кт и Б. Они вызывают: 1) гидролитическое отшепление полипептида от конечной тРНК и его высвобождение; 2) отделение от Р-участка последней, теперь уже «пустой» тРНК; 3) диссоциацню 70$-рибосомы на 308- и 508-субчастицы, готовые к синтезу новой полнпептидной цепи. 29ЛЗ. Для обеспечения точности белкового синтеза необходима энергия Как мы уже видели (разд.
29.4), на ферментативное образование каждой аминоацил-тРНК из свободной аминокислоты затрачиваются две высокоэнергетические фосфатные группы. Для исправления ошибок, выявленных с помощью гидролитического действия амнноацил- тРНК вЂ” синтетазы, на этом этапе могут понадобиться добавочные молекулы АТР. Напомним, что одна молекула ОТР расщепляется до ОВР и фосфата на первой сталин элонгации и еще одна молекула ОТР гндролизуется в процессе транс. локации.
Следовательно, в итоге для образования каждой пептнлной связи необходимы по меньшей мере четыре высокоэнергетические связи, Это означает, что для поддержания процесса синтеза белка необходим большой термодинамический вклад, поскольку на образование пептидной связи затрачивается не менее 7,3.4= 29,2 ккал энергии фосфатной группы, в то время как стандартная свободная энергия ее гндролиза составляет всего около — 5,0 ккал. Таким образом, чистая затрата энергии на синтез пептндной связи составляет — 24,2 акал/мол. Хотя столь высокий расход энергии может показаться расточительным, он служит одним из важных факторов, обеспечивающим почти совершенную точность биологического перевода генетической информации МРНК на язык ами- нокислотной последовательности белков. 29.14.
Полнрнбосомы позволнют быстро транслировать одну матрицу Если из тканей, которые активно синтезируют белок, например из поджелудочной железы, осторожно выделить рибосомы, они часто оказываются собранными в группы, состоящие из нескольких илн из многих рибосом, число которых иногда доходит до 80 и даже больше. Такие скопления, названные полирибосомами, или полисомами, были изучены с помощью электронного микроскопа н химическим путем. Под действием рибонуклеазы полирнбосомы разобщаются на индивидуальные рибосомы.
Это указывает на то, что онн удерживаются с помощью цепи РНК. Действительно, цепь, соединяющую соседние рибосомы, можно увидеть на электронных микрофотографиях (рис. Ъ-1 8). Она является не чем иным, как МРНК, которая одновременно транслируется многими рибосомами, расположенными довольно близко друг к другу (рис. 29-1 8). Такая одновременная трансляция одной мРНК мно~ими рибосомамн значительно увеличивает эффективность использования матрицы.
Процессы транскрипции и трансляции в бактериях очень тесно сопряжены Как показано на рис 29-19, рибосомы могут начинать транслировать МРНК, когда та еще продолжает синтезироваться ДНК- зависимой РНК-полимеразой. Другая особенность белкового синтеза в бактериях заключается в том, что время жизни молекул МРНК очень мало, всего несколько минут: они быстро разрушаются нуклеазамн.
По этой причине лля того, чтобы синтез белка поддерживался на одном уровне, МРНК для данного белка или для группы белков должна синтезироваться постоян ю и использоватьсв с максимальной эффективностью. Ниже мы увицнм, что короткое время жизни МРНК у прокариот позволяет быстро выключать синтез белка, который больше не нужен. 943 ГЛ. ат. СИНТЕЗ БЕЛКА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ Растущая нпеатндная щнь * 6,25 мкм Похнплтаднне ббс Субчаатицн Збэ рнбааан 2гуЛ5. Полипептидные цепи вретерпевают сворачивание и процессивг Как мы видели в гл.
7 и 8, белок остается биологически неактивным до тех пор, пока он не свернется с образованием присущей ему нативной конформации, которая определяется аминокислотной последовательностью. В какой-то момент — во время синтеза полипептндной цепи или после его завершения — белок самопроизвольно принимает свою нативную конформацию (разуь 8.6 и 8.72 т.е. линейная или одномерная генетиче- Рис. 29-15. Полирибосома. Л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
