Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Именноот наличия того или иного антикодона в тРНК зависит, какая аминокислота включится в белковую молекулу, т.к. ни рибосома, ни мРНК не узнают аминокислоту. Таким образом, адапторная роль тРНК заключается: 1) в специфичном связывании с аминокислотами, 2) во включении аминокислот в белковую цепь в соответствии с матрицей мРНК.Избирательное присоединение аминокислоты к тРНК осуществляется ферментом аминоацил-тРНК-синтетазой, имеющей специфичность одновременно к двум соединениям: ка-Матричные биосинтезы176кой-либо аминокислоте и соответствующей ей тРНК.
Для реакции требуется две макроэргические связи АТФ. Аминокислота присоединяется к 3'-концу акцепторной петли тРНК через-карбоксильную группу, и связь между аминокислотой и тРНК становится макроэргической. -Аминогруппа остается свободной.Так как существует около 60 различных тРНК, то некоторым аминокислотам соответствует по две или более тРНК. Различные тРНК, присоединяющие одну аминокислоту, называют изоакцепторными.С И Н Т Е З Б Е Л К А – Т Р АН С Л Я Ц И ЯТрансляция (англ. translation – перевод) – это биосинтез белка на матрице мРНК.После переноса информации с ДНК на матричную РНК начинается синтез белков. Каждая зрелая мРНК несет информацию только об одной полипептидной цепи.
Если клетке необходимы другие белки, то необходимо транскрибировать мРНК с иных участков ДНК.Биосинтез белков или трансляция происходит на рибосомах, внутриклеточных белоксинтезирующих органеллах, и включает 5 ключевых элементов:o матрица – матричная РНК,o растущая цепь – полипептид,o субстрат для синтеза – 20 протеиногенных аминокислот,o источник энергии – ГТФ,o рибосомальные белки, рРНК и белковые факторы.Выделяют три основных стадии трансляции: инициация, элонгация, терминация.И Н И ЦИ А ЦИ ЯДля инициации необходимы мРНК, ГТФ, малая и большая субъединицы рибосомы,три белковых фактора инициации (ИФ-1, ИФ-2, ИФ-3), метионин и тРНК для метионина.В начале этой стадии формируются два тройных комплекса:o первый комплекс – мРНК + малая субъединица + ИФ-3,o второй комплекс – метионил-тРНК + ИФ-2 + ГТФ.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)177После формирования тройные комплексы объединяются с большой субъединицей рибосомы.
В этом процессе активно участвуют белковые факторы инициации, источником энергиислужит ГТФ. После сборки комплекса инициирующая метионил-тРНК связывается с первым кодоном АУГ матричной РНК и располагается в П-центре (пептидильный центр) большой субъединицы. А-центр (аминоацильный центр) остается свободным, он будет задействован на стадии элонгации для связывания аминоацил-тРНК.После присоединения большой субъединицы начинается стадия элонгации.Э ЛОН Г А ЦИ ЯДля этой стадии необходимы все 20 аминокислот, тРНК для всех аминокислот, белковыефакторы элонгации, ГТФ. Удлинение цепи происходит со скоростью примерно 20 аминокислот в секунду.Элонгация представляет собой циклический процесс.
Второй цикл (и следующиециклы) элонгации включает три шага:1. Присоединение аминоацил-тРНК (еще второй) к кодону мРНК (еще второму) – аминокислота при этом встраивается в А-центр рибосомы. Источником энергии служит ГТФ.2. Фермент пептидилтрансфераза осуществляет перенос метионина с метионил-тРНК (изП-центра) на вторую аминоацил-тРНК (в А-центре) с образованием пептидной связимежду метионином и второй аминокислотой. При этом уже активированная СООН-группаметионина связывается со свободной NH2-группой второй аминокислоты. Здесь источником энергии служит макроэргическая связь между аминокислотой и тРНК.Матричные биосинтезы1783.
Фермент транслоказа перемещает мРНК относительно рибосомы таким образом, что первый кодон АУГ оказывается вне рибосомы, второй кодон становится напротив П-центра,напротив А-центра оказывается третий кодон. Для этих процессов необходима затратаэнергии ГТФ. Так как вместе с мРНК перемещаются закрепленные на ней тРНК, то инициирующая первая тРНК выходит из рибосомы, вторая тРНК с дипептидом помещается вП-центр.4. Второе повторение цикла – начинается с присоединения третьей аминоацил-тРНК к третьему кодону мРНК, аминокислота-3 становится в А-центр.
Далее трансферазная реакцииповторяется и образуется трипептид, занимающий А-центр, после чего он смещается в Пцентр в транслоказной реакции.5. В пустой А-центр входит четвертая аминоацил-тРНК и все повторяется.Цикл элонгации (реакции 1,2,3) повторяется столько раз, сколько аминокислот необходимо включить в полипептидную цепь.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)179Т Е Р МИН А ЦИ ЯСинтез белка продолжается до тех пор, пока рибосома не достигнет на мРНК особыхтерминирующих кодонов – стоп-кодонов УАА, УАГ, УГА. Данные триплеты не кодируютни одной из аминокислот, их также называют нонсенс-кодоны. При вхождении этих кодоноввнутрь рибосомы происходит активация белковых факторов терминации, которые последовательно катализируют:1. Гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК.2.
Отделение от П-центра последней, уже пустой, тРНК.3. Диссоциацию рибосомы.Источником энергии для завершения трансляции является ГТФ.Матричные биосинтезы180ПОЛИР ИБО СО МЫПо причине того, что продолжительность жизни матричной РНК невелика, перед клеткой стоит задача использовать ее максимально эффективно, т.е. получить максимальное количество "белковых копий". Для достижения этой цели на каждой мРНК может располагатьсяне одна, а несколько рибосом, встающих последовательно друг за другом и синтезирующихпептидные цепи.
Такие образования называются полирибосомы.ПОСТ Т Р АНСЛЯЦ ИО ННАЯМО Д ИФ ИК АЦ ИЯ БЕЛКО ВЧаще всего в результате трансляции полипептидные цепи образуются в неактивнойформе, поэтому необходимы дополнительные изменения – процессинг.К реакциям процессинга относятся:1. Удаление с N-конца метионина или даже нескольких аминокислот специфичными аминопептидазами.2. Образование дисульфидных мостиков между остатками цистеина.3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи, как в случае с инсулином илипротеолитическими ферментами ЖКТ.4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам белковой цепи:o фосфорной кислоты – например, фосфорилирование по Сер, Тре, Тир используется прирегуляции активности ферментов или для связывания ионов кальция,o карбоксильной группы – например, при участии витамина К происходит -карбоксилирование глутамата в составе протромбина, проконвертина, фактора Стюарта, Кристмаса,что позволяет связывать ионы кальция при инициации свертывания крови,o метильной группы – например, метилирование аргинина и лизина в составе гистоновиспользуется для регуляции активности генома,o гидроксильной группы – например, образование гидроксипролина и гидроксилизинанеобходимо для созревания молекул коллагена при участии витамина С,o йода – например, в тиреоглобулине присоединение йода необходимо для образованияпредшественников тиреоидных гормонов йодтиронинов,5.
Включение простетической группы:o углеводных остатков – например, гликирование требуется при синтезе гликопротеинов.o гема – например, при синтезе гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы,o витаминных коферментов – биотина, ФАД, пиридоксальфосфата и т.п.6. Объединение протомеров в единый олигомерный белок, например, гемоглобин, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа.ФОЛДИНГБЕЛКОВФолдинг – это процесс укладки вытянутой полипептидной цепи в правильную трехмерную пространственную структуру. Для обеспечения фолдинга используется группа вспомогательных белков под названием шапероны (chaperon, франц. – спутник, нянька).
Они предотвращают взаимодействие новосинтезированных белков друг с другом, изолируют гидрофобные участки белков от цитоплазмы и "убирают" их внутрь молекулы, правильно располагаютбелковые домены. В целом шапероны способствуют переходу структуры белков от первичного уровня до третичного и четвертичного.При нарушении функции шаперонов и отсутствии фолдинга в клетке формируются белковые отложения – развивается амилоидоз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
