Читайте также:
|
Все типы зрелых РНК затем соединяются с белком, который защищает их от разрушения, улучшает транспортировку в цитоплазму.
Ошибки процессинга могут вызывать некоторые заболевания, например, определенные виды талассемии.
Трансляция (досл. «перевод» информации, записанной на иРНК в последовательность аминокислот синтезируемых молекул белка)
Это перевод генетической информации, хранящейся в и-РНК в виде определенной последовательности кодонов в линейную последовательность аминокислот п/п цепи белка. Этот процесс можно разделить на 5 стадий:
1) узнавание и активация аминокислоты (происходит в цитоплазме клеток);
2) образование инициирующего комплекса;
3) элонгация, т.е. удлинение п/п цепи;
4) терминация (окончание роста п/п цепи) и отделение ее от рибосомы.
5) Образование нативной структуры белка.
Узнавание аминокислоты. Происходит в цитозоле постоянно, необходимы: набор аминокислот, т-РНК, связанные с ними специфические для каждой аминокислоты АРС-азы и ионы магния как активаторы этих ферментов. Процесс активации состоит из 2-х реакций: 1) образование аминоациладенилата за счет энергии АТФ
2) образование транспортно-активной формы аминокислоты – аминоацил-т-РНК
Суммарное уравнение реакции
Такая активная форма аминокислоты с помощью т-РНК доставляется к рибосоме, где идет биосинтез белка. Место каждой аминокислоты в этой цепи определяется с помощью антикодона т-РНК.
Второй этап, или стадия – образование инициирующего комплекса
Для образования инициирующего комплекса необходимы: м-РНК, рибосома, метионил-т-РНК, ГТФ, ионы магния, факторы инициации.
(1) Вначале рибосома диссоциирует на малую и большую субъединицы. Это происходит при участии факторов инициации-1 и 3.
(2) Затем к малой субъединице присоединяется тройной комплекс, состоящий из метионил-т-РНК, ГТФ и фактора инициации-2, при этом образуется преинициаторный комплекс.
(3) К преинициаторному комплексу при участии факторов инициации-4 присоединяется м-РНК, полученный комплекс при участии фактора инициации-5 соединяется с большой субъединицей и образуется инициаторный комплекс.
Т.о., создается условие, необходимое для биосинтеза белка – целостность рибосомы. Структура, включающая обе субъединицы рибосомы, м-РНК с инициирующим кодоном (обычно АУГ, который соответствует МЕТ) и связанную с ним метионил-т-РНК, называется инициаторным комплексом.
Третий этап – элонгация
Эта стадия протекает столько раз, сколько нужно присоединить остатков аминокислот. В элонгации участвуют факторы элонгации, ГТФ. Эта стадия включает: а) присоединение аминоацил-т-РНК к “А”-участку рибосомы; б) образование пептидной связи; в) транслокация.
Ко второму кодону, находящемуся в участке “А”, подходит комплементарная аминоацил-т-РНК. Антикодон т-РНК присоединяется ко второму кодону. Затем происходит образование пептидной связи за счет разрыва макроэргической связи между т-РНК и мет. Затем рибосома делает один шаг по м-РНК и в участке “Р” оказывается дипептид. Свободная т-РНК оказывается за пределами рибосомы и может снова использоваться для транспорта своей аминокислоты. К участку “А” подходит очередная аминоацил-т-РНК и если ее антикодон соответствует кодону в этом участке, то происходит присоединение аминоацил-т-РНК к антикодону. Так, рибосома делает шаг за шагом по м-РНК пока не будет считана вся информация данной м-РНК.
Четвертый этап – терминация
Для терминации необходимы высвобождающие факторы и ГТФ. Терминация наступает тогда, когда в участке “А” устанавливается стоп-кодон (УАА, УАГ, УГА). Эти кодоны не соответствуют ни одной из аминокислот. При этом происходит отщепление синтезированного полипептида от конечной т-РНК. Если клетке необходимо несколько белков с одинаковой структурой, то на одну м-РНК нанизывается несколько рибосом, образуя полисому. М-РНК, отделившись от рибосомы, гидролизуется рибонуклеазами, поэтому продолжительность жизни у м-РНК невелика, но они энергично работают, соединяя за 1 секунду около 20 аминокислот.
Пятый этап – образование нативной структуры белка (фолдинг). Синтезированный полипептид подвергается фолдингу (приобретение вторичной, третичной и четвертичной структуры).
Помимо фолдинга, если синтезируется сложный белок, то при этом происходят реакции гликозилирования, сульфатирования, присоединения металлов, витаминов, гидроксилирование и т.п. Менее известны реакции фарнезилирования остатков цистеина ряда белков: белка G, группы белков ядерного матрикса, белков-онкогенов ras и протоонкогенов. Получены доказательства, что блокирование фарнезилирования приводит к потере канцерогенной активности онкогена ras.
Помимо использования белков для нужд клетки, где они синтезировались, многие белки (секретируемые) функционируют вне клетки и подвергаются переносу через клеточную мембрану при помощи особых низкомолекулярных пептидов (состоят из 15-30аминокислот), получивших название лидирующих, или сигнальных пептидов. Кроме них в переносе синтезированных белков через мембраны клеток участвуют особые белки – порины.
Фолдинг (факультативный материал) В этом процессе участвуют особые белки – шапероны и 2 фермента – протеин-дисульфид изомераза и пептидил-пролил цис-трансизомераза. Белки-шапероны – кальнексин, кальретикулин и др. проявляют АТФ-азную активность. При связывании с такими белками, АДФ замещается на АТФ. АТФ-шаперон-комплекс позволяет фрагменту белка подвергаться фолдингу. Белки-шапероны участвуют в фолдинге также посредством выполнения защитной функции: Шапероны представляют собой двойные кольцевые молекулы, в центре которых создаются благоприятные условия для фолдинга, т.к. Шапероны защищают молекулы синтезированного белка от температурных перепадов, создавая антишоковую среду.
Дисульфидные связи (- S-S-) стабилизируют как вторичную так и третичную структуры белка. Фермент дисульфидизомераза ускоряет процесс перегруппировки этих связей до тех пор, пока они не установятся там, где должны находится в зрелой молекуле белка.
Пептидная связь, образованная при биосинтезе белка имеет транс-конфигурацию. Известно, что в молекулах зрелых белков 10% этих связей находятся в цис-конфигурации, т.е. при фолдинге белка должно происходить изменение транс-конфигурации в цис-конфигурацию этой связи. Этот процесс, а значит и сам фолдинг белка ускоряет фермент – пролил-цис-транс-изомераза.
Таким образом, для шаперонов характерно: 1) находятся во многих живых организмах – от бактерий до человека, 2) многие шапероны имеют название “термошоковые белки”, 3) шапероны связывают преимущественно гидрофобные регионы полипептидов, 4) шапероны выступают в роли качественного контроля за выходом из ЭПР полипептидов, 5) большинство шаперонов обладает АТФ-азной активностью, 6) шапероны находятся не только в ЭПР, но в цитоплазме и в митохондриях.
Нарушение фолдинга может проявляться серьезным заболеванием у человека. Так, известно, что нарушение образования вторичной и третичной структуры особых белков нервной ткани лежит в основе болезни Крейтцфельда-Жакоба, характеризующейся нейродегенеративными расстройствами в результате образования в нервной ткани амилоидного фибрина. В норме эти особые белки нервной ткани являются чувствительными к действию протеаз и не накапливаются в нервной ткани. Их вторичная структура представлена альфа-спиралью. При действии различных инфекционных или мутагенных факторов происходит синтез видоизмененных белков, которые имеют бета-спираль и не чувствительны к действию протеаз, что приводит к их накоплению в нервных клетках и формированию амилоидного фибрина.
Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 91 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |