Трансляция
Трансляция – это процесс синтеза полипептидной цепочки на нити иРНК.
При трансляции происходит декодирование иРНК, в результате чего информация с языка последовательности оснований иРНК переходит на язык аминокислотной последовательности белка.
В процессе трансляции выделяют следующие стадии:
Стадия активации аминокислот. Активация свободных аминокислот с помощью особых ферментов аминоацил-тРНК-синтаз в присутствии АТФ. Активированная кислота присоединяется только к определённой тРНК с образованием комплекса аминоацил-тРНК (аа-тРНК). Процесс узнавания транспортной РНК своей аминокислоты называется рекогницией. Специфичность тРНК к аминокислоте определяется её антикодоном, а не аминокислотой. Молекула тРНК имеет сложную конфигурацию и похожа по форме на лист клевера. На верхушке расположен триплет свободных нуклеотидов (антикодон), которые по своему генетическому коду соответствуют определенной аминокислоте. На другом конце имеется участок для соединения с аминокислотой (рис. 9.4.)
Рис. 9.4. .Схема биосинтеза белка
Инициация синтеза белка начинается с присоединения лидирующего 5/ конца иРНК до малой субъединице рибосомы. Соединение происходит так, что стартовый кодон на иРНК (всегда АУГ) располагается в области недостроенного П участка (рис. 9.5.). Далее инициирующая тРНК несущая метионин (аминоацил-тРНК с присоединенным метионином), связывается своим антикодоном со стартовым кодоном АУГ. Следующим шагом является объединение большой и малой субъединицы и «достраивание» П и А участков.
К концу фазы инициации в П участке расположен аминоацил-тРНК, связанная с метионином, а в А участке рибосомы располагается следующий за стартовым кодон иРНК.
Процессы инициации синтеза белка катализируются особыми белками – факторами инициации. По завершении образования инициирующего комплекса, состоющего из рибосомы, иРНК, инициирующей аминоацил – тРНК, эти факторы отделяются от рибосомы.
мРНК
Рис. 9.5. Инициация белкового синтеза:
1 – соединение малой субчастицы рибосомы с мРНК; тРНК, несущая метионин, присоединяется к стартовому кодону (АУГ) на мРНК и располагается в недостроенном П-участке; ІІ – соединение большой и малой субчастиц рибосомы с образованием П- и А- участков; следующий этап связан с размещением в А-участке аминоацил-тРНК, в соответствии с расположенным в нем кодоном мРНК, - начало элонгации; ак - аминокислота
Элонгация – это последовательное включение аминокислотных остатков в состав растущей полипептидной цепи (рис. 9.6.). Начинается из связывания антикодона очередной молекулы аминоацил-тРНК с кодоном, который расположен в свободном А-участке рибосомы. В результате на рибосоме оказывается две аминокислоты, между которыми образуется пептидная связь (0=С-N-H). Первая тРНК освобождается от аминокислоты и покидает рибосому. Рибосома перемещается вдоль нити иРНК в направлении 5/ - 3/ на один триплет, тем временем 2-я аа-тРНК, нагружается аминокислотами, перемещается в П участок, освобождая А-участок., который заполняет следующая 3-я аа-тРНК. Таким способом присоединяются 4-я, 5-я и т.д. аминокислоты, принесенные своими тРНК.
Таким образом, каждый акт элонгации состоит из трех этапов: 1) узнавание кодона; 2) образование пептидной связи; 3) транскрипции.
Все это повторяется многократно до тех пор, пока рибосома не дойдет до стоп кодона на РНК.
Терминация, т.е. окончание синтеза полипептида, происходит тогда, когда на рибосому попадает один из терминирующих («nonses») кодонов: УАА, УГА, УАГ. Стоп-кодоны не распознаются молекулами тРНК. Фактор терминации (специальный белок) присоединяется к этому кодону и блокирует дальнейшее передвижение рибосомы. Рибосома отсоединяется от иРНК и распадается на две субъединицы. Полипептид выходит в цитоплазму, где происходит его «созревание». При этом теряются некоторые концевые аминокислоты, формируется вторичная, третичная, или четвертичная структура.
Рис. 9.6. Фаза элонгации в синтезе белка
1-й этап аминоацил –тРНК присоединяется к кодону, расположенному в А-участке; 2-й этап – между аминокислотами, расположенными в А- и П- участка, образуется пептидная связь: тРНК, расположенная в П- участке, освобождается от своей аминокислоты и покидает рибосому; 3-й этап – рибосома перемещается по м РНК на один кодон так, что тРНК, нагруженная пептидной цепочкой, переходит из А-участка в П-участок; свободный А-участок может быть занят соответствующей аминоацил-тРНК
Синтез белковых молекул происходит непрерывно и идет с большой скоростью: синтез одной молекулы белка длится всего 3-4 сек. На одной молекуле иРНК может располагаться несколько рибосом (такое образование носит название полисома), что позволяет осуществлять синтез нескольких полипептидных цепей одновременно.
Об интенсивности процессов синтеза белков в организме человека свидетельствует следующее: половина белков тела человека (в среднем в нём около 17 кг белка) обновляется за 80 суток. За всю жизнь белки в организме человека обновляются около 200 раз.