Активирование аминокислот происходит в два этапа

Рис. Реакции, катализируемые АРСазой.

Активный центр АРС-азы (акивирующий фермент) имеет 4 сайта, каждый из которых специфически узнает одну из трех молекул: специфическую аминокислоту, специфическую тРНК, молекулу АТФ, используемую в качестве источника энергии и молекулу воды, используемую для гидролиза ошибочно образованного аминоациладенилата..

На первом этапе аминокислота взаимодействует с АТФ, образуя промежуточное соединение аминоацил аденилат. АТФ распадается при этом с образованием пирофосфата,

Рис. Нуклеотиды тРНК (обозначены затемненными кружочками), участвующие в механизме узнавания АРСазами.

 

гидролиз которого делает этот этап необратимым. На втором этапе аминокислота в активном центре АРСазы переносится на тРНК с образованием связи между СООН группой аминокислоты и 2’или 3’ ОН группами рибозы концевого аденилового нуклеотида акцепторного участка тРНК. Сформированная таким способом аминоацил тРНК покидает активный центр АРСазы. Этому этапу принадлежит важная роль в процессах синтеза белка. По меньшей мере, в синтезе белка участвуют 20 различных аминоацил-тРНК синтетаз. Узнавание аминокислот обеспечивается специальным участком, комплементарным радикалу аминокислот. Узнавание соответствующей тРНК связано с особенностями нуклеотидного состава всей молекулы тРНК (не только структуры антикодона). На рисунке 10-5 показаны нуклеотиды транспортных РНК, придающих им специфичность при узнавании соответствующими АРСазами.

Поскольку включение аминокислоты в белок определяется кодон-антикодоновым взаимодействием, Природа отняла у АРСазы право на ошибку. Активный центр АРСазы обладает способностью узнавать ошибочное взаимодействие между аминокислотой и тРНК и исправлять ошибку, гидролизуя промежуточный продукт реакции, причем это происходит до высвобождения ферментом аминоацил-тРНК. Например, валин и изолейцин структурно похожи друг на друга и это может быть причиной ошибочного узнавания Е^иле валина на первом этапе реакции, однако изолейциновая АРСаза исправляет свою ошибку, подключая гидролазную активность своего активного центра во время соединения с РНКиле. Восстановительное десульфирование свободной ЦИС- тРНК_цис приводит к образованию АЛА-тРНК_цис.

Последняя включала АЛА вместо ЦИС в синтезируемую молекулу белка, что указывает на важность правильного узнавания аминокислоты специфической тРНК и исправление ошибок во время работы АРСазыИнициация трансляции играет ключевую роль в сборке белка на рибосоме

Инициация трансляции - это серия молекулярных событий, происходящих с рибосомой, которая приводит к взаимодействию рибосомы с началом кодирующей нуклеотидной последовательности иРНК и последующему считыванию [трансляции] этой последовательности. Такое определение инициации трансляции дает известный специалист в области синтеза белков А.Н.Спирин. Выделяют три основных аспекта фунционального предназначения инициации трансляции

1.формирование пептидил –тРНК в качестве основного субстрата реакций транспептизации.

2.Узнавание рибосомой стартовой точки трансляции иРНК

3. Регуляция процесов трансляции.

Способность рибосомы к трансляции иРНК и направляемому ей синтезу полипептидной цепи белка требует присутствия пептидил-тРНК в качестве одного из субстратов реакции транспептидации. Однако в самом начале трансляции нет пептидил-тРНК. Для решения этой проблемы используется специальная инициирующая аминоацил-тРНК, специальные белки [факторы инициации] и специальный инициирующий участок иРНК на рибосоме. При этом инициирующая аминоацил-тРНК служит донором субстрата для образования первой пептидной связи. Эта аминоацил-тРНК играет роль пептидил-тРНК, что и позволяет решить трудность начала элонгации пептида. У прокариот [бактерий] инициирующая аминоацил-тРНК даже химически похожа на пептидил-тРНК Аминогруппа аминокислоты связывается с формильной группой амидной связью. Т.о., введение инициирующей аминоацил-тРНК на специальный участок рибосомы названный Р (пептидильный) участок и есть одна из основных функций механизма инициации трансляции.

Второе назначение инициации это обеспечение начала считывания иРНК, которое происходит всегда со строго фиксированной точки матричного полинуклеотида. Начало считывания обычно не совпадает с началом полинуклеотидной цепи иРНК [с 5’ нуклеотидом ], а находится порой на довольно значительном растоянии от этого нуклеотида. Отсюда вытекает потребность в механизме точного узнавания того кодона на иРНК, который кодирует первый аминокислотный остаток. Всякое отклонение от этого кодона даже на один нуклеотид может привести к нарушению образования белка.

И, наконец, инициация является объектом действия регуляторных механизмов, определяющих интенсивность трансляции различных мРНК и, значит, образование белков в клетке, останавливающих трансляцию или, наоборот, способствующих индукции трансляции ранее не используемых иРНК.