Детали механизма активации аминокислот

 

Процесс синтеза полипептида на рибосоме

Процесс синтеза полипептида на рибосоме состоит из трех стадий: инициации, элонгации и терминации.

Участки (сайты) рибосомы

В рибосоме выделяют А-участок, куда приходят новые аминоацил-тРНК, и Р-участок (пептидильный), где в момент прихода новой аминоацил-тРНК находится растущий пептид. Иногда выделяют также Е-участок (от empty — пустой), в котором оказываются уже отдавшие аминокислоту, "пустые" тРНК.

Инициация трансляции

Основными задачами инициации являются:

1) Связывание малой субъединицы рибосомы с мРНК.

Связывание рибосомы с мрнк

2) Нахождение инициаторного, или стартового, кодона АУГ, как правило, это первый АУГ с 5'-конца мРНК. Точное позиционирование рибосомы относительно него обеспечивает установление нужной рамки считывания. Рамка считывания — это разбиение последовательности на триплеты, а таких разбиений возможно три, но кодирует нужный белок только одна. Если рамка сдвинется, то получится совершенно другой полипептид.

3) Установка метионил-тРНК (или формилметионил-тРНК у прокариот) в Р-участок рибосомы, привлечение следующей аминоацил-тРНК, присоединение большой субъединицы и сборка полной рибосомы.

Таким образом, в результате инициации мы получаем рибосому, точно установленную в нужное положение на мРНК, в Р-участке имеется тРНК с аминокислотой, а А-участок свободен. Этим заканчивается стадия инициации.

Элонгация трансляции

Элонгация трансляции представляет собой цикл из 3 повторяющихся событий:

1) Присоединение новой аминоацил-тРНК в А-участок в соотвествии с кодоном, который там оказался. При этом происходит комплементарное взаимодействие антикодона тРНК с кодоном в мРНК.

2) Образование пептидной связи с перевешиванием растущего пептида с тРНК в Р-участке на новопришедшую аминоацил-тРНК в А-участке. Осуществляется за счет каталитической активности большой субъединицы рибосомы, главную роль здесь играет рРНК.

Этот процесс называют транспептидацией ("перевешиванием пептида"). В катализе его ключевую роль играет рРНК, поэтому ее иногда считают примером РНК-фермента — рибозима.

3) Транслокация — шаг рибосомы на один триплет в сторону 3'-конца мРНК. Всё, что было в А-участке, оказывается в Р-участке, а А-участок теперь свободен для присоединения новой аминоацил-тРНК. Цикл замыкается.

Факторы элонгации

 

Часто на одной мРНК последовательно друг за другом синтезируют белок несколько рибосом. Это позволяет более эффективно использовать мРНК и синтезировать в единицу времени больше белковых молекул. Такие структуры, состоящие из одной мРНК и нескольких работающих на ней рибосом, называются полисомами (см. рис.).

 

Процесс элонгации продолжается до тех пор, пока в А-участок не попадет стоп-кодон, для которого в клетке нет тРНК с комплементарным антикодоном. Напомним, что стоп-кодонами являются три кодона: UAA, UAG, UGA. На этих кодонах процесс элонгации останавливается, и начинается завершающий этап биосинтеза белка, называемый терминацией.

Терминация трансляции

В действие вступают вспомогательные белки, называемые факторами терминации. Эти белки узнают стоп-кодоны и связываются в рибосоме на место тРНК в А-участке. При этом происходит гидролиз связи синтезированного пептида с тРНК. Это приводит к тому, что освободившаяся тРНК покидает рибосому, а образовавшийся пептид освобождается и начинает самостоятельное существование. Рибосома диссоциирует на субъединицы и освобождает мРНК.