grad-green grad-gray grad-blue grad-red grad-pink grad-purple grad-yellow
Нести помощь людям

Вход на сайт

Вы здесь

Главная » Физиология » Молекулярная биология » Лекционный курс по Молекулярной биологии

Трансляция - синтез белка

 

Лекция 8. Трансляция - матричный синтез белка в клетке. Подготовительный этап. Структура рибосом
 
Синтез белка в клетке состоит из двух этапов: рекогниции и собственно синтеза полипептида на рибосоме. Ключевым субстратом рекогниции является транспортная РНК.
 
Структура транспортной РНК
 
Транспортные РНК (tPHK) - короткие молекулы (70-90 нукл.), имеющие и вторичную, и третичную структуру.
Вторичная структура - "клеверный лист". Последовательность ССА на 3'-конце одинакова для всех tPHK. К концевому аденозину (А) присоединяется аминокислота.
Наличие в tPHK тимина (Т), псевдоуридина (ψ) (в ТψС- петле), и дигидроуридина (ДГУ) (в D-петле) - минорных, т.е. редко встречающихся в РНК нуклеотидов, указывает на особенности ее строения, необходимые для безошибочного узнавания ферментами, для защиты от действия рибонуклеаз (поэтому tPHK - долгоживущие, в отличие от тРНК).
Третичная структура в проекции на плоскость имеет форму бумеранга.
Разнообразие первичных структур
tРНК – 61+1 кодонов (соответственно числу
антикодонов в tРНК) формилметиониновая tPHK, у которой антикодон такой же, как у метиониновой tPHK.
Разнообразие третичных структур
 - 20 (по количеству аминокислот).
 
 
   
Рекогниция
 
Определение:
Рекогниция - это подготовительный этап трансляции, суть которого в образовании ковалентной связи между tPHK и соответствующей аминокислотой.
Состоит из двух стадий:
1.                     Активирование аминокислоты.
2.                     Присоединение аминокислоты к tPHK - аминоацилирование.
Обе стадии рекогниции осуществляются ферментом аминоацил-tРНК-синтегазой (АРС-азой, кодазой). Существует 20 вариантов кодаз (по числу аминокислот). У каждой кодазы 3 центра опознавания. Каждая АРС-аза узнает третичную структуру tPHK.
 
Определение
tPHK, имеющие разную первичную, но одинаковую третичную структуру, акцептируют одну и ту же аминокислоту и называются изоакцепторными tPHK.
Есть особая tPHK, которая называется формилметиониновой tPHK. Она узнается метиониновой кодазой, соединяется с метионином и уже после реакции аминоацилирования метионин формилируется специальным ферментом, который узнает эту особую форму tPHK.
Именно с формилметионина начинается синтез любого полипептида у прокариот.
Определение: аминоацилирование - это образование связи между аминокислотой и tPHK.
Следующий этап трансляции - собственно синтез полипептидов, происходит на рибосомах.
 
Структура рибосом
 
Рибосомы - немембранные самые мелкие клеточные органеллы, при этом они едва ли не самые сложные. В клетке Е. coli присутствует около 103-5x103 рибосом. Линейные размеры прокариотической рибосомы 210 х 290Å. У эукариот - 220 х 320Å.
Выделяют четыре класса рибосом:
1.                     Прокариотические 70S.
2.                     Эукариотические 80S.
3.                     Рибосомы митохондрий (55S - у животных, 75S - у грибов).
4.                     Рибосомы хлоропластов (70S у высших растений).
Определение: S - коэффициент седиментации или константа Сведберга. Отражает скорость осаждения молекул или их компонентов при центрифугировании, зависящую от конформации и молекулярного веса.
Каждая рибосома состоит из 2-х субъединиц (большой и малой).
 
 
Прокариотическая рибосома
Эукариотическая рибосома
70S
80S
50S
30S
60S
40S
5S rРНК
23SrРHK
 
16SrPHK
5S rРНК
 5.8SrPHK
28S rPHK
 
18S rPHK
 
34 молекулы белков, из них 31 разные
 
21 белок
не менее 50 разных белков
не менее 33 разных белков
 Сложность объясняется тем, что все элементы рибосом представлены в одном экземпляре, за исключением одного белка, присутствующего в 4 копиях в 50S субъединице, и не могут быть заменены.
rРНК выполняют не только функцию каркасов субъединиц рибосом, но и принимают непосредственное участие в синтезе полипептидов.
23S гРНК входит в каталитический пептидилтрансферазный центр, 16SrРНК необходима для установки на 30S субъединице инициирующего кодона mPHK, 5SrРНК - для правильной ориентации аминоацил-tPHK на рибосоме.
Все rРНК обладают развитой вторичной структурой: около 70% нуклеотидов собрано в шпильки.
rРНК в значительной степени метилированы (СН3-группа во втором положении рибозы, а также в азотистых основаниях).
Порядок сборки субъединиц из rРНК и белков строго определен. Субъединицы, не соединенные друг с другом, представляют собой диссоциированные рибосомы. Соединенные - ассоциированные рибосомы. Для ассоциации нужны не только конформационные изменения, но и ионы магния Mg2+ (до 2x103 ионов на рибосому). Магний нужен для компенсации отрицательного заряда гРНК. Все реакции матричного синтеза (репликация, транскрипция и трансляция) связаны с ионами магния Mg2+ (в меньшей степени - марганца Мn2+).
 
Каталитические центры рибосом
 
Асп - центр специфического
узнавания. Здесь происходит взаимодействие кодон-антикодон.
Р-центр - пептидильный, донорный.
Он является донором формилметио-нина при инициации, или пептидила при элонгации трансляции.
А-центр - аминоацильный, акцепторный.
Акцептирует формилметионин в самом начале или пептидил при элонгации трансляции.

К-центр - каталитический (фермент пептидилтрансфераза). В К-центре задействована 23S гРНК и несколько белков большой субъединицы.

Источники: Дымшиц Г.М. Молекулярная биология: http://www.medliter.ru/?page=get&id=012131

Поделиться с друзьями:
Ваша оценка: 
3.3125
Средняя: 3.3 (16 проголосовавших)