БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 3

Часть IV ИНФОРМАЦИЯ

ГЛАВА 27. СИНТЕЗ БЕЛКА

Заключение

Синтез белка (трансляция) зависит от координированного взаимодействия более чем 100 макромолекул, к которым, помимо рибосом, относятся мРНК, тРНК, активирующие ферменты и белковые факторы. Синтез белка начинается с активации аминокислот аминоацил-тРНК-синтетазами (активирующими ферментами) за счет энергии АТР. Синтетазы соединяют карбоксильную группу аминокислоты с 2'- или 3'-гидроксильной группой остатка аденозина на 3'-конце тРНК. Для каждой аминокислоты имеется по меньшей мере один активирующий фермент. Кроме того, для каждой аминокислоты имеется хотя бы одна специфическая тРНК. Все транспортные РНК, обладающие различной специфичностью, характеризуются общим планом строения. Это - одиночные цепи РНК длиной примерно 80 нуклеотидов, содержащие некоторые модифицированные (например, метилированные) производные обычных оснований. Последовательности оснований всех известных тРНК могут быть написаны в виде клеверного листа, в котором примерно половина нуклеотидов спарена. Кристаллографические исследования с помощью рентгеновских лучей показали, что молекула тРНК имеет L-образную форму. На одном конце L-образной структуры находится 3'-концевая ССА-последовательность, являющаяся местом присоединения аминокислоты, на другом конце, на расстоянии около 80А, антикодон. Информационная РНК узнает антикодон тРНК, а не присоединенную к тРНК аминокислоту. Кодон мРНК образует пары оснований с антикодоном тРНК. Некоторые тРНК узнают более одного кодона благодаря тому, что спаривание третьего основания кодона менее избирательно, чем спаривание двух других (гипотеза «качаний», неоднозначного соответствия; wobble-hypothesis). Синтез белка происходит на рибосомах, образованных из больших и малых субъединиц. В каждом из них примерно две трети массы приходится на долю РНК и одна треть-на белок. 70S-рибосома E. coli (масса 2500 кДа) состоит из 30S- и 50S-субчастиц.

Синтез белка происходит в три этапа, называемых соответственно инициацией, элонгацией и терминацией. Информационная РНК, формилметионил-тРНК и 30S- субчастица рибосомы соединяются, образуя 30S-комплекс инициации. Сигналом начала трансляции служит кодон AUG (или GUG), которому предшествует богатая пурином последовательность, способная спариваться с 16S-pPHK. Затем 50S-субчастица рибосомы присоединяется к этому комплексу, что приводит к образованию 70S- комплекса инициации, готового к следующему этапу. Цикл элонгации включает связывание аминоацил-тРНК (узнавание кодона), образование пептидной связи и транслокацию. Рост цепи происходит в направлении от N-конца к С-концу. Терминацию синтеза белка осуществляют факторы освобождения, которые узнают терминирующие кодоны UAA, UGA и UAG, что приводит к гидролизу связи между полипептидом и тРНК. При образовании 70S-комплекса инициации, при связывании аминоацил-тРНК с рибосомой и на стадии транслокации происходит гидролиз GТР. Различные стадии синтеза белка избирательно ингибируются токсинами и антибиотиками. Пептидные антибиотики и другие короткие полипептиды синтезируются без рибосом, причем механизм их образования напоминает синтез жирных кислот.