Met-tRNAi + Aa-tRNAe → Met-Aa-tRNAe + tRNA
Так образуется первая пептидная связь.
Рис. 14.10. Элонгация пептида на рибосоме.
Транспептидация представляет собой второй шаг элементарного элонгационного цикла (рис. 14.9). В этой реакции пептидильный остаток из Р-участка переносится на аминогруппу молекулы аминоацил-тРНК, связавшейся с А-участком. Полипептидная цепь удлиняется на одну аминокислоту, а сама тРНК, принесшая эту аминокислоту, так и остается связанной с ней и, таким образом, связанной с удлиненным полипептидом (рис. 14.10, состояние III). Остаток тРНК новообразованной пептидил-тРНК занимает А-участок, а в Р-участке находится деацилированная (без пептидильного или аминоацильного остатков) тРНК. Такое состояние называется претранслокационным.
Третий шаг элонгационного цикла — транслокация, при которой выбрасывается деацилированная тРНК из Р-участка, а пептидил-тРНКперемещается из А-участка в Р-участок вместе со связанным с ней кодоном мРНК. В результате цепь мРНК протаскивается относительно рибосомы ровно на один триплет нуклеотидов, а в освободившемся А-участке на малой рибосомной субчастице устанавливается следующий (новый) кодон мРНК (рис. 14.10, в). Цикл завершился, приведя к образованию одной пептидной связи и соответствующему удлинению растущего полипептида на одну аминокислоту, с одной стороны, и к “прочтению” одного кодона мРНК и перемещению мРНК на один триплет — с другой.
Далее события происходят аналогичным образом: 1) аминоацил-тРНК, соответствующая (комплементарная) вновь установленному в А-участке кодону, связывается из окружающей рибосому среды с этим кодоном в А-участке (рис. 14.10, г); 2) дипептидил-тРНК в Р-участке реагирует с новоявленной аминоацил-тРНК в А-участке путем транспептидации, что приводит к образованию трипептидил-тРНК в А-участке (рис. 14.10, д), 3) транслокация перебрасывает остаток тРНК молекулы трипептидил-тРНК из А-участка в Р-участок вместе со связанным с ней триплетом мРНК (14.10, е). За этим следует аналогичный ряд событий (1 – 3), начинающийся с комплементарного связывания очередной аминоацил-тРНК с новым кодоном в А-участке. Повторение таких элементарных циклов и создает процесс элонгации (рис. 14.9, 14.10).
Таким образом, благодаря триплет-триплетному связыванию (кодон-антикодоновому взаимодействию) между мРНК и тРНК в рибосоме, транслокация тРНК каждый раз приводит к протягиванию цепи мРНК относительно рибосомы ровно на три нуклеотида. Так как рибосома асимметрична и транслокация перемещает тРНК только однонаправленно из А-участка в Р-участок, потриплетное перемещение цепи мРНК вместе со связанной с ней тРНК оказывается также строго полярным, однонаправленным. В процессе трансляции (элонгации) оно может происходить только в направлении от 5'- к 3'-концу цепи. В целом получается, что при трансляции (элонгации) рибосома работает как лентопротяжный механизм, перемещая с помощью тРНК цепь мРНК относительно себя с шагом в три нуклеотида. В процессе этого перемещения рибосома расплетает все попадающиеся на ее пути двуспиральные участки и более сложные элементы вторичной и третичной структуры мРНК.
У прокариотических организмов (бактерий), где ДНК не отделена мембраной от цитоплазмы и присутствующих там рибосом, последние начинают трансляцию на цепях мРНК, еще находящихся в стадии роста на комплексах ДНК с РНК-полимеразами (рис. 14.11). Другими словами, молекулы РНК-полимеразы ползут по ДНК и синтезируют цепи мРНК, начиная от 5'-конца РНК в направлении к 3'-концу, а рибосомы присоединяются к “свешивающимся” с полимераз 5'-концевым участкам, инициируют трансляцию и двигаются в процессе элонгации по направлению к молекуле полимеразы. Это явление получило название сопряженной транскрипции–трансляции. В бактериальных клетках скорость синтеза РНК (транскрипции) – 30–45 нуклеотидов в секунду при 37°С – строго координирована со скоростью трансляции – 10–15 триплетов в секунду, так что один триплет нуклеотидов синтезируется приблизительно за то же время, за которое он прочитывается и образуется одна пептидная связь. Таким образом, сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот осуществляется как в пространстве (комплекс ДНК : РНК-полимераза: мРНК), так и во времени (координация скоростей транскрипции и трансляции).
Рис.14.11. Сопряженная транскрипция-трансляция у прокариот
У эукариот сопряжение транскрипции и трансляции невозможно. Во-первых, ДНК (хромосомы) эукариот отделены от цитоплазмы, содержащей рибосомы, ядерной мембраной. Эукариотическая мРНК синтезируется полностью в клеточном ядре и лишь затем транспортируется из ядра в цитоплазму, где и встречается с рибосомами. Во-вторых, для инициации трансляции мРНК эукариотическими рибосомами требуется не только 5'-концевая часть мРНК, но и готовая 3'-концевая часть, являющаяся "усилителем" инициации. В отличие от бактерий скорость элонгации у эукариот варьирует в широких пределах, обычно от 1 до 10 триплетов в секунду, в зависимости от типа клеток, их физиологического состояния и природы транслируемой мРНК, и регулируется с помощью каких-то пока не выясненных клеточных механизмов.
Достарыңызбен бөлісу: |
