Учебно-методический комплекс дисциплины «Нуклеиновые кислоты»

жүктеу 7,52 Mb. бет 98/117 Дата 28.09.2023 өлшемі 7,52 Mb. #43588 түрі Учебно-методический комплекс

14.3.1. Инициация трансляции Необходимой предпосылкой для инициации трансляции является диссоциация рибосомы на две составляющие ее неравные субчастицы, малую и большую. Рибосомные субчастицы диссоциируют сразу после терминации трансляции. Благодаря особым белкам, которые связываются со свободной малой рибосомной субчастицей и препятствуют ее реассоциации с большой субчастицей, малая субчастица рибосомы способна вновь инициировать трансляцию. Именно малая субчастица рибосомы (30S у прокариот и 40S у эукариот), и только она, связывается с мРНК, т. е. служит первичным приемником генетической информации для белоксинтезирующего аппарата. Лишь впоследствии, при завершении этапа инициации трансляции, к ней присоединяется большая субчастица (50S у прокариот и 60S у эукариот), образуя полную рибосомную частицу (70S у прокариот и 80S у эукариот), которая и будет производить элонгацию. Инициация трансляции приводит к взаимодействию рибосомы с началом кодирующей последовательности мРНК и считыванию этой последовательности. С одной стороны, инициация – это начало синтеза полипептидной цепи, т. е. элонгационного процесса, с другой – начало считывания мРНК, которое должно всегда осуществляться со строго фиксированного участка матричного полинуклеотида. Это начало считывания — никогда не начало полинуклеотидной цепи мРНК (т. е. не ее 5'-конец), инициирующий кодон всегда находится на некотором расстоянии от начала цепи. Узнавание рибосомой стартовой точки трансляции мРНК должно быть очень точным, поскольку рибосома “читает” кодоны мРНК строго последовательно, триплет за триплетом, и это устанавливает так называемую рамку считывания. Синтез полипептида требует присутствия предобразованной пептидил-тРНК в качестве одного из субстратов реакции транспептидации. Другими словами, в рибосомном пептидильном участке (Р-участке) должен присутствовать донорный субстрат, чтобы далее удлиняться за счет присоединения следующего аминоацильного остатка. Но когда рибосома начинает трансляцию, никакого пептида и соответствующего донорного субстрата в виде пептидил-тРНК в рибосоме еще нет. Для того чтобы решить эту проблему, и запускаются специальные механизмы инициации: специальная инициаторная аминоацил-тРНК во взаимодействии с белками – факторами инициации связывается со специальным инициирующим участком мРНК на рибосоме. При этом связывающаяся инициаторная аминоацил-тРНК поступает именно в Р-участок рибосомы, что позволяет ей служить в качестве донорного субстрата в образовании первой пептидной связи. Таким образом, инициаторная аминоацил-тРНК в Р-участке рибосомы имитирует пептидил-тРНК, что и решает проблему начала элонгации пептида. У прокариотических организмов (бактерий) инициаторная аминоацил-тРНК похожа на пептидил-тРНК также и химически: ее аминогруппа формилирована, т. е. связана с формильной группой амидной связью. Итак, введение донорного субстрата в Р-участок рибосомы и есть одна из основных функций механизма инициации трансляции. Прокариоты и эукариоты используют два различных пути к инициирующему кодону. У высших организмов — эукариот — рибосомная частица, как правило, сначала присоединяется к 5'-концу мРНК, а затем движется вдоль цепи мРНК и сканирует ее, пока не встретит инициирующий кодон. Этот способ получил название терминальной инициации. Для осуществления этого пути эукариотические клетки обладают набором специальных мРНК-связывающих белков, помогающих рибосомной частице узнать 5'-конец мРНК и далее двигаться вдоль цепи мРНК, и в том числе расщеплять АТФ и использовать энергию ее расщепления для расплетания вторичной структуры мРНК и движения. Другой путь — так называемая внутренняя инициация – используется главным образом одноклеточными прокариотическими организмами. В этом случае рибосомная частица ассоциирует непосредственно с локальной структурой мРНК, содержащей инициирующий кодон независимо от 5'-конца мРНК и его удаленности от начала кодирующей последовательности. Так как у прокариот очень часто одна длинная полинуклеотидная цепь мРНК содержит несколько кодирующих последовательностей для различных белков (полицистронные мРНК), то этот способ обеспечивает инициацию трансляции сразу нескольких кодирующих последовательностей внутри такой мРНК более или менее независимо друг от друга. В некоторых специальных случаях эукариоты тоже могут использовать путь внутренней инициации. В качестве инициирующего кодона в большинстве случаев выступает триплет AUG; у эукариот он практически единственный инициаторный кодон, а у прокариот 90% всех кодирующих последовательностей начинаются с него. Однако некоторая часть прокариотических мРНК инициирует трансляцию на других триплетах — GUG, реже UUG и совсем редко на некоторых других. Инициаторная аминоацил-тРНК всегда метионил-тРНК, как у прокариот, так и у эукариот. Однако у прокариот ее аминогруппа блокирована формильным остатком, так что она представляет собой формил-метионил-тРНК. Ее антикодон всегда CAU, таким образом, он полностью комплементарен кодону AUG и частично комплементарен другим возможным инициаторным кодонам прокариот (например, GUG и UUG). В итоге процесса инициации (рис. 14.8, шаги 1–3) малая рибосомная субчастица оказывается “сидящей” на инициирующем кодоне – стартовом триплете кодирующей последовательности мРНК со связанной инициаторной метионил-тРНК. Своим антикодоном эта тРНК взаимодействует с инициирующим кодоном, фактор инициации IF2 несет на себе нерасщепленную молекулу ГТФ и взаимодействует с инициаторной метионил-тРНК. На этом этапе в процесс включается свободная большая рибосомная субчастица (рис. 14.8, шаг 4). Большая рибосомная субчастица завершает инициацию. Она ассоциирует с малой субчастицей и взаимодействует со связанным IF2 таким образом, что IF2 приобретает ГТФазную активность. В результате ГТФ гидролизуется до ГДФ и ортофосфата, а сродство IF2 к инициаторной метионил-тРНК уменьшается, и IF2 с ГДФ легко вытесняются из рибосомы. При этом инициаторная метионил-тРНК после ухода IF2 оказывается в Р-участке рибосомы. Большая субчастица при ассоциации с малой субчастицей вытесняет и все другие факторы инициации, включая IF3. В итоге образуется полная 70S (у прокариот) или 80S (у эукариот) рибосома с Р-участком, занятым инициаторной метионил-тРНК, и с вакантным А-участком. За этим завершающим шагом процесса инициации начинаются образование и элонгация пептидной цепи. Таким образом, функции малой рибосомной субчастицы в ходе инициации трансляции могут быть разделены на три группы. Во-первых, малая рибосомная субчастица, связывая мРНК, служит первичным приемником генетической информации для белоксинтезирующего аппарата. Во-вторых, она с участием факторов инициации осуществляет распознавание инициаторного участка на мРНК либо путем непосредственного узнавания его структуры и присоединения (у прокариот), либо путем сканирования цепи мРНК (у эукариот). И в-третьих, малая рибосомная субчастица обеспечивает кодон-антикодоновое взаимодействие инициаторного кодона мРНК с антикодоном инициаторной тРНК. Выполнение этих функций охватывает большую часть событий в ходе инициации трансляции. Малая рибосомная субчастица играет основную роль в процессе инициации. Большая рибосомная субчастица включается в процесс на завершающем этапе процесса инициации трансляции и выполняет биохимическую часть функций. Она индуцирует гидролиз ГТФ на факторе инициации IF2, вытесняет все факторы инициации с малой рибосомной субчастицы, надлежащим образом ориентирует субстраты — инициаторную метионил-тРНК и связывающуюся с А-участком аминоацил-тРНК — в своем пептидилтрансферазном центре, после чего начинается образование и элонгация пептида. жүктеу 7,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:

©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз