Белки. Биосинтез белка, регуляция. Патология обмена белков, страница 2

Неоднозначность соответствия оснований – важный элемент, уменьшающий вероятность  неблагоприятных последствий мутаций. 

Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту. Это свойство кода получило название специфичности генетического кода. Кодоны в молекуле иРНК расположены линейно и между ними нет каких-либо дополнительных знаков «препинания». Код читается в последовательной манере, начинаясь с фиксированного пункта в гене. Код не перекрывающийся и последовательность аминокислот  коллинеарна  последовательности нуклеотидов. Сдвиг рамки считывания может приводить к синтезу дефектного белка. Некоторые вирусы  используют  возможность сдвига рамки считывания для кодирования нескольких белков одной и той же последовательностью нуклеотидов.

К настоящему времени  генетический код   изучен у большого количества организмов от вирусов и бактерий до млекопитающих. Он оказался практически одинаковым у всех, что дает право говорить об универсальности  генетического кода и о единстве происхождения всех форм жизни на Земле. Некоторые различия в кодировании приводятся в следующей таблице. 

. Различия в значении кодонов у разных живых организмов.
Геном	Организм	Кодон	Универсальное значение	Необычное значение
Митохондрии	Позвоночные, дрозофила, дрожжи, плесени, трипаносомы	УГА	Стоп	Три
	Сахаромицеты	ЦУУ ЦУЦ ЦУА ЦУГ	Лей	Три
		ЦГГ	Арг	Три
	Позвоночные, дрозофила, сахаромицеты	АУА	Иле	Мет
	Морская звезда	ААА	Лиз	Асн
	Позвоночные	АГА АГГ	Арг	Стоп
	Морская звезда дрозофила	АГА АГА*	Арг	Сер
	Аскарида, нематода	УУГ	Лей	Старт
		АУУ	Иле	Старт
	Нематода	АУА	Иле	Старт
	Млекопитающие	АУУ АУЦ АУА	Иле	Старт
Ядро	Микоплазма	УГУ	Стоп	Три
	Цилиаты	УАА	Стоп	Глн
	Гриб кандида цилиндрика	ЦУГ	Лей	Сер
	А* -модифицированый аденин

Трансляция  - один из сложнейших механизмов синтеза макромолекул.

Несмотря на кажущуюся простоту образования пептидной связи, механизм трансляции  оказался одним из самых сложных биосинтетических процессов в клетке. Он включал и

Рис.. Основные этапы синтеза белков в клетке.

процессы, протекающие в цитозоле и процессы, протекающие на рибосомах. Можно выделить несколько этапов процесса синтеза молекулы белка. (см рис  ).

 процессы, протекающие в цитозоле и процессы, протекающие на рибосомах. Можно выделить несколько этапов процесса синтеза молекулы белка. (см рис  ).

 Процесс трансляции начинается с активирования аминокислот, в котором участвуют тРНК, аминокислоты и специфические ферменты аминоацил-т-РНК синтетазы (АРСазы). Образующиеся на этом этапе аминоацил-тРНК вступают во второй этап – инициацию, при которой  молекула иРНК соединяется с малой рибосомной субъединицей.

Особая инициирующая тРНК связывает малую рибосомную субъединицу со специфическим  инициирующим  кодоном на иРНК. Присоединение большой субъединицы завершает образование инициирующего комплекса. специальные внерибосомные факторы инициации  способствуют протеканию этому этапу. Образование инициирующего комплекса - один из самых медленных этапов в синтезе. Далее следует этап элонгации. Каждая очередная аминокислота присоединяется к карбоксильному концу растущего полипептида с помощью циклического процесса, состоящего из трех последовательных этапов: связывания аминоацил-тРНК, образования пептидной связи и транслокации рибосомы. Рибосома перемещается вдоль молекулы иРНК в направлении 5'à 3' от одного кодона к другому до тех пор, пока не будет достигнут какой-либо из трех терминирующих кодонов. Этот этап один из самых быстрых.  Этап терминации начинается  с присоединения  к терминирующим кодонам  фактора освобождения , останавливающего трансляцию и способствующего  отделению образованного полипептида от рибосомы. Энергия для биосинтеза белка обеспечивается гидролизом ГТФ.

Заключительный этап - формирование пространственной структуры и процессинг белковой молекулы с целенаправленным перемещением молекул к местам их функционирования. На этом этапе молекула приобретает все необходимые структурные особенности для выполнения  своих функций.  

Активирование аминокислот происходит в два этапа

Рис. Реакции, катализируемые АРСазой.

Активный центр АРС-азы (акивирующий фермент) имеет 4 сайта, каждый из которых специфически узнает одну из  трех молекул: специфическую  аминокислоту, специфическую тРНК,  молекулу АТФ , используемую в качестве источника энергии и молекулу воды, используемую для гидролиза ошибочно образованного аминоациладенилата..

 На первом этапе аминокислота  взаимодействует с АТФ, образуя промежуточное соединение аминоацил аденилат. АТФ распадается  при этом с образованием пирофосфата,

Рис. Нуклеотиды тРНК (обозначены затемненными кружочками), участвующие в механизме узнавания АРСазами.

гидролиз которого делает этот этап необратимым. На втором этапе аминокислота в активном центре АРСазы переносится на тРНК с образованием связи между СООН группой аминокислоты и 2’или 3’ ОН группами рибозы  концевого аденилового нуклеотида акцепторного участка  тРНК. Сформированная  таким способом аминоацил тРНК покидает активный  центр АРСазы. Этому этапу принадлежит важная роль в процессах синтеза  белка. По меньшей мере, в синтезе белка  участвуют  20 различных аминоацил-тРНК синтетаз. Узнавание аминокислот обеспечивается специальным участком, комплементарным радикалу аминокислот. Узнавание соответствующей тРНК связано с особенностями нуклеотидного состава всей молекулы тРНК (не только структуры антикодона). На рисунке 10-5 показаны нуклеотиды транспортных РНК, придающих им  специфичность при узнавании соответствующими АРСазами.