Белки. Биосинтез белка, регуляция. Патология обмена белков, страница 3

   Поскольку включение аминокислоты в белок определяется кодон-антикодоновым взаимодействием, Природа отняла у  АРСазы  право на ошибку.   Активный центр АРСазы обладает способностью узнавать ошибочное взаимодействие между аминокислотой и тРНК и исправлять ошибку, гидролизуя промежуточный продукт  реакции, причем это  происходит до высвобождения ферментом аминоацил-тРНК. Например, валин и изолейцин структурно похожи друг на друга и это может быть причиной ошибочного узнавания Е^иле валина на первом этапе реакции, однако изолейциновая АРСаза исправляет свою ошибку, подключая гидролазную активность своего активного центра во время соединения с РНКиле. Восстановительное десульфирование  свободной  ЦИС- тРНК_цис  приводит к образованию АЛА-тРНК_цис.

Последняя   включала АЛА вместо ЦИС в синтезируемую молекулу белка, что указывает на важность правильного узнавания  аминокислоты специфической тРНК и исправление ошибок во время работы АРСазыИнициация трансляции играет ключевую роль в сборке белка на рибосоме

Инициация трансляции - это серия молекулярных событий, происходящих с рибосомой, которая приводит к взаимодействию рибосомы с началом кодирующей нуклеотидной последовательности иРНК и последующему считыванию [трансляции] этой последовательности. Такое определение инициации трансляции дает известный специалист в области синтеза белков А.Н.Спирин. Выделяют три основных аспекта фунционального предназначения инициации трансляции

1.формирование пептидил –тРНК в качестве  основного субстрата реакций транспептизации.

2.Узнавание рибосомой стартовой точки трансляции иРНК

3. Регуляция процесов трансляции.

Способность рибосомы к трансляции иРНК и направляемому ей синтезу полипептидной цепи белка   требует присутствия  пептидил-тРНК в качестве одного из субстратов реакции транспептидации. Однако в самом начале  трансляции нет  пептидил-тРНК. Для решения этой проблемы  используется специальная инициирующая аминоацил-тРНК,  специальные белки [факторы инициации] и специальный инициирующий участок иРНК на рибосоме. При этом инициирующая  аминоацил-тРНК служит  донором субстрата для  образования первой пептидной связи. Эта аминоацил-тРНК  играет  роль  пептидил-тРНК, что и позволяет решить трудность начала элонгации пептида. У прокариот [бактерий] инициирующая аминоацил-тРНК даже химически похожа на пептидил-тРНК Аминогруппа аминокислоты  связывается  с формильной группой амидной связью. Т.о., введение инициирующей аминоацил-тРНК на специальный участок рибосомы названный Р (пептидильный) участок и есть одна из основных функций механизма инициации трансляции .

Второе назначение инициации это обеспечение  начала считывания иРНК, которое происходит всегда  со строго фиксированной точки матричного полинуклеотида. Начало считывания обычно не совпадает с началом полинуклеотидной цепи иРНК [с 5’  нуклеотидом ], а находится порой на довольно значительном растоянии от этого нуклеотида. Отсюда вытекает потребность в  механизме точного узнавания того  кодона на иРНК, который кодирует  первый аминокислотный остаток. Всякое отклонение от этого кодона даже на один нуклеотид может привести  к нарушению образования белка. 

И, наконец,  инициация   является объектом действия  регуляторных механизмов, определяющих интенсивность трансляции различных мРНК и, значит, образование белков в клетке, останавливающих трансляцию или, наоборот, способствующих  индукции трансляции ранее не используемых иРНК .

Существуют два пути  узнавания инициирующего кодона

Терминальная  инициация (характерна для эукариот), представляет процесс, при котором рибосома точно присоединяется к модифицированному (кэп) 5’-концу иРНК и перемещается по ней до тех пор, пока не обнаружит инициирующий кодон. В этом процессе участвуют специальные иРНК-связывающие белки, помогающие рибосомной частице узнать 5'-конец мРНК и  двигаться вдоль цепи иРНК, используя энергию гидролиза АТФ  для расплетания вторичной структуры иРНК и движения .

Внутренняя инициация, характерна для прокариот, В этом случае рибосома взаимодействует непосредственно с определенной  последовательностью иРНК, содержащей инициирующий кодон независимо от 5'-конца иРНК и его удаленности от начала кодирующей последовательности. Этот способ обеспечивает инициацию трансляции сразу нескольких кодирующих последовательностей внутри одной иРНК более или менее независимо друг от друга. У прокариот, как уже упоминалось,  очень часто одна  цепь иРНК содержит несколько кодирующих последовательностей для различных белков [полицистронные мРНК]. В некоторых случаях эукариоты также  могут использовать путь внутренней инициации

Диссоциация  рибосомы – необходимая предпосылка для инициации.

По окончании синтеза молекулы белка рибосомные субъединицы  диссоциируют на составляющие  малую и большую субъединиы. Это состояние подерживается  специальными белками, которые связываются со свободной малой рибосомной субъединицей [30S у прокариот или 40S у эукариот] и препятствуют ее взаимодействию с большой субъединицей. Эти белки называют факторами инициации или IF [Initiation Factors] .Таких белков у прокариот три, а у эукариот их значительно больше. Их принято  обозначать  как IF1, IF2, IF3  у прокариот, в названии  факторов  эукариот прибавляется буква е (eIF-1, eIF-2, eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, eIF-4C, eIF-4D, eIF-4E, eIF-4F, eIF-5 и т.д.). Функции отдельных факторов приведены в таблицах