14. Биосинтеза на протеини. Излъчване. рибозомен цикъл.
Биосинтезата на протеиние сложен многоетапен процес на синтез на полипептидна верига от аминокиселинни остатъци, протичащ върху рибозомите на клетките на живи организми с участието на молекули на иРНК и тРНК.
ВВ протича на два етапа- транскрипция (от ДНК до синтеза на зряла иРНК), транслация (от освобождаване на зряла иРНК в цитоплазмата и синтез на полипептид.)
Транслация.В прокариотните клетки процесът на транслация е свързан със синтеза на иРНК: те се случват почти едновременно.
Протеините в рибозомата се държат върху скеле, състоящо се от рибозомна РНК. Образуването на рибозомата започва с факта, че рибозомната РНК се сгъва и протеините започват да се придържат към нея в определен ред. Фигурата показва рибозомна РНК. В него самодопълващите се участъци на веригата на РНК се сдвояват, образувайки фиби (вторична структура), а след това РНК се сгъва (третична структура на РНК), образувайки рамка от субчастици.
Друг тип РНК, участваща в протеиновия синтез, е трансферната РНК (тРНК). tRNA молекулите са относително малки (в сравнение с рибозомната или информационната РНК). Всички тРНК споделят обща вторична структура. Поради сдвояването на комплементарни участъци на молекулата на тРНК се образуват три "стъбла" с бримки в краищата и едно "стъбло", образувано от 5'- и 3'-краищата на молекулата на тРНК (понякога се образува допълнителна пета бримка). Изображението на тази структура прилича на кръст или детелина. "Главата" на този лист е представена от антикодонна бримка, тук е антикодото - онези три нуклеотида, които взаимодействат взаимно с кодона в иРНК. Стъблото срещу антикодоновата бримка, образувано от краищата на молекулата, се нарича акцепторно стъбло - тук е прикрепена съответната аминокиселина. Специални ензими разпознават съвпадащи тРНК и аминокиселини,наречени аминоацил-тРНК синтетази. Всяка аминокиселина има своя собствена аминоацил-тРНК синтетаза.
Рибозомата съдържа информационна РНК (mRNA). С кодона (три нуклеотида) на иРНК е комплементарно свързан антикодонът на преносната РНК, върху който виси аминокиселинният остатък. Фигурата показва такава структура (тРНК заедно с аминокиселина, наречена аминоцил-тРНК).
Процесът на транслация, както и процесът на транскрипция, е свързан с движение по протежение на молекулата на нуклеиновата киселина, разликата е, че рибозомата стъпва на три нуклеотида, докато РНК полимеразата стъпва на един.
Рибозомитена про- и еукариотите са много сходни по структура и функция. Те се състоят от две субчастици: голяма и малка. При еукариотите малката субединица се образува от една молекула рРНК и 33 различни протеинови молекули. Голямата субединица комбинира три рРНК молекули и около 40 протеина. Прокариотните рибозоми и митохондриалните и пластидните рибозоми съдържат по-малко компоненти.
15. Етапи на превод (начало, удължаване, прекратяване)
Иницииране на превод. Протеиновият синтез в повечето случаи започва с AUG кодона, кодиращ метионин. Този кодон обикновено се нарича начален или иницииращ кодон. Инициирането на транслацията включва разпознаване на този кодон от рибозомата и набиране на инициаторната аминоацил-тРНК. Инициирането също така изисква наличието на определени нуклеотидни последователности в областта на началния кодон. важно роля в защитата на 5'-края на иРНК принадлежи. 5' капачка. Пр. последователност, която разграничава началния AUG от вътрешните, е абсолютно необходима, тъй като в противен случай инициирането на протеиновия синтез би се случило произволно върху всички AUG кодони.Процес на започванеспециални протеини – иницииращи фактори. (кат. подвижно свързан с малка субединица на рибозомата. Чрезв края на фазата на иницииране и образуването на рибозома-иРНК-иницииращ аминоацил-тРНК комплекс, тези фактори се отделят от рибозомата.) Механизмите на иницииране на транслацията при про- и еукариотите се различават значително: прокариотните рибозоми са потенциално способни на стартирайте AUG и инициирайте синтеза на всички иРНК сайтове.
Фазата на удължаване,или удължаване на пептида, включва всички реакции от образуването на първата пептидна връзка до прикрепването на последната аминокиселина. Това е циклично повтарящо се събитие, при което има специфично разпознаване на следващия кодон аминоацил-тРНК, разположен в А-мястото, допълващо взаимодействие между антикодона и кодона. В процеса на изграждане на полипептидната верига участват два фактора на удължаване на протеина. Първият (EF1a при еукариотите, EF-Tu при прокариотите) пренася заредена тРНК към А (аминоацилното) място на рибозомата. След образуването на пептидна връзка, която се катализира от рРНК, и прехвърлянето на tRNA-свързания пептид от мястото Р към мястото А, вторият протеин (EF2 при еукариотите, EF-G при прокариотите) катализира движението на рибозомата с един триплет. Така пептидната тРНК отново е в Р-мястото, а „празната“ тРНК в Р-мястото е в Е-мястото. Цикълът на удължаване завършва, когато нова тРНК с антикодон, съвпадащ с кодона в мястото А, се достави до EF1a (или EF-Tu). Сглобяването на пептидната верига се извършва с доста висока скорост, в зависимост от температурата. При бактерии при 37 °C се изразява като добавяне на 12 до 17 аминокиселини за 1 s към субдипептида. В еукариотните клетки тази скорост е по-ниска и се изразява като добавяне на две AA за 1 s.
Терминиращата фазаили завършването на полипептидния синтез е свързана с разпознаването от специфичен рибозомален протеин на един от терминиращите кодони (UAA, UAG или UGA),когато навлезе в А мястото на рибозомата. В този случай водата е прикрепена към последната аминокиселина в пептидната верига и карбоксилният й край е отделен от тРНК. В резултат на това завършената пептидна верига губи връзката си с рибозомата, котката. се разделя на две подчастици.