Жаратылыстану факультеті
жүктеу/скачать 2,07 Mb.
|
МГҚА. 15 лекция.
Квант 1-4
| 8-лекция. Ақуыз биосинтезі (трансляция). Рибосоманың құрылысы мен қызметі.
Жасушаның интерфазасында өтетін ақуыз синтезі транскрипция және трансляция кезеңдерінен тұрады. Транляция. Информациялық РНҚ молекуласындағы тізбектелген триплеттер негіздерінің полипептидтік тізбектегі амин қышқылдар қатарына аударылу механизмі трансляция деп аталады. Бұл процесс рибосомада өтеді. Рибосомалар барлық ағзалардың жасушаларында болады. Бір жасушада бірнеше мыңдаған рибосомалар орналасады, олардың қызметі - жасуша тіршілігі үшін аса маңызды ақуызды (Ақуызты) синтездеу. Ақуызды синтездеуде бірнеше рибосомалар полисомалық кешенге бірігеді. Рибосомалар жалпы мөлшері бойынша екі типке бөлінеді: 70S-рибосома прокариот және 80S-рибосома эукариот цитоплазмасында кездеседі. Кез келген рибосома типі екі - кіші және үлкен суббөліктен құралған. Мысалы, эукариоттық рибосоманың үлкен бөлігінің жалпы мөлшері - 60S, ал кіші бөлігінікі - 40S. Рибосома құрамындағы РНҚ мен ақуыз мөлшері тең арақатынаста болады, олар рибосоманың рибонуклеотидтерін құрайды. Эукариот жасушаларының цитоплазмасында құрылысы бойынша бір-бірінен айырмашылығы жоқ рибосомалардың екі түрлі популяциясы ажыратылады: еркін рибосомалар және эндоплазмалық тормен байланысқан рибосомалар. Трансляция процесі үш стадияға бөлінеді: инициация, элонгация және терминация. Инициацияның бас кезінде рибосома екі — үлкен (седиментация коэффициенті 50S) және кіші (30S) жеке суббөліктерден тұрады. Информациялық РНҚ кіші суббөлікке бекінеді, бұл үшін Mg2+ ионы және Ақуызтық инициация факторы қажет. Ақуыз синтезінің басталуының бірінші белгісі болып бастама алу АUG кодоны саналады; оған формилметионинді (фМет) тасымалдайтын тРНҚ (тРНҚ фМет) өзінің UAC антикодонымен қосылады. Полипептидтік тізбектің басқа бөлігіндегі метионинді басқа РНҚ — тРНҚ фМет тасымалдайды, ал бастама алу кодонына тРНҚ фМет қана бекіне алады. Инициацияның келесі кезеңінде рибосоманың 50S— суббөлігі кіші 30S-cy66өлікпен және ондағы иРНҚ Мет-пен бірігеді, нәтижесінде 70S— суббөліктен құралған инициациялаушы комплекс пайда болады. Трансляцияның инициациясы үшін энергия көзі болып гуанозин трифосфат (ГТФ)-тың гуанозин дифосфат (ГДФ)-ке дейін гидролиз реакциясы саналады. Инициация өтуі үшін инициация факторлары (IF1, ІҒ2 және ІҒЗ) деп аталатын үш Ақуыз қажет. Рибосоманың үлкен суббөлігінде аминоацил және пептил орталықтары бар. Бірінші амин қышқыл формил-метионин (метиониннің модификациясы) аминоацил орталыққа түседі. Функциясы жоғары 70S— рибосома түзілгенде алғашқы амин қышқыл пептил орталыққа ауысады. Аминоацил орталық босап, келесі аминоацил тРНҚ-ны қабылдай алады. Осы кезеңнен кейін элонгация сатысы басталады. Элонгация — өсіп жатқан полипептидтік тізбек құрамына амин қышқылдарының тізбектеліп қосылуы. Полисомаға Ақуыз синтезі үшін қажет амин қышқылдарын тРНҚ тасымалдайды. Ол үшін тРНҚ-ның активациясы өтуі керек: амин қышқылы тРНҚ молекуласының аденин 3'— ұшына қосылып, аминоацил-тРНҚ түзіледі. Элонгация үш кезеңнен құралған: 1) кодонды тану; 2) пептидтік байланыстың түзілуі; 3) транслокация. Кодонды тануда рибосоманың аминоацил орталығында енген кезекті аминоацил тРНҚ молекуласының антикодоны иРНҚ кодонымен комплементарлық ережеге сай байланысады. Амин қышқылы бар тРНҚ рибосомаға бекінуі үшін алдымен ол элонгацияның бірінші факторы деп аталатын Ақуызпен (ЕҒ—TU немесе ЕҒІ) комплекс түзуі қажет. Бұл фактордың активациясына ГТФ қажет. ЕҒ—TU-ді элонгацияның екінші факторы — ЕҒ—TS (EF2) ГТФ-ті гидролиздеу арқылы инактивациялайды. Амин қышқылдар арасындағы пептидтік байланыс түзілуі рибосоманың аминоацил және пептил орталықтарының екеуінде аминоцил — тРНҚ болғанда ғана өтеді: пептил орталықта — формилметиониннің тРНҚ-сы, аминоацил орталықта — екінші амин қышқылының тРНҚ-сы болуы керек. Пептилтрансфераза ферменті көмегімен пептил орталықтағы алғашқы амин қышқылы өзінің карбоксил тобымен (COОH) аминоацил орталыққа жаңадан енген амин қышқылының амин тобымен (NH2) қосылады. Олардың арасында пептидтік байланыс (—CO— NH—) түзіледі. Бұның нәтижесінде пептил орталыққа амин қышқылын әкелген тРНҚ босатылады да, аминоацил орталықтағы тРНҚ-ға бірнеше амин қышқылдары қосылады (алдымен екі, сонан соң үш, төрт т.с.с). Элонгацияның соңғы кезеңі — транслокация, мұнда аминоацил орталығы босайды. Бұл процесс өтуі үшін гуанозинтрифосфатқа (ГТФ-қа) тәуелді ерекше Ақуыз — ЕҒ — G (ЕҒЗ— элонгацияның үшінші факторы) қажет. Әрбір рибосомаға бұл фактордың бір молекуласы сай.келеді. Элонгацияның үшінші факторы рибосомамен байланысып, оны иРНҚ бойымен 3'— ұшына қарай үш нуклеотид қалдығына жылжытады. Нәтижесінде аминоацил орталығы босап, оған келесі аминоацил тРНҚ бекінуіне жағдай туады. Сөйтіп, элонгация процесі Ақуызтың барлық амин қышқылдары біріккенге шейін қайталана береді. Терминация не Ақуыз синтезінің аяғы -терминациялау кодондары — UАА, UGА немесе UAG (стоп — кодондар) триплеттерінің қызметі арқылы өтеді.. Рибосоманың аминоацил орталығына түскен стоп-кодонмен терминация немесе босату факторы (RF) деп аталатын блоктардың бірі байланысады: RFl - UАА және UАG, ал RF2 - UGA және UАА триплеттерін таниды, ал RF3 алғашқы екі факторлардың әсеріне қолайлы жағдай туғызады. Бұл факторлар пептидилтрансфераза ферменті ерекшелігін соңғы пептид пен тРНҚ арасындағы байланыстың гидролизі жүретіндей етіп өзгертеді, ал босатылған полипептидтік тізбек рибосомадан бөлініп шығады. Мұның артынан иРНҚ-рибосома комплексінің ажырауы өтеді. Ары қарай рибосома 30S және 50S суббөліктерге диссоциацияланады. Бұл бөліктердің иРНҚ-ның басқа молекуласымен реассоциациясынан (бірігуінен) кейін Ақуыз синтезінің бүкіл циклі қайтадан басталады. Эукариоттар трансляциясы. Эукариоттық организмдерде бұл процесс цитоплазмада жүреді және оның негізгі кезеңдері — өту механизмі прокариоттағыдай. Айырмашылығы - бастау алу АUG кодонына формил метионин емес, метиониннің өзінің енуі саналады. Бұған қарамастан АUG кодонын танитын тРНҚ молекуласының екі типін ажыратады: бірі — инициация кодонына, екіншісі — өсіп жатқан полипептидтік тізбектің орта бөлігінің біріне қосылатын метионинді коделеуге арналған. Тағы бір маңызды айырмашылық — эукариоттар рибосомасы ірілеу (80S): үлкен суббөлігі —60S, кіші —40S. Инициация және элонгация факторларының рөлін әр түрлі Ақуыздар атқарады. Эукариоттар жасушасынан бір ғана терминация факторы — еЕҒ табылды. 1-сурет. 2-сурет. жүктеу/скачать 2,07 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|