Реферати » Реферати по біології » Біосинтез білка і його регуляція

Біосинтез білка і його регуляція

цитоплазми в присутності АТФ і подальшим додаванням трихлороцтової кислоти в білковому осаді мітка не відкривається. Було зроблено висновок, що мічена амінокислота не включається в білкову молекулу. Мітка виявилася пов'язаної ковалентно з РНК, що міститься в білковому фильтрате. Показано, що РНК, до якої приєднується мічена амінокислота, має невелику молекулярну масу і зосереджена в розчинній фракції, тому її спочатку назвали розчинною, а пізніше адаптерні або транспортної РНК. На частку тРНК припадає близько 10-15% загальної кількості клітинної РНК. До теперішнього часу відкрито більше 60 різних тРНК. Для кожної амінокислоти в клітці є принаймні одна специфічна РНК (для ряду амінокислот відкрито більше однієї, зокрема для серина - 5 різних тРНК, для лізину і гліцину - по 4 різних тРНК, хоча і в цьому випадку кожна тРНК пов'язана із специфічною аміноацил-тРНК-синтетазой). Молекулярна маса більшості тРНК коливається від 24000 до 29000 Да. Вони містять від 75 до 85 нуклеотидів. Амінокислоти приєднуються до вільної 3 ?-ОН-групі кінцевого мононуклеотида, представленого у всіх тРНК АМФ, шляхом утворення ефірного зв'язку. Цікаво, що майже всі тРНК володіють не тільки індивідуально подібними функціями, але і дуже схожою тривимірною структурою.

Встановлена ??первинна структура майже всіх 60 відкритих тРНК; знання послідовності нуклеотидів і, отже, складу тРНК дало в руки дослідників багато цінних відомостей про біологічну роль окремих компонентів тРНК. Загальною для тРНК виявилася також нативна конформація, встановлена ??методом рентгеноструктурного аналізу і названа спочатку названа конформацией листа конюшини; насправді ця конформація має неправильну, Г-подібну, форму.

Визначення структури тРНК дозволило виявити ряд відмітних ділянок; так, 3 ?-гідроксільном кінці розташовується однакова для всіх тРНК послідовність триплетів ЦЦА-ОН, до якої приєднується за допомогою ефірного зв'язку специфічна амінокислота. Зв'язування в основному відбувається через 3 ?-ОН-групу кінцевого аденілового нуклеотиду, хоча отримані докази можливості приєднання амінокислоти і через 2 ?-ОН-групу. Тимидин-псевдоуридин-цітіділовая петля, мабуть, забезпечує зв'язування аміноацил-тРНК з поверхнею рибосоми. Мається крім того, додаткова петля, склад якої варіює у різних типів молекул тРНК; її призначення невідомо. Дигидроуридиловая петля, з іншого боку, виявилася необхідною як сайт (місце) для пізнавання специфічним ферментом-аминоацил-тРНК-синтетазой. Є також антикодоновая петля, несуча триплет, названий антикодоном, і розташована на протилежній стороні від того кінця, куди приєднується амінокислота. Антикодон є антипаралельними в своїй комплементарності.

Ретельний аналіз нуклеотидноїпослідовності різних тРНК показав, що всі вони містять однаковий 5 ?-концевой нуклеотид - ГМФ з вільною 5 ?-фосфатной-групою. Адапторная функція молекул тРНК полягає в зв'язуванні кожної молекули тРНК зі своєю специфічною функціональною амінокислотою. Але оскільки між нуклеїнової кислотою і специфічною функціональною групою амінокислоти не існує відповідності та спорідненості, цю функцію пізнавання повинна виконувати білкова молекула, яка дізнається як молекулу специфічної тРНК, так і специфічної амінокислоти.

Матрична РНК

Вище було вказано на необхідність участі предобразованной молекули РНК для правильної розстановки амінокислот у поліпептидному ланцюзі. Було висловлено думку, що предобразованной РНК, необхідна для зміни типу синтезованого білка, повинна володіти високою швидкістю оновлення свого складу, т. Е. Молекула такої РНК повинна синтезуватися і розпадатися з такою швидкістю, щоб забезпечити швидку оновлюваність нуклеотидного складу. Фактично ж рРНК позначилася метаболічно вельми стабільно, тому ставала очевидним, що вона не може служити в якості матриці.

У ряді лабораторій отримано дані про існування в клітинах в поєднанні з рибосомами короткоживущей РНК, названої інформаційної РНК; зараз вона позначається як матрична РНК, тому що її роль полягає в перенесенні інформації від ДНК в ядрі до цитоплазми, де вона з'єднується з рибосомами і служить матрицею, на якій відбувається синтез білка.

Ці досліди відкрили пряму дорогу для експериментальної розшифровки коду, за допомогою якого інформація від РНК передається на білок, що синтезується. Послідовність нуклеотидів РНК реалізується у специфічній послідовності амінокислот синтезується поліпептидного ланцюга. Досліди Ниренберга свідчать також про те, що ні рибосома і не рРНК є матрицею, на якій синтезуються специфічні білки, а цю роль виконують надходять ззовні матричні РНК. Отже, ДНК зраджує інформацію на РНК, яка синтезується в ядрі і потім надходить у цитоплазму. Тут РНК виконує матричну функцію для синтезу специфічної білкової молекули. Матрична гіпотеза синтезу білка, як і інших полімерних молекул ДНК і РНК, отримало час повне підтвердження. Її правильність була доведена в експериментах, які забезпечували точне відтворення первинної структури полімерних молекул; причому цей синтез на відміну від безладного хімічного синтезу відрізнявся не тільки високою швидкістю і специфічністю, але і спрямованістю самого процесу, в суворій відповідності з програмою, записаною в лінійної послідовності молекули матриці.

Аминоацил-тРНК синтетази

В цитозоле клітин 20 різних амінокислот приєднуються a-карбоксильної групою до 3 ?-гідрофільному акцепторному кінця відповідних тРНК з утворенням складноефірного зв'язку. Ці реакції каталізує сімейство ферментів, що носить назву аминоацил-тРНК синтетаз. Кожен член цього сімейства дізнається тільки одну певну амінокислоту і ті тРНК, які здатні зв'язуватися з цією амінокислотою. З цього випливає, що до групи тРНК синтетаз входить 20 різних ферментів. Вони здійснюють активацію амінокислот в 2 стадії: на першій стадії амінокислота приєднується до ферменту і реагує з АТФ з утворенням багатого енергією проміжного сполуки-аминоацил АМФ. На другій стадії аміноацільний залишок аміноаціладенілата, залишаючись що з ферментом, взаємодіє з молекулою відповідної тРНК з утворенням аміноацил тРНК.

Для кожної амінокислоти існує свій фермент - своя аміноацил тРНК синтетаза: для глутамату - глутамил-тРНК синтетаза, гистидина - гістидил-тРНК синтетаза і т.д.

Амінокислоти приєднуються до 3'- або 2'-ОН групам рибози на-кінці тРНК, де всі тРНК мають загальну нуклеотидну послідовність-ССА.

Енергія, укладена в макроергічним складноефірного зв'язку аміноацил-тPHK, згодом використовується освіту пептидного зв'язку в ході синтезу білка.

Пирофосфат, що виділяється в ході цієї реакції, гидролитически розщеплюється з утворенням двох молекул ортофосфата і виділенням енергії, що робить реакцію активації амінокислот незворотною.

Надзвичайно висока специфічність аа-тРНК синтетаз в зв'язуванні амінокислоти з відповідними тРНК лежить в основі точності трансляції генетичної інформації. В активному центрі цих ферментів є 4 специфічних ділянки для впізнавання: амінокислоти, тРНК, АТФ і четвертий - для приєднання молекули Н20, яка бере участь у гідролізі неправильних аміноаціладенілатов. За рахунок існування в активному центрі цих ферментів коригувального механізму, що забезпечує негайне видалення помилково приєднаного амінокислотного залишку, досягається разюче висока точність роботи: на 1300 пов'язаних з тРНК амінокислот зустрічається тільки одна помилка.

Амінокислота, приєднуючись до тРНК, надалі не визначає специфічних властивостей аа-тРНК, так як її структуру не впізнає ні рибосома, ні мРНК. Участь в синтезі білка залежить тільки від структури тРНК, а точніше, від комплиментарного взаємодії антикодона аминоацил-тРНК з кодоном мРНК.

Антикодон розташований в центральній (антикодоновой) зашморгу тРНК. Впізнавання тРНК аа-тРНК синтетазами не завжди відбувається по антикодоновой петлі. Активний центр деяких ферментів виявляє комплементарне відповідність іншим ділянкам просторової структури тРНК.

Рибосоми

Рибосоми являють собою рібонуклеопротеіновие освіти - своєрідні «фабрики» , на яких йде складання амінокислот в білки. Еукаріотичні рибосоми мають константу седиментації 80S і складаються з 40S (малої) і 60S (великий) субодиниць. Кожна субодиниця включає рРНК і білки. В 40S субодиницю входить рРНК з константою седиментації 18S і близько 30-40 білків. В 60S субодиниці виявлено 3 види рРНК: 5S, 5,8S і 28S і близько 50 різних білків.

Білки входять до складу субодиниць рибосоми в кількості однієї копії і виконують структурну функцію, забезпечуючи взаємодія між мРНК і тРНК, пов'язаними з амінокислотою або пептидом.

У присутності мРНК 40S і 60S субодиниць об'єднуються з утворенням повної рибосоми, маса якої приблизно в 650 разів більше маси молекули гемоглобіну.

В рибосоме є 2 центру для приєднань молекул тРНК: аміноацільний (А) і пептідільний (Р) центри, в утворенні яких беруть участь обидві субодиниці. Разом центри А і Р включають ділянку мРНК, рівний 2 кодонам. В ході трансляції центр А пов'язуємо аа-тРНК, будова якої визначає кодон, що у області цього центру. В Струк турі цього кодону зашифрована природа амінокислоти, яка буде включена в зростаючу поліпептидний ланцюг. Центр Р займає пептидил-тРНК, тобто тРНК, пов'язана з пептидного ланцюжком, яка вже синтезована.

У еукаріотов розрізняють рибосоми 2 типом «вільні» , які виявляються в цитоплазма клітин, і пов'язані з ендоплазматичним ретикулумом (ЕР). Рибосоми, асоціювання з ЕР, відповідальні за синтез білків «на експорт» , які виходять у плазму крові і беруть участь в оновленні білків ЕР; мембрани aаппарата Гольджи, мітохондрій або лізосом.

Мітохондрії містять свій набір рибосом. Мітохондріальні рибосоми дрібніше, ніж рибосоми еукаріотів, прокаріотів і мають константу седиментації 55S. Вони також складаючись з двох субодиниць, але відрізняються від еукаріріотіческіх рибосом кількістю і складом РНК і білків.

Білкові фактори

В кожній стадії білкового синтезу на рибосомі: ініціації, елонгації і термінації бере участь різний набір внерібосомних білковий чинників. Ці білки зв'язуються з рибосомою або її субодиницями на певних стадіях процесу і стабілізують або полегшують функціонування белоксинтезирующей машини.

АТФ і ГТФ як джерела енергії

На включення однієї амінокислоти в зростаючу поліпептидний ланцюг клітина витрачає 4 макроергічні зв'язку: 2 з АТФ в ході реакції, катализируемой аа-тРНК (в процесі активації амінокислот АТФ розщеплюється на АМФ і пірофосфат), і 2 молекули ГТФ: одна використовується на зв'язування аа-тРНК в А-центрі рибосоми, а друга

Сторінки: 1 2 3 4 5

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар