Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Затем 505-субчастица рибосомы присоединяется к инициа-торному 305-комплексу, образуя инициаторный 705-комплекс. На этом этапе происходит гидролиз связанного ГТФ. 70S-hhh-циаторный комплекс готов к стадии элонгации белкового синтеза. Молекула fMet — TPHKf занимает P-участок рибосомы. A-участок еще пуст.
Элонгация трансляции. Процесс элонгации (наращивания) полипептидной цепи на рибосоме может рассматриваться как цикл, слагающийся из трех отдельных этапов (см. рис. 2.17).
I этап. Молекула аминоацил-тРНК связывается со свободным A-участком рибосомы, примыкающим к занятому 150
ЗОБ-субчастица
мРНК
тРНК
Рис. 2.17. Схематическое изображение процесса трансляции
Р-участку; связывание осуществляется за счет спаривания нуклеотидов антикодона с тремя нуклеотидами мРНК, находящимися в A-участке. Комплементарная аминоацил-тРНК доставляется в A-участок белком, который называется фактором элонгации EF-Tu. Важно отметить, что TF—Ти не взаимодейст-
вует с fMet — TPHKf. Поэтому инициаторная тРНК не попадает в A-участок. В то же время обычный метионин, связанный с тРНКм (Met — тРНКм), связывается с EF—Ти подобно всем другим аминоацил-тРНК. Этим и объясняется тот факт, что внутренние кодоны АУГ не считываются инициаторной мРНК.
II этап. Карбоксильный конец полипептидной цепи отделяется в P-участке от молекулы тРНК и образует пептидную связь с аминокислотой, присоединенной к молекуле тРНК в A-участке. Эта реакция катализируется пептидилтрансфера-зой — ферментом, прочно связанным с рибосомой. После образования пептидной связи ненагруженная тРНК занимает P-участок, а дипептидил-тРНК занимает А-участок.
III этап — процесс транслокации: ненагруженная
тРНК покидает P-участок, пептидил-тРНК переходит из А-уча-стка в P-участок и мРНК продвигается на три нуклеотида. В результате следующий кодон занимает нужное положение для считывания очередной мРНК. Для транслокации необходим третий фактор элонгации — EF—G.
После завершения III этапа незанятый A-участок может принять новую молекулу тРНК, нагруженную аминокислотой, т. е. цикл может начаться снова. В бактериальной клетке продолжительность одного цикла элонгации полипептидной цепи составляет при оптимальных условиях около 0,05 с, так что синтез среднего по размерам белка, состоящего из 400 аминокислот, занимает приблизительно 20 с.
Для большинства клеток синтез белка — наиболее энергоемкий из всех синтетических процессов. Для образования каждой новой связи требуется энергия, высвобождающаяся при расщеплении четырех высокоэнергетических фосфатных связей. Две из них расходуются на то, чтобы нагрузить аминокислотой молекулу тРНК, а две — на сам синтез: при связывании ами-ноацил-тРНК на I этапе цикла и при транслокации рибосомы.
Терминация. Если A-участок рибосомы занят одним из стоп-кодонов, УАА, УГА или УАГ, то связывание аминоа-цил-тРНК обычно не происходит. Нормальные клетки не содержат тРНК с антикодонами, комплементарными сигналам тер-минации. Последние распознаются белковыми факторами освобождения, что свидетельствует о том, что белки способны узнавать тринуклеотидные последовательности с высокой степенью точности.
Связывание фактора освобождения изменяет активность пептидилтрансферазы. Фермент с такой измененной активностью присоединяет теперь к пептидил-тРНК не свободную аминогруппу аминокислоты, а молекулу воды. Вследствие этого 152
карбоксильный конец растущей полипептидной цепи отделяется от молекулы тРНК- А поскольку растущий полипептид удерживается на рибосоме только посредством его связи с молекулой тРНК, завершенная белковая цепь оказывается свободной
и, отделившись от рибосомы, поступает в цитоплазму.
Посттрансляционная модификация. Многие полипептиды по окончании трансляции претерпевают ряд различных модификаций. 1. Формильная группа на N-конце бактериальных белков гидролизуется деформилазой. Под действием аминопеп-тидазы может произойти отщепление одного или нескольких концевых остатков. Концевой метионин иногда отщепляется до завершения синтеза полипептидной цепи. 2. При окислении двух цистеиновых остатков могут образоваться дисульфидные связи. 3. Боковые цепи некоторых белков могут быть специфически модифицированы. Остатки пролина и лизина гидроксили-руются. В результате присоединения сахаров к боковым цепям аспарагина, серина и треонина образуются гликопротеины. Некоторые белки фосфорилируются. К ферментам ковалентно присоединяются простетические группы, например, липоевая кислота. 4. Полипептидные цепи могут подвергаться специфическому расщеплению.
ГЛАВА 3
ОСНОВЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ
3.1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ — ФУНДАМЕНТ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Стремительное развитие событий — характерная черта XX столетия. В полной мере это относится и к темпам научного прогресса. В короткий срок были созданы две совершенно новые технологии, радикально изменившие мир, в котором мы живем. Это — ядерная технология и электроника. Тем не менее, поразительна скорость, с которой входит в нашу жизнь третья технология XX в.— биотехнология—основа третьей революции в биологии.
