Элонгация.

1. Комплементарная кодону в А-сайте аминоацил-тРНК связывается с А-сайтом. Для прокариот нужны факторы элонгации EF-T: EF-Tu, EF-Ts и ГТФ. Для эукариот – EF-1. ГТФ гидролизуется до ГДФ и Фн. Узнавание происходит благодаря взаимодействию кодон (мРНК) – антикодон (аминоацил-тРНК).

2. Образование пептидной связи. В пептидилтрансферазном центре, располагающемся на 50S-субчастице рибосомы, происходит перенос формилметионинового остатка (или пептидильного остатка в последующих стадиях трансляции) на аминогруппу аминокислотного остатка, расположенного в А-участке. В результате взаимодействия аминогруппы вновь поступившей в рибосому аминокислоты с карбоксилом предыдущей аминокислоты образуется пептидная связь. Эта реакция, видимо, протекает по механизму нуклеофильного замещения (вытесняетея тРНК предыдущей аминокислоты) и катализируется ферментом пептидилтрансферазой, являющимся одним из белков 5OS-субчастицы рибосомы.

3. Транслокация – передвижение в рибосоме мРНК на один кодон. Требуются ГТФ, второй фактор элонгации – EF-G – ГТФаза (или еEF-2 у эукариот), а также энергия гидролиза ГТФ. В результате транслокации мРНК перемещается на один триплет. При этом дипептидил-тРНК поступает в P-участок, а вытесненная инициаторная тРНК_ф^мет уходит с рибосомы. В A-участке встает следующий кодон. Цикл повторяется при поступлении следующей аминоацил-тРНК. мРНК передвигается, ее кодоны «переводятся» на «язык» белков. Считывание информации с мРНК идет в направлении 5'-3’.

Цикл элонгации повторяется многократно — 100, 200 раз, т. е. столько, сколько аминокислотных остатков входит в состав полипептидной цепи.

Терминация. Сигналы окончания синтеза белка – один или несколько следующих/терминирующих триплетов УАА, УАГ, УГА. Наличие их в любом участке мРНК приводит к окончанию белкового синтеза. Необходимы факторы терминации + ГТФ  ГДФ +Фн. У прокариот – RF-1 узнает УАА, УАГ, RF-2 – УАА, УГА. Белковые факторы терминации присоединяются к терминирующим кодонам и блокируют дальнейшую элонгацию цепи. RF-3-фактор освобождает полипептидную цепь от последней тРНК при взаимодействии с RF-1 и RF-2. Считают, что терминирующие кодоны и белковые факторы индуцируют пептидилэстеразную активность белков 50S-субчастицы рибосомы, при этом гидролизуется связь между пептидом и тРНК, пептид и тРНК покидают рибосому.

Терминацию синтеза белка у эукариот обозначают те же самые кодоны, в процессе участвует белковый фактор терминации eRF. Рибосома диссоциирует на субчастицы. Все освободившиеся компоненты белоксинтезирующей системы (субчастицы рибосом, тРНК, белковые факторы трансляции) используются вновь в очередном цикле. Реакции белкового синтеза протекают по типу конвейера, они синхронизированы, что обеспечивает максимальную скорость и эффективность. Почти всегда на одной молекуле мРНК трансляцию осуществляют несколько рибосом, образуя полирибосомы или полисомы.

Компартментализация процессов, специфические структуры мРнк («кэп», полиА-хвост), многочисленность факторов трансляции. Полисома.

На 5’-конце всех зрелых эукариотических мРНК расположен КЭП-группировка, в которой обязательно присутствует 7-метилгуанозин, соединенный с остальной цепочкой тремя фосфодиэфирными связями. Далее располагается несколько метилированных рибонуклеозидов. КЭП необходим для стабилизации мРНК при ее выходе из ядра в цитоплазму, а также для правильного расположения мРНК в рибосоме. Один из факторов инициации трансляции eIF-4E выполняет функции КЭП-связывающего белка и требуется для осуществления КЭП-зависимой трансляции. Кроме того, установлено, что кэпирование необходимо для эффективного сплайсинга пре-мРНК и присоединения к ней полиА-хвоста. Кэпированию подвергаются только мРНК-транскрипты РНК-полимеразы II.

Прокариотические мРНК не имеют выраженного КЭПа, однако на их 5’-конце обычно также располагаются метилированные нуклеотиды. Правильное присоединение рибосомы к мРНК прокариотических организмов осуществляется за счет наличия в прецистронной зоне мРНК особой области, называемой последовательностью Шайна-Дальгарно. Эта последовательность расположена примерно за 10 нуклеотидов до инициирующего кодона (AUG). Комплементарное спаривание богатой пуринами последовательности Шайна-Дальгарно из пяти-восьми нуклеотидов, с полипиримидиновым участком, находящимся вблизи 3’-конца 16S-pPHK, способствует взаимодействию мРНК с 308-субъединицей рибосомы.

После участков связывания с рибосомой на мРНК находится инициирующий кодон - АУГ - .сигнал начала синтеза белка, а вслед за ним располагаются цистроны, содержащие кодоны, соответствующие аминокислотам синтезируемого белка. Сигналом окончания синтеза служит любой из кодонов УАА, УАГ, УГА.

мРНК заканчивается последовательностью поли(А). Участки полй(А) образуются специальной поли(А)-полимеразой. Предполагают, что этот участок стабилизируют мРНК, предохраняя ее от расщепления РНКазами.

Долгое время считалось, что мРНК бактерий не имеет поли(А)-хвоста. В настоящее время стало ясно, что полиаденилирование РНК у бактерий столь же обычно, как и у Эукариот, и выполняет важные биологические функции. Однако поли(А)-последовательности бактериальных мРНК значительно короче, и подвергаются ему не все мРНК.

Матричная РНК имеет как вторичную структуру, представленную нерегулярными шпильками, так и третичную, которую она приобретает в комплексе с белками, образуя рибонуклеопротеиновые частицы.

Созревание белков. Стадии существования белковых цепей. Белки с внутренней неупорядоченностью. Влияние лигандов на укладку белка. Котрансляционные и посттрансляционные модификации белковой молекулы (отщепление сигнального пептида, формирование дисульфидных связей, N- и О-гликозилирование, гидроксилирование, присоединение липидных компонентов (жирные кислоты, изопреноиды, холестерин, гликозилфосфатидилинозитол), фосфарилирование, карбоксиклирование, метилирование, частичный протеолиз. Белковый сплайсинг. Интеины и экстеины. Хоуминг интеинов. Фолдинг. Ферменты фолдазы. Шапероны, основные семейства. Функции шаперонов, система GroEL/GroES. Цитоплазматические шапероны, шапероны органелл (BiP шаперон ЭПР, митохондриальные Tim-белки, лизосомальные шапероны).

Созревание

После завершения трансляции большинство белков подвергается дальнейшим химическим модификациям, которые называются посттрансляционными модификациями.

Фолдинг.

Некоторые белки способны самопроизвольно принимать конформацию зрелого состояния – самосборка. Самособирающийся белок способен сам сворачиваться в акнивную форму из неактивной.

Некоторые белки не способны к самостоятельному формированию правильной пространственной структуры, не обладают способностью к самосборке. Формирование активной конформации требует участия шаперонов – специальных белков, определяющих правильную конформацию белков-мишеней. Это происходит за счет влияния шаперонов на процесс сворачивания. Фолдинг обычно происходит посредством взаимодействия м/д несколькими контактными поверхностями. Как правило, эти поверхности несут, выступающие наружу гидрофобные радикалы, кот. формируют гидрофобное ядро белка. 2 группы шаперонов: 1. Белки теплового шока – HSP70, кол-во кот. резко возрастает при действии повышенных температур., имеют 2 домена – N-концевой/АТФ-азная активность, С-концевой/взаимодействует с субстратом, связываясь с белком, предохраняют его от расщипления протеазами, потом сбрасываются, на что необходима энергия АТФ. 2. Система шаперонов HSP60, GroEL/GroES, TRiC – комплекс в виде цилиндра с крышечкой, взаимодействуют с белками-мишенями облепленными шаперонами гр.1 путем их заключения в свою полость.

Ограниченный протеолиз – процесс ферментативного разложения белков, кот. катализируется протеазами. Протеаза специфически разрывает 1 или несколько пептидных связей в белке-мишени. Далее разрыв 1ой связи приводит к изменению функционального состояния.

Пример: инсулин сосоит из 2х полипептидных цепей А и В, кот. соединены S=S мостиками. Синтезируется в виде преинсулина, сост. из А и В связанных пептидом С. В ходе процессинга отщипляется 24 аминокислоты, превращаясь в проинсулин. Далее еще 2 доп. Разреза полипептидной цепи дают 2 активные цепи связанные S=S мостиками.

В ряде случаев несколько структурно и функционально различных белков синтезируются первоначально как одна полипептидная цепь большой длины, отдельные участки кот. независимо др. от др. сворачиваются в белковые глобулы, образуя полипротеин. В дальнейшем происходитразрезание специфическими протеазами пептидных перетяжек м/д отдельными глобулами, после чего полученные протеины функционируют независимо. Так разделяются компоненты полипротеина ВИЧ.

Многие ферменты синтезируются в виде неактивных предшественников – проферментов/зимогенов. В этом случае пептидная цепь фермента удлинена на несклько а.к. остатков с N-конца – активационный пептид, протеолитическое отщипление кот. превращает его в активную протеиназу. Для предшественников панкреатических сериновых протеиназ: трипсиногена, химотрипсина.

Химическая модификация. Добавление небольших химических группировок к а.к. (ацетильных, метильных, фостатных), к концевым (амино, карбоксильных групп).

Гликозилирование – ковалентное присоединение углеводного компонента. О-связанное – присоединение углеводных остатков через ОН-группы серина и треонина. N-связанное – присоединение углеводного компонента через NH3-группу аспартата белковых цепей.

Ацилирование – присоединение пептидных цепей к остаткам серина и треонина. Характерно для белков ассоциированных с мембраной.

Интеиновый сплайсинг. Созревая до функционально активного белка, полипептид может утрачивать отдельные участки этой последовательности. Удаление участков и есть сплайсинг. Удаленные участки называют интеинами, остальные участки, составляющие зрелый белок, называют экстеинами. Интеин катализирует свой собственный выход из белка, т.е. не требует затрат энергии. Весь процесс состоит в наборе перестроек химических связей, при этом экстеины смыкаются др. с др.

Транспорт белков. Котрансляционный и посттрансляционный транспорт. SRP-частица, строение. Транслокон ЭПР. Состав, особенности строения и функционирования. Особенности транспорта мембранных белков и секреторных белков. Дальнейшие пути транспорта белковых молекул. Сеть аппарата Гольджи, танспортные везикулы (COPI, COPII, клатриновые везикулы)