9. Терминация трансляции. Белковые факторы терминации.

Терминация трансляции наступает в том случае, когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов: UAG, UAA или UGA. Для стоп-кодонов нет соответствующих тРНК. Вместо этого к рибосоме присоединяются 2 белковых высвобождающих фактора RF (от англ, releasing/actor) или фактора терминации. Один из них с помощью пептидилтрансферазного центра катализирует гидролитическое отщепление синтезированного пептида от тРНК. Другой за счёт энергии гидролиза ГТФ вызывает диссоциацию рибосомы на субъединицы.

Интересно отметить, что факторы трансляции, реализующие эффекты за счёт гидролиза ГТФ, являются членами суперсемейства G-белков, в которое входят G-белки, участвующие в трансдукции сигналов гормонов и других биологически активных веществ, и Ras-белки, функционирующие как факторы роста. Все G-белки связывают и гидролизуют ГТФ. Когда они связаны с ГТФ, то активны и участвуют в соответствующих метаболических процессах, а когда в активном центре в результате гидролиза ГТФ превращается в ГДФ, эти белки приобретают неактивную конформацию.

Таким образом, матричная природа процесса трансляции проявляется в том, что последовательность поступления аминоацил-тРНК рибосому для синтеза белка строго детерминирована мРНК, т.е. порядок расположения кодонов вдоль цепи мРНК однозначно задает структуру синтезируемого белка. Рибосома сканирует цепь мРНК в виде триплетов и последовательно отбирает из окружающей среды «нужные» аа-тРНК, освобождая в ходе элонгаци деацилированные тРНК.

Малая и большая субъединицы рибосомы: процессе трансляции выполняют разные функции: малая субъединица присоединяет мРНК декодирует информацию с помощью тРНК механизма транслокации, а большая субъеданица ответственна за образование пептидных связей.

10. Точность процесса трансляции.

Точность процесса трансляции зависит, по-видимому, в значительной мере от того, с какой точностью каждая синтета-за выберет одну определенную аминокислоту и присоединит ее к соответствующей тРНК. Считается, что в молекуле каждой ами-ноацил-тРНК-синтетазы имеется по крайней мере три дентра связывания: для аминокислоты, тРНК и АТФ. Сначала осуществляется связь аминоацил-тРНК-синт етазы с определенной чами-нокислотой, а затем активированная аминокислота присоединяется к акцепторному участку (ЦЦА) транспортной РНК. В результате образуется аминоацил-тРНК (аа-тРНК). Нагруженная аминокислотой тРНК взаимодействует с одним из белковых факторов, который в комплексе с ГТФ необходим для транспорта тРНК к рибосоме и связывания с ней.

Аминоацил-тРНК-синтетазы играют ключевую роль в обеспечении тех процессов, благодаря которым генетическая информация, столь аккуратно передающаяся в неизменном виде от поколения к поколению, столь же точно выражается и на этапе трансляции. Очевидно, что точность процесса трансляции должна зависеть от того, с какой точностью каждая аминоацил-тРНК синтетаза сможет из всего набора аминокислот выбирать одну определенную аминокислоту и присоединять ее к со­ответствующей тРНК. Важное значение для обеспечения точности трансляции имеют дополнительные ферментативные функции, присущие аминоацил-тРНК-синтетазам. Одну из этих функций, которую можно назвать контролирующей (verification function), мы проиллюстрируем на следующем примере. Представим себе, что изолейцил-тРНК-синтетаза случайно узнает «чужую» тРНК и за счет этого вместо изолейцил-тРНК11е образуется, например, изолейцил-тРНКРЬе. Такая ошибка могла бы привести к ошибочному включению в синтезируемую белковую цепь остатка фенилаланина вместо изолейцина. Однако оказывается, что фенилаланил-тРНК-синтетаза может «опознать» неправильный ассоциат между «своей» тРНК и «чужой» аминокислотой и гидролизовать его до свободных изолейцина и тРНКРЬе.

Другая корректирующая функция {proofreading function) отличается от рассмотренной выше, и ее можно проиллюстрировать следующим примером. Допустим, что на стадии активации аминокислоты изолейцил-тРНК-синтетаза ошибочно принимает валин за изолейцин:

Изолейцил-тРНК-синтетаза + валин + АТР -»

[валилацил-АМР] изолейцил-тРНК-синтетаза + PPj

Тогда на следующем этапе при взаимодействии возникшего «неправильного» комплекса с тРНК11е (см. рис. 11.7) вместо образования валил-тРНК11е индуцируется гидролиз валилацил-АМР до валина и AMP:

[Валилацил-АМР]изолейцил-тРНК-синтетаза + тРНК11е ->■

валин + тРНКПе + изолейцил-тРНК-синтетаза + AMP.

Таким образом, аминоацил-тРНК-синтетазы действительно играют важнейшую роль в процессе трансляции генетической информации, связывая определенные аминокислоты с соответствующими антикодо-нами. Кроме того, благодаря дополнительным контролирующим и корректирующим функциям эти ферменты обеспечивают высокую точность трансляции, всякий раз подвергая соответствие между антикодоном и аминокислотой по крайней мере еще одной дополнительной проверке. Так, если в приведенном выше примере частота «ошибочной» активации аминокислоты при действии изолейцил-тРНК-синтетазы составляет 1 валин на 100 молекул изолейцина, а наблюдаемая ошибка коррекции не выше 1 на 180, то общая ошибка трансляции не будет превышать 1/100-1/180=1/18000.