-
Характеристика этапов трансляции в эукариотических клетках.
У эукариот инициация трансляции называется терминальной инициацией. В этом случае 40S-частица сначала присоединяется к 5’-концу мРНК, затем движется по мРНК до тех пор, пока не встретит инициирующий кодон. Этот процесс называют сканированием мРНК; он требует затраты энергии и является АТР-зависимым. В АТР-зависимом расплетании вторичной структуры мРНК и сканировании ее первичной структуры участвует специальный эукариотический фактор инициации eIF4, обладающий АТР-азной и хеликазной активностью. Когда рибосомная частица 40S встречается с инициирующим кодоном, антикодон инициаторной метионил-тРНК взаимодействует с ним и сканирование прекращается (рибосомная частица нашла начало кодирующей последовательности мРНК).
Старт-кодоном в мРНК эукариот также является кодон AUG, но данный триплет может находиться в любой части мРНК, т.к. кодирует аминокислоту – метионин. В связи с этим существуют две различные тРНК, специфичные для метионина. Обе обладают одним и тем же кодоном, но одна используется только для инициации трансляции, а другая – только для включения метионина в процессе элонгации. Инициаторная тРНК имеет структурные особенности, которые распознаются инициаторным белком, или фактором инициации еIF-2, осуществляющим ее доставку к формирующемуся инициаторному комплексу. Метионил-тРНК, участвующие в элонгации, опознаются другим цитоплазматическим фактором, который и доставляет ее к рибосоме. Этот фактор не связывается с инициаторной метионил -тРНК.
-
Сворачивание (фолдинг) полипептидной цепи. Роль ферментов и шаперонов в этом процессе.
В совокупности молекулы, участвующие в фолдинге белков, называют регуляторами фолдинга, среди которых выделяют несколько типов. Молекулы, ускоряющие фолдинг, называются катализаторами фолдинга. Молекулы, служащие для изменения формы белка, — шаперонами фолдинга.
____________________________________________________________________________
В стабилизации третичной структуры белка принимают участие:
-ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные мостики);
-ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами аминокислотных остатков;
-водородные связи;
-гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. При взаимодействии с окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» свернуться так, чтобы неполярные боковые группы аминокислот оказались изолированы от водного раствора; на поверхности молекулы оказываются полярные гидрофильные боковые группы.
В стабилизации вторичной структуры белка принимают участие водородные связи.
____________________________________________________________________________
Пептидная цепь, растущая в процессе трансляции, принимает вторичную и третичную структуру в результате сложного многоступенчатого процесса, идущего во времени. Для образования правильной структуры с еще не свернувшейся пептидной цепью связываются специальные белки – шапероны. Шапероны обладают сродством к экспонированным гидрофобным участкам п/п цепи. Связывание с шаперонами препятствует агрегации (слипанию) с другими белками и тем самым создает условия для нормального сворачивания растущего пептида. Взаимодействие с шаперонами – процесс энергозависимый: при освобождении шаперонов гидролизуется АТР.
Шапероны принадлежат к белкам теплового шока – heat shok proteins (hsp60, hsp70, Hsp90). Свое название эти белки получили потому, что их синтез возрастает при повышении температуры и других формах стресса. При этом они выполняют функцию защиты белков клетки от денатурации (разрушения).
Среди шаперонов различают: конститутивные белки (высокий базальный синтез которых не зависит от стрессовых воздействий на клетки организма), и индуцибельные, синтез которых в нормальных условиях идёт слабо, но при стрессовых воздействиях на клетку резко увеличивается. Индуцибельные шапероны относят к "белкам теплового шока", быстрый синтез которых отмечают практически во всех клетках, которые подвергаются любым стрессовым воздействиям. Название "белки теплового шока" возникло в результате того, что впервые эти белки были обнаружены в клетках, которые подвергались воздействию высокой температуры.
Белки – представители семейства hsp70 – связываются на начальной фазе образования растущего пептида и защищают от контактов с другими белками. Hsp60 охватывают синтезированный полипептид наподобие бочонка, тем самым обеспечивая условия для принятия правильной конформации.
Превращение линейной немодифицированной пептидной цепи в полноценный функциональный белок (созревание) осуществляется в результате многостадийного процесса, который начинается сразу же после начала трансляции и протекает в просвете ЭПР.
Прежде всего соответствующая пептидаза отщепляет сигнальный пептид (1). Фермент узнает точку расщепления в составе специфической N-концевой последовательности белка. Путем окисления боковых цепей цистеина образуются дисульфидные мостики, правильность положения которых контролируется протеиндисульфид-изомеразой (2). Пептидилпролил-изомераза контролирует цис-транс-изомеризацию Х-Рrо-связей в синтезируемом пептиде (3). Трансгликозидазы переносят олигосахариды в блоке с долихолом (длинноцепочечным изопреноидом) на определенные остатки аспарагиновой кислоты в белке, тем самым осуществляя N-гликозилирование белка (4). Гликозидазы «подстригают» олигосахариды, отщепляя избыточные остатки глюкозы и маннозы (5).
Для того чтобы растущая полипептидная цепь могла свернуться необходимым образом, с еще линейным участком цепи временно связываются шапероны (6). Эти белки направляют процесс свертывания цепи путем подавления нежелательных побочных взаимодействий. Наиболее важным шапероном является белок связывания. Когда вновь образованный белок приобретает правильную вторичную и третичную структуру и остатки глюкозы удалены полностью, он с помощью транспортных везикул перемещается в аппарат Гольджи. В аппарате Гольджи осуществляются следующие ферментативные стадии модификации белка: фосфорилирование (7) и отщепление с последующим переносом (перегруппировка) остатков сахаров с помощью гликозидаз и гликозилтрансфераз (8). Эта модификация имеет целью образование специфической олигосахаридной структуры в гликопротеинах.