Транслация

  • Транслация

     

    Процес на синтез на белтък в рибозомата, при който се превежда нуклеотидната информация, съдържаща се в иРНК, в аминокиселина последователност на  белтъка.

    1.      Инициация - включва реакции, които предшестват образуването на пептидна връзка между първите две АК. Инициацията изисква свързване на рибозомата с иРНК и формиране на иницииращ комплекс, в който влизат първите две АА-тРНК. Този етап е относително бавен и от него обикновено зависи скоростта, с която дадена иРНК се транслира.

    2.      Елонгация - влючва реакциите от образуване на първата пептидна връзка до завършване синтеза на полипептидната верига. Последователното присъединяване на АК е най-бързия етап на белтъчната синтеза.

    3.      Терминация - на този етап става освобождаване на полипептидната верига от рибозомата, която след това се отделя от иРНК.

     

    Адапторна роля на тРНК

     

    Почти пълното несъответствие между химичната структура на нуклеотидите в РНК и АК поставя въпроса за механизмите на прехвърляне на генетична информация до белтъка. При изясняване на генетичния код Крик предполага съществуването на адапторна молекула при транслацията. Такава адапторна молекула се явява тРНК. тРНК свързва АК, при което АК претърпява модификация, правеща я способна да се разположи върху иРНК-матрицата. Тази способност на тРНК се обуславя от две нейни особености. (1) тРНК може да разпознава само една АК, с която се свързва ковалентно. (2) Всяка тРНК притежава триплетна структура - антикодон, която комплементира с кодона в иРНК. Кодонът определя свързването на конкретната АК.

     

    Активиране на АК

     

    Точната АК, т. е. АК съответстваща на кодона, се прикрепя към тРНК чрез ензим, наречен аминоацил-тРНК синтетаза. Една аминоацил-тРНК синтетаза присъединява специфичната АК към нейната тРНК в двуетапна реакция, която се извършва на повърхността на ензима.

    I етап - АК се активира с АТФ, при което АК се свързва с АМФ чрез високо-енергетична връзка

    АА + АТФ      АА-АМФ + ФФ

     

    II етап - активираната АК се прикрепя чрез макроергична връзка към 2' или 3' въглеродния атом в рибозата на последния нуклеотид на тРНК, който винаги е аденин. Тази тРНК се означава като натоварена тРНК.

     

    АА-АМФ + тРНК     АА-тРНК + АМФ

     

    При хидролиза макроергичната връзка освобождава голямо количество свободна енергия, която в хода на белтъчния синтез се използва за образуване на пептидната връзка между АК.

     

    Аминоацилсинтетази

     

    В бактериите има 20 аминоацил-тРНК синтетази. Всеки ензим разпознава определена АК и всичките тРНК, които имат антикодон за тази АК.  Причината за това е изродеността на генетичния код, според който една АК  може да кодира от няколко кодона. тРНК, които имат различни антикодони, но могат да разпознават една АК, образуват изоакцепторна група. Следователно една аминоацил синтетаза разпознава една изоакцепторна група.

    Пространственото нагъване на белтъчната молекула на аминоацил ситетазите оформя два активни центъра - един за АК и един за тРНК. Активният център за АК притежава изключително висока специфичност  - той може да различи тирозин от фенилаланин, макар че разликата между тях е една ОН-група. Вероятно аминоацил синтетазите извършват енергетично разпознаване на АК, използвайки енергетичната разлика между тирозина и фенилаланина, която е 4-5 kcal/mol.  По-трудно може да се обясни разпознаването на АК, които се различават само с една метилова група (валин, левцин. изолевцин), тъй като тези групи не образуват водородни връзки или солеви мостове, които да осигурят енергетично разпознаване. Проблемът може да се разреши, ако разпознаването на АК се извърши на няколко етапа, на всеки от които да може да се отстранява неправилно присъединената АК.

     

    Инициация на транслацията при прокариотите

     

    Инициацията на белтъчната синтеза не е функция на интактните рибозоми, а се извършва от свободни субединици, които  реасоциират по време на инициацията. В една растяща бактериална клетка 80% от рибозомите синтезират белтък, а останалите 20% от рибозомите са свободни. Рибозомите от свободния пул  могат да се разделят на отделни субединици, така че 70S рибозомите са в равновесие със 30S и 50S субединиците.

    Инициацията на белтъчната синтеза не е просто начало на елонгацията. В повечето случаи началото на кодиращата последователност в иРНК не съвпада с началото на полинуклеотидната верига, което налага разпознаване на първия кодон вътре във веригата – иницииращ кодон.Точното разпознаване на първия кодон дава не само начало на полипептидната верига, но задава и рамката на четене на  триплетите в иРНК, което е критичен момент за цялата АК последователност.Всяка иРНК притежаваучастък за свързване с рибозомата, към който се свързва малката субединица и се образува инициаторен комплекс.