КАТЕГОРИИ:


протеиновия синтез




Матрицата синтез на протеини от аминокиселини се появява в рибозомите клетки ензимно според информацията вградени в ДНК последователността на включването на някои аминокиселини в образуваната от полипептидната верига на протеина.

Целият процес на синтеза на протеини може да се раздели на три основни етапа. В първия етап, наречен транскрипция ( "пренаписване"), синтез на молекули и на информация за матрица РНК-ДНК. "Пренаписана" код иРНК от който протеин е кодиран и РНК влиза рибозомата. По този начин, има прехвърляне на информация за структурата на синтезирания протеин в техния директен формация. Вторият етап, означен с термина rekognitsiya ( "разпознаване") е предварително активиран съединение с аминокиселини, необходими за протеинови синтезира полипептидни вериги със специфична транспортна РНК (тРНК) и предаването им като такива в рибозомата. Накрая, в третия етап - Broadcast ( "транслация") се състои в превръщането на нуклеотидната последователност на РНК и аминокиселинната последователност на полипептидната верига по време на синтеза на протеини в рибозомата.

Стъпка излъчват всъщност е синтез пряк протеин, възникнал на рибозомата.

Да вземем тези стъпки по-подробно. Вече бе посочено, че ДНК в еукариоти, разположени в ядрата на клетките, а цитоплазмените prokiriotov, магазини и прехвърля на генетичната информация, кодирана в определена последователност мононуклеотиди (всъщност - те азотни бази) във веригата на полинуклеотид.

Редът на нуклеотиди в полинуклеотидната верига на ДНК диктува местоположението на аминокиселини в полипептидната верига на протеина, кодиран от него, и по този начин запазва своята специфичност, за разлика от други протеини.

Това е възможно, тъй като всяка аминокиселина, кодирана от определена комбинация от три нуклеотида (три азотни бази), наречена триплет или кодон кодират и се разглежда като единица.

Известно е, че броят на видовете на аминокиселини, които съставят протеини, са двадесет и броя на различни бази в ДНК е четири. В присъствието на кода на триплет може да кодира четири бази 4 3 = 64 аминокиселини. Тази система за кодиране е оптимално.

В момента, генетичен речника на символи, т.е. списък на кодони за 20 аминокиселини.

Кодът е универсален, както е характерно за всеки вид организми. За код е характерно:

1. Универсалност.

2. триплет.

3. специфика.

4. дегенерация.

5. disjointness.

6. лежат на една права.

Напоследък има доказателства, че кодът се развили, че той не е веднага стана за какво става дума. В митохондриите разкри своя собствена генетичен код.



Комбинацията на кодони в ДНК област провеждане информация за структурата на всеки отделен полипептидна верига на протеина е наречен ген или цистрон. Cistron - комбинация от кодони, кодиращи единична полипептидна верига. Gene - комбинация от кодони, кодиращи молекула протеин, състоящ се от няколко полипептидни вериги.

От гени генерирани ген. Транскрипция човешкия геном, съдържащ 25-30000. Гените (състоящи се от 3.5 х 10 9 двойки бази).

В информацията, записана в гена прехвърля информационна РНК (иРНК) от неговия синтез в тази ДНК част изпълнява от ензим ДНК-зависима РНК полимераза. Един ензим е свързана към зона услуга ДНК (промотор), и се движи по протежение на верига на ДНК, монтира и РНК молекули на базата на допълване на азотни основи на 4 видове рибонуклеозидни-5'-трифосфати, пренаписване на целия транскрипцията.

Разбира се, следователно, и РНК се синтезира на ДНК нишка, точно съответства на втора комплементарна ДНК верига, разбира се, замествайки деоксирибоза от рибоза и тимин - урацил, т.нар предварително иРНК (първичен транскрипт).

Количеството на иРНК е различен в зависимост от дължината на кодирания него полипептидна верига.

В еукариоти, РНК и, освен частта кодираща първичната структура на синтезирания протеин (екзони) се състои от не-кодиращи области (зона на обслужване) - интрон. след Синтезиран иРНК става не-информационни области, метилиран и се подлага на други промени, които стават известни като "узряване" (обработка). Смята се, че обработка и РНК се състои от три основни процеса: 1) kepirovanie - химична модификация на 5'-крайната последователност на иРНК; 2) Splice - изтриване некодиращата интронните секвенции на тРНК и свързващите генерирани екзони; 3) poliadenilorovanie - Химична модификация на 3'-крайната последователност на иРНК. Това означава, че от 3'-края на мРНК отдава poliadenilat (250 нуклеотида) и 5'-края - така наречената "капитанът" (капачка) на 2-3 метилирани нуклеотиди с край 7 metilguanilovoy киселина. Смята се, че такива промени и защита на РНК от ензимно разграждане, насърчаване на свързването на иРНК на рибозомата и инициират транслацията. "Зрели" и РНК се свързва с конкретен протеин - informatinom форма рибонуклеопротеинова комплекс - informosomu че в цитоплазмата свързва с рибозоми, формиращи политика и вече тук последователността на кодон-РНК директно определя кои аминокиселини и в какъв ред ще бъдат включени в синтезира полипептидна верига, т.е. иРНК в рибозомата (полизомите) действа като матрица за синтеза на протеини.

синтез на протеин настъпва на рибозоми повърхност на активираните аминокиселини, произхождащи от цитоплазмата.

Активирането на аминокиселините се среща в цитоплазмата с помощта на АТР и специфичен ензим аминоацил-тРНК синтетаза. Реакцията се провежда в два етапа. В резултат на първия етап се формира аминоацил аденилат като makroergicheokuyu свърже 5'-фосфат група AMP и пирофосфат.

Вторият етап се състои в извършване аминоацил групи на AMP трансфер РНК (тРНК), разположен в цитоплазмата.

Активиране на аминоацил-тРНК синтетаза са високо специфични по отношение на аминокиселини, и по отношение на съответната тРНК.

За всяка аминокиселина има специфична тРНК повече от един тип. В тази връзка, в зависимост от броя на аминокиселините, които съставят протеини, всяка клетка съдържа набор от най-малко 20 различни т-РНК.

Структура на тРНК има някои характеристики - (. Алкилира възстановени, сяра и други нуклеотиди) наличието на малки основи. Наличието на малки бази в тРНК, съгласно Beresten S. (1992) служи като начин за защита на тРНК от ензимно разграждане.

За разлика-РНК и РНК-р трансфер РНК има триизмерна спирална структура. Независимо от факта, че т-РНК на различни аминокиселини се различават значително в нуклеотидната последователност, за всички m-RNA с известна структура има общата структура на така наречената структура детелина. Това се дължи на факта, че трите области на полинуклеотидната верига на тРНК се добавят за да се образува форма на контура на детелина контур подобни.

В структурата на тРНК има няколко биологично важни области. Така се установи, че всички молекули съдържат т-РНК в единия край на същата нуклеотидна последователност (CCA) - т.нар акцепторен сайт. Терминалния остатък на последователността - adenylic киселина - свободна 2'- или 3'-хидроксилна група образува естерна връзка с аминоацил групата на аденилат на аминоацил понася по време на транспортирането на активирана амино киселина на рибозомата.

В другия край на тРНК идентифицирани специално триплет (различна за различни тРНК), който изпълнява функцията на антикодон, т.е. Това е специфичен триплет комплементарна на съответния триплет - кодон-RNA. Между антикодон тРНК и кодона на тРНК може да възникне водородни връзки, при което по време на синтезата на протеина транспортира до транспортната РНК рибозом аминокиселина могат да заемат правилна позиция в нарастваща полипептидна верига.

Накрая, в молекулата, съдържа тРНК специфична част, което позволява на активиращ ензим (аминоацил-тРНК синтетаза) признаване m-RNA, и се свързва с нея (psevdouratsilovy част).

Отделните молекули тРНК със съответните аминокиселини са подходящи за друг, за да се приведе техните полизоми и антикодон съответстваща на кодони на иРНК.

Очаква се, че някои от рибозомата се движи по протежение на молекулата и РНК, която се свързва аминоацил-тРНК, и като четене приложената информация в своите кодони са синтезирани в процеса на повишаване на полипептидната верига, подадена тРНК аминокиселини. С други думи, предаването е нуклеотидната последователност на иРНК в аминокиселинната последователност на синтезирания полипептидна верига, който е наречен етап на предаване. Това предаване е разделен на три етапа: иницииране, удължаване и прекратяване. В началото на синтеза на протеин се нарича посвещение. Пептидната верига се изгражда като се излиза от неговия N-край в посока на С-края. Синтез на полипептидната верига (например, Е. коли) винаги започва с метионин като N-терминалната аминокиселина, включват протеинов синтез на рибозомата като N-formylmethionyl-тРНК (инициатор аминоацил-тРНК). В еукариоти, синтезата започва метионин-тРНК. Рибозом разграничат две части: една от тях е свързана с удължаване на веригата на полипептид (т.нар раздел пептидил или U-сечение), а вторият добавя всеки път нов аминоацил-т-РНК (т.нар аминокиселинен остатък или А-сайт). Започване на синтеза на протеини в бактерии се случва с участието на три молекули на GTP и протеин иницииращи фактори, означен F 1, F 2, F 3. Фактор F 3 осигурява зона за разпознаване и РНК, където иницииращият кодон. Той се свързва (взаимодейства) с малък рибозомна субединица (субединица S-30) и инхибира свързване на малките и големи субединиците на рибозом и без РНК.

Фактор F 1 подобрява свързването на започване на N-формил-метионин - тРНК с малката субединица на рибозомата и тРНК (неговата започване кодон).

Фактор F 2 - вероятно допринася за обединяването на малки и големи субединиците на рибозом след малката субединица се свързва с иницииращия кодон на иРНК, N-формил-метионин - тРНК, фактори F 1 и F 3 и GTP. Фактор F 2 се разглежда като фактор за стабилизиране на цялата започване комплекса.

Създадена функционално активен рибозом, където N-formylmethionyl-тРНК е в Р-мястото на рибозомата. Всички процеси включват GTP хидролиза БВП който осигурява енергия за процеса. Описан е необходимо сложния процес на започване, за да рибозоми не са започнали да се изгради полипептидната верига в средата. В еукариотни клетки започване на синтеза на протеини е по подобен начин също включваща три иницииращи фактори. При еукариотите те открили 10, но три от тях са абсолютно съществен фактор протеин. Това F 2, F 3, F 5. Изследвани тяхната структура и молекулно тегло. Освен това, сред протеинови фактори 10 излъчват друга - СЕР-свързващ протеин. Той се свързва с част от 5'-РНК и и спомага за образуването на комплекс между иРНК и малката субединица на рибозомата.

Допълнителна инсталация се извършва последователни аминокиселини на местата си, и тяхното свързване към полипептидната верига, която е определена като етап на удължаване. Аминокиселините действат върху полизоми като аминоацил-тРНК. Последно взаимодействат със антикодон кодон и РНК. В процеса на удължаване участват GTP и няколко фактора, катализиращи трите етапа на удължаване. В началото на група на удължаващ фактор образува комплекс с GTP и аминоацил-тРНК, която позволява свързване на последната към А-мястото на рибозомата функционално активен в съответствие с кодон на белтъчния синтез. След рибозомна удължение фактор - ензим пептидил носи пептидил-тРНК (оригиналната N-formylmethionyl-тРНК) на U-сечение в мястото на рибозомата с полипептида присъединяване (оригиналната N-formylmethionyl-тРНК) на аминоацил-T РНК се освободи тРНК. полипептидната верига се удължава с една аминокиселинна единица. В следващия специално удължение фактор - translocase - причинява движение (преместване) на рибозомата по иРНК само един триплет към 3'-края на тРНК. По време на това движение, удължаване на пептидил-тРНК е отново в Р-мястото на рибозомата, докато A-сайта е напълно освободен и е готов да взаимодействат с нов аминоацил-тРНК чрез свързване към съответната иРНК кодон. Описаните реакции се повтарят.

Прекратяване на синтеза на протеини в рибозомата също извършва с помощта на специални прекратяване протеин фактори (освобождаващи фактори), GTP. След срещу рибозом A-сайт ще бъде прекратяване кодона на тРНК (UAA, UGA или UAG), тя е свързана с един от прекратяване фактори, което блокира свързването на аминоацил-тРНК молекули. В прокариоти, има два прекратяване фактор. Фактор F 1 признава прекратяване кодони ИЗП и UAG и факторът F 2 - ИЗП и UGA. При еукариотите отворен само прекратяване фактор, научете всичките три kodoga ИЗП, UAG и UGA. Освен прекратяване кодон не отговаря на един от антикодонните на тРНК. Повлиян peptidilesteraznoy активност рибозомни протеини възниква пролука естерна връзка, образувана между полипептида и тРНК. Като резултат, синтезирано в рибозомен протеин отделя от него и навлиза в цитоплазмата. Едновременно освободен от тРНК и иРНК и рибозом субединица разлага при въвеждане на обща басейна на рибозоми и техните субединици, където те са изготвени в нов синтез на протеиновата молекула. Смята се, че в полизоми рибозом всеки независимо прочита и синтезира РНК и протеин. Рибозомите се движат по протежение на иРНК доста бързо, увеличава с 5-15 аминокиселини в секунда. Синтезираният полипептидната верига в цитоплазмата претърпява допълнителна модификация, че е възможно в този краен метионин се разцепват и аминокиселина и съединени фрагменти възникнат хидроксилиране, метилиране, карбоксилиране, фосфорилиране радикали, и в някои случаи се присъедини протезна група.

цитоплазмени синтезира полипептидни вериги придобиват дисулфидни и водородни връзки за образуване на протеинова молекула със средно и tritichnoy структура. Появата на вторичната и третичната структура на протеина не изисква, както е предложено участието на допълнителни ензими или специфичен контрол на генетични фактори.

Специфичната пространственото подреждане на полипептидната верига на предварително определена основна структура на молекулата на протеин е термодинамично свободен процес процедура както преди смята спонтанно. Въпреки това, има доказателства, че образуването на пространствени структури, участващи tritichnoy вътреклетъчни молекулните механизми, които са добре разбрани (-shaperony протеини). Трябва също така да се каже, че има доказателства, че вторичната структура на синтезирания протеин започва да се образува вече по време на сглобяването на полипептидната верига на рибозомата.

Трябва да се отбележи, че фазите на предаването на генетичната информация във всички живи клетки на едно и също, но техните времеви и пространствени отношения са различни за прокариоти и еукариоти. Разликата се обяснява с факта, че в последните клетки (еукариоти) е ДНК в ядрото, разделени от цитоплазмата от мембрана, и клетъчното ядро ​​не е на всички прокариоти. Следователно синтеза на иРНК и протеин (т.е. транскрипция и транслация) са едновременно. В еукариоти, тези два процеса са строго разделени в пространството и времето: транскрипцията на ДНК в различни иРНК се случва в ядрото, след което РНК мигрира през ядрената мембрана в цитоплазмата на клетката и се свързва с рибозоми, където се появява протеинова синтеза. Клетките на еукариотен протеин синтез обикновено се появява на рибозоми, свързани с ендоплазмения ретикулум, чрез което транспортиране и секретирането на синтезирания белтък.