Загрузил shmakova_ulyashka13

биосинтез белка

реклама
Биосинтез белка — это многостадийный процесс синтеза и созревания
белков, протекающий в живых организмах. В биосинтезе белка выделяют
два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот,
происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК
(трансляция), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи.
Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.
Основные этапы биосинтеза:
• транскрипция (этап удвоения участка ДНК с
закодированной структурой белка);
• процессинг (этап образования
информационной РНК);
• трансляция (синтез белков в клетке на
основании информационной РНК);
• посттрансляционная модификация
("созревание" полипептида, формирование
его объемной структуры)
Схема биосинтеза
Процесс биосинтеза белка
состоит из трех стадий:
транскрипции (синтез
иРНК), сплайсинга
(«созревание» иРНК) и
трансляции (биосинтез
первичного белка).
Транскрипция и сплайсинг
протекают в ядре, а
трансляция – в
цитоплазме.
В трансляции принимают
участие тРНК,
доставляющие
аминокислоты к месту
сборки белковой
молекулы.
• Транскрипция - первая
стадия реализации
генетической информации
в клетке.
• В ходе процесса
образуются молекулы
мРНК, служащие
матрицей для синтеза
белков, а также
транспортные,
рибосомальные и другие
виды молекул РНК,
выполняющие
структурные, адапторные
и каталитические функции
(рис. 4-26).
• Транскрипционые
факторы - белки,
взаимодействующие с
определёнными
регуляторными
сайтами и ускоряющие
или замедляющие
процесс транскрипции.
• Соотношение
информативной и
неинформативной
частей в
транскриптонах
эукариотов составляет
в среднем 1:9 (у
прокариотов 9:1).
РНК-полимеразы
• Биосинтез РНК осуществляется ДНК-зависимыми РНКполимеразами.
Стадии транскрипции
• Инициация
Активация промотора происходит с помощью большого белка ТАТА-фактора, называемого так потому, что он взаимодействует
со специфической последовательностью нуклеотидов промотора ТАТААА- (ТАТА-бокс)
Элонгация
• Факторы элонгации повышают активность РНКполимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК.
• Синтез молекулы РНК идёт от 5'- к З'-концу
комплементарно матричной цепи ДНК.
• На стадии элонгации, в области транскрипционной
вилки, одновременно разделены примерно 18
нуклеотидных пар ДНК.
• Растущий конец цепи РНК образует временную
гибридную спираль, около 12 пар нуклеотидных
остатков, с матричной цепью ДНК.
• По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице в
направлении от 3'- к 5'-концу впереди неё происходит
расхождение, а позади - восстановление двойной
спирали ДНК.
Терминация
• Раскручивание двойной спирали ДНК в области
сайта терминации делает его доступным для
фактора терминации.
• Завершается синтез РНК в строго определенных
участках матрицы - терминаторах (сайты
терминации).
• Фактор терминации облегчает отделение первичного
транскрипта (пре-мРНК), комплементарного
матрице, и РНК-полимеразы от матрицы.
• РНК-полимераза может вступить в следующий цикл
транскрипции после присоединения субъединицы σ.
Ковалентная модификация (процессинг)
матричной РНК
• Первичные транскрипты мРНК, прежде
чем будут использованы в ходе синтеза
белка, подвергаются ряду ковалентных
модификаций.
• Эти модификации необходимы для
функционирования мРНК в качестве
матрицы.
Кэпирование (англ. cap – шапка)
• Когда длина первичного транскрипта достигает примерно 30
нуклеотидных остатков, происходит кэпирование
• Процесс состоит в присоединении к 5'-трифосфату концевого
нуклеотида пре-мРНК 5'-углерода N7-метил-гуанозина.
• "Кэп" необходим для защиты молекулы РНК от действия 5'экзонуклеаз в цитоплазме. , а также для связывания мРНК с
рибосомой и для начала трансляции.
• Кэпирование необходимо для инициации синтеза белка, так как
инициирующие триплеты AUG, GUG распознаются рибосомой
только если присутствует кэп.
Полиаденилирование
•
Полиаденилирование –
при помощи
полиаденилатполимеразы с
использованием молекул
АТФ происходит
присоединение к 3'-концу
РНК от 100 до 200
адениловых нуклеотидов,
формирующих
полиадениловый
фрагмент (поли(А)-хвост).
•
Поли(А)-хвост необходим
для защиты молекулы
РНК от экзонуклеаз,
работающих с 3'-конца.
Процессинг. Созревание РНК-Сплайсинг
•Между транскрипцией и
трансляцией существует еще
одного важное звено –
образование «зрелой» молекулы
мРНК.
•Этот этап получил название
процессинга, или созревания,
мРНК, (посттранскрипционные
модификации РНК)
•Процессинг мРНК включает три
основных процесса:
•1) сплайсинг – удаление
некодирующих интронных
последовательностей из мРНК и
сшивание образующихся экзонов;
Созревание РНК.
•У эукариот гяРНК,
прежде, чем покинуть
ядро в виде матричной
РНК (мРНК),
претерпевает
существенные
изменения:
• из молекулы
вырезаются избыточные
(некодирующие) участки
(интроны), а оба конца
транскриптов(экзоны)
модифицируются путем
присоединения
дополнительных
нуклеотидов.
Трансляция
ТРАНСЛЯЦИЯ (от лат.
translatio – передача) –
синтез полипептидных
цепей белков на матрице
информационной РНК
согласно генетическому
коду; второй этап
реализации
генетической
информации в живых
клетках. Трансляция
осуществляется на
рибосомах в цитоплазме
клетки
Субъединицы рибосом присоединяются к иРНК только в процессе
трансляции, образуя рибосому, которая продвигается вдоль иРНК и
синтезирует первичный белок. После синтеза белка рибосома распадается
на субъединицы.
Трансляция, как и транскрипция состоит из трех последовательных
процессов: инициации (начало синтеза белка), элонгации и
терминации.
Функциональные участки рибосом
Е
• Р – пептидильный
участок для
пептидил-тРНК
• А – аминоацильный
участок для
аминоацил-тРНК
• Е – участок для
выхода тРНК из
рибосомы
Инициация трансляции
ЭЛОНГАЦИЯ
Процесс элонгации включает образование пептидных
связей между соседними аминокислотами, при этом
очередность присоединения аминокислот определяется
очередностью кодонов в иРНК.
АУГ
ААА
МЕТ
ЛИЗ
ГУЦ
ВАЛ
Терминация (освобождение)
•Элонгация продолжается до тех пор, пока рибосома не
дойдет до кодона УАА, УАГ, УГА В конце каждого
цистрона расположен один из триплетов (конец цепи),
кодирующий момент окончания синтеза полипептида
(стоп-кодон, терминирующий кодон, запятые).
1. Активация АК
АТФ
PPi
I
Активация
Аминоацил-тРНК- Аминоациладенилат
синтаза
свободных
аминокислот
+ тРНК
II
осуществляется
при помощи
специфических Аминоациладенилат
Аминоацил-тРНК
ферментов –
аминоацилтРНК-синтетаз –
в присутствии
АТФ.
Аминоацил-тРНК
2. СИНТЕЗ ПЕПТИДНОЙ СВЯЗИ
Биосинтез пептидной цепи начинается в присутствии
инициирующих факторов F1, F2 и F3 (все факторы
являются белками), мРНК, инициаторной тРНК, GTP,
Mg2+ и рибосомальных субъединиц с
коэффициентами седиментации 30S и 50S.
.
3. Образование пептидной связи и рост белковой цепи.
•
Этот процесс происходит в несколько стадий.
• а) Ориентация отдельных АА-тРНК вдоль мРНК и их
взаимодействие с рибосомой (в участке А);
• б) Образование пептидной связи (или удлинение существующей
пептидной цепи на одну аминокислоту под действием
пептидилтрансферазы).
• в) Перемещение пептида, связанного через последнюю тРНК, в
участке А рибосомы на участок Р.
4. Отделение пептидной цепи от рибосомы происходит в том
месте, где на молекуле мРНК встречается «стоп» (или
«бессмысленный») кодон (UAA, UAG или UGA).
Скачать