Рибосоми: елонгація, термінація
Після завершення стадії ініціації (див. С. 246) до зростаючої поліпептидного ланцюга приєднуються інші амінокислоти (елонгація) до тих пір, поки рибосома не досягне стоп-кодону на мРНК і процес не припиниться (термінация).
А. Елонгація і термінация біосинтезу білка в E. coli
Елонгацію можна розділити на три стадії. У першій пептідільний ділянку (P) рибосоми займає тРНК (tRNA), що несе на 3′-кінці зростаючу пептидний ланцюг (на схемі угорі ліворуч) Потім друга тРНК, поєднана з відповідною амінокислотою (на малюнку показана Val-тPHKVal), взаємодіє своїм антикодоном ( см. с. 88) з кодоном мРНК, фіксованим на акцепторном ділянці (А, в даному випадку GUG).
ТРНК зв’язується у вигляді комплексу з ГТФ-містить білком, фактором елонгації Tu (EF-Tu) (1а). Дисоціація комплексу відбувається тільки після того, як зв’язаний ГТФ (GTP) гідролізується до ГДФ (GDP) і фосфату (1б). До гідролізу ГТФ взаємодія тРНК з мРНК (mRNA) відносно слабке. Таким чином, гідроліз ГТФ за участю комплексу служить лімітуючим чинником, що дає час для перевірки, чи правильно пов’язана тРНК. Потім наступний білок, фактор елонгації Ts (EF-Ts), каталізує обмін ГДФ на ГТФ і таким чином регенерує комплекс EF-Tu – GTP.
Власне синтез пептидного зв’язку відбувається на наступній стадії (2). Рибосомная “пептіділтрансфераза” каталізує (без споживання АТФ) перенесення зростаючої пептидного ланцюга від тРНК, що знаходиться в Р-ділянці, на аміногрупу валінового залишку, приєднаного до тРНКVаl, пов’язаної на А-ділянці. Пептидилтрансферазної активність рибосом залежить не від якогось рибосомного білка, а, швидше за все, пов’язана з 28S-PHK. Каталітично активні РНК отримали назву рибозимов (див. С. 242). Припускають, що існуючі рибозими можна розглядати як релікти “світу РНК”, раннього періоду біохімічної еволюції, коли білки ще не набули такого поширення і не придбали такого значення, як у наступні періоди.
Після перенесення зростаючої ланцюга в А-ділянку, вільна аміноацил-тРНК дисоціює від Р-ділянки (3) і з рибосомою зв’язується інший ГТФ-який містить фактор елонгації (EF-G – GTP). Гідроліз ГТФ цим фактором дає енергію для транслокації рибосоми (3). Під час цього процесу рибосома зрушує мРНК на три підстави у напрямі 3-кінця. Оскільки тРНК, що несе поліпептидний ланцюг, не міняє положення щодо мРНК, вона потрапляє в Р-ділянку рибосоми, в той час як наступний кодон мРНК (в даному випадку GUG), потрапляє в А-ділянку. Тепер рибосома готова для вступу в наступний цикл елонгації (4).
Коли один з стоп-кодонів (UAG, UAA або UGA) потрапляє в Α-ділянку, настає термінация трансляції (5). Для стоп-кодонів немає відповідних тРНК. Замість цього з рибосомою зв’язуються два білкових, вивільняє фактора (англ. Relising factor, RF). Один з них, RF-1, каталізує гідролітичні розщеплення ефірного зв’язку між тРНК та С-кінцем пептиду, тим самим вивільняючи білок. Енергію для дисоціації комплексу на складові компоненти поставляє ГТФ-який містить фактор RF-3 (6).
Синтез білка вимагає високих енергетичних витрат. При приєднанні однієї амінокислоти до зростаючого поліпептид гідролізується чотири макроергічні зв’язку. Дві молекули АТФ гідролізуються при активації амінокислоти (див. Рис. 239, АТФ → АМФ + неорганічний фосфат), і дві молекули ГТФ витрачаються під час елонгації. Крім того, при ініціації та термінації на кожну молекулу білка витрачається по одній молекулі ГТФ.
Додаткова інформація
Клітини еукаріот містять більше факторів ініціації і внаслідок цього мають більш складну структуру комплексу ініціації. Головну роль в ініціації грає кеп-структура 5′-кінця еукаріотичної мРНК (див. С. 242), хоча в принципі елонгація і термінація протікають за аналогічною схемою. Окремі стадії трансляції в бактеріях можуть інгібувати антибіотиками (див. С. 250).
(1 votes, average: 5.00 out of 5)