4-Мавзу: Транскрипция, трансляция ва оқсил синтези

Трансляция жараёни. Полипептидларнинг биосинтези (трансляция) иРНК, тРНК, рРНК лар иштирокида махсус ферментлар ёрдамида ҳужайра рибосомаларида содир бўлади. Бунда аминокислоталар муайян сонда муайян тартибда кетма-кет уланиб оқсилнинг бирламчи структураси бўлмиш маълум сифатга эга бўлган полипептид занжирлари синтезланади. Оқсилнинг таркибий қисми бўлган полипептид занжиридаги аминокислоталар тартибини белгиловчи дастлабки генетик ахборот ДНК молекуласида кодланган бўлади. Лекин ДНК оқсилнинг, аниқроғи полипептид занжирининг синтезида бевосита қатнаша олмайди. Бу функцияни ДНК битта полинуклеотид занжирининг муайян қисмида жойлашган нуклео-тидлар тартиби негизида синтезланган иРНК молекуласи бажаради.
Эукариот организмларда иРНК молекуласида одатда битта ген-оператор ва битта структуравий ген, прокариотларда эса битта ген оператор ва бир нечта структуравий ген кодланган бўлади. Ҳар қайси иРНК молекулалари ҳужайрада бир неча дақиқа фаолият кўрсатади. Шу қисқа вақт ичида у қуйидаги иккита функцияни бажаришга улгуради: а) ДНК даги оқсил структураси ҳақидаги генетик ахборотни ўзида кодлаб рибосомаларга етказади; б) рибосомаларда полипептид занжирларининг синтезланишини таъмин этади. Ўз функциясини бажариб бўлган иРНКнинг ўрнига янгилари синтезланиб туради. Полипептидларнинг биосинтези қуйидагича кечади:
1.1. иРНК нинг рибосомалар билан уланиб полисомалар ҳосил қилиши. Ҳужайра ядросида синтезланган иРНК ядро пўсти поралари орқали цитоплазмага ўтиб цитоплазманинг оқсил синтезланадиган органоидлари рибосомаларга уланади. Бир қанча рибосомалар ва иРНК уланиши натижасида ҳосил бўлган комплексни полирибосомалар ёки ихчамроқ қилиб полисомалар дейилади. иРНК рибосомаларнинг йирик ва кичик суббирликлари орасидан ўтиб, ўзида бир қанча рибосомаларни ипга маржон доналарини қатор тизгандай қилиб бирлаштиради.
1.2. Аминокислоталарнинг рибосомаларга келтирилиши. қсиллар, полипептид занжирлари таркибий қисми бўлмиш фаол-ланган ҳолдаги аминокислоталарни цитоплазмадан рибосомаларга етказиш функциясини тРНК молекулалари бажаради. Транспорт РНК(тРНК) одатда80 га яқин нуклеотидлардан иборат, нисбатан кичик молекула ҳисобланади. Унинг молекуласи букланиб ўзаро яқинлашиб беда барги шаклида фаолият кўрсатади. Уларнинг структураси цитоплазмадаги эркин ҳолатдаги оқсил биосинтези учун зарур бўлган аминокислоталарни рибосомаларга етказиб, трансляцияда қатнашиш функциясини бажаришга мослашган. Ҳар қайси аминокислота муайян структурага эга бўлган тРНК молекуласи орқалигина рибосомаларга етказилади. Оқсил таркибига кирувчи аминокислоталарнинг сони 20 та бўлганлиги сабабли тРНКлар ҳам энг ками20 та бўлиши керак деган хулосага келинди. Махсус ўтказилган тадқиқотлар бу башоратнинг тўғри эканлигини тасдиқлади. Аминокислоталар тРНК га уланишида аминоацил тРНК синтетаза ферменти ва АТФ ёрдамида фаоллаштирилади. Фаоллаштириш жараёнида аминокислота аденозинтрифосфат кислота(АТФ) билан реакцияга киришиш натижасида ундан иккита дифосфатдан иборат пирофосфат ажралиб кетади. Қолган монофосфат аминокислота билан бирлашиб фаоллашган ҳолатдаги аминоациладелинат бирикмасини ҳосил қилади. Шундай ҳолатда аминокислота ўзининг специфик муайян тРНК рибозасининг 3 1 углерод атомига уланади. Оқибатда аминоациладелинат- тРНК комплекси ҳосил бўлади. Бу жараённи баъзи илмий адабиётда рекогниция деб аташади. Баён этилган ҳолатда аминокислоталар рибосомаларга етказилади.
1.3 Полипептидларнинг синтезланиши- трансляция. Полипептидларнинг синтезланиши оқсил синтезининг биринчи, лекин ҳал қилувчи босқичи бўлиб бу жараён рибосомаларда амалга ошади. Ҳужайрада рибосомалар жуда кўп бир неча ўн минг ва баъзан ундан ҳам ортиқ бўлади. Улар жуда майда 20-30 нм доирасимон (юмалоқ) рибонуклеид заррачаларидан иборат. Рибосомалар иккита суббирликдан ташкил топган бўлади. 51 та триплет– кодон мавжуд деган хулосага келиш мумкин. Битта иРНК нинг бир қанча рибосомалар билан уланиб ҳосил қилган полисомаларда бир хил структурага эга бўлган полипептидларнинг сони полисомалардаги рибосомалар сонига тенг бўлади. Энди трансляциянинг молекуляр механизми билан танишамиз. Трансляция бошланишидан олдин рибосоманинг кичик суббирлигида иРНК билан аминоацил- тРНК-синтетаза ферменти уланади. Шундай ҳолатда улар трансляция жараёнини бошлашга тайёр ҳисобланади. Трансляция иРНК нинг бошланиш кодони AUG дан бошланади. Ушбу бошланиш кодон иРНК нинг 5 1 учида жойлашган бўлади. Бошланиш кодоннинг иРНКда жойлашган нуқтасини инициация деб аталиб, у оқсил занжири синтезининг бошланиши ҳисобланади.
Трансляция жараёнида ҳар қайси аминокислотанинг оқсил полипептид занжирига уланиши қуйидагича амалга ошади. Рибосомага етиб келган аминоациладелинат комплексли Трнк (метионин аминокислотасини ташувчи) ўзининг антикодони (масалан УАЦ) билан иРНК даги муайян унга комплементар кодон (АУГ) билан туташади. Бундан сўнг рибосома иРНК бўйлаб навбатдаги триплет– кодонга сурилади. Бунинг билан навбатдаги аминокислотани келтирувчи тРНК га жой тайёрланган бўлади. Сўнгра синтезланаётган оқсил занжирига иккинчи тРНК ўзининг аминокислотасини келтиради. Биринчи аминокислота метионин иккинчи аминокислота билан бирикади. Бу бирикишда бирининг СООН группаси билан иккинчисининг Н₂N амин группаси ўртасида пептид боғи ҳосил бўлиб бир молекула Н₂О ажралиб чиқади. Биринчи тРНК молекуласи рибосомадан ажралиб цитоплазмага қайтади ва янги аминоациладелинат-тРНК и бирлаштиришга киришади.
Синтезланаётган полипептидлар таркибидаги аминокислоталар қанча бўлса, юқоридаги жараёнлар шунча марта такрорланади ва синтезланаётган оқсил занжири шунчалик узая боради. Оқсил полипептид занжирининг узайишини элонгация деб аталади. Шу тариқа иРНКдаги оқсил ҳақидаги ахборотнинг рибосома томонидан«ўқилиши» то оқсил синтезини тугатувчи кодонга бориб етгунча давом этади. Бундай кодонлар вазифасини УАА, УАГ ва УГА триплетлари бажаради. Бу триплетлар аминокислоталарни кодламайди ва оқсил полипептид Уларнинг йирик заррачаларини80 S-рибосома ва кичигини40 S-рибосома деб юритилади. Уларнинг таркибида рРНК ва оқсиллар мавжуд, рРНКлар рибосома массасининг50-60% ни ташкил этади. Қолган қисми хилма-хил оқсиллардан иборат. Рибосомаларда полипептидлар синтезланиши жараёнини трансляция деб аталади. Трансляция оқибатида иРНК даги битта генни ташкил этувчи нуклеотидлар тартиби у синтезлаётган полипептиддаги аминокислоталар тартибини белгилайди. Ген кодининг кўлами (узунлиги) у синтезлайдиган оқсил таркибидаги аминокислоталар сонига боғлиқ. Масалан, ошқозон ости безининг маҳсули инсулин 51 аминокислотадан ташкил топган. Шунинг учун инсулин генида 51 та триплет– кодон мавжуд деган хулосага келиш мумкин. Битта иРНК нинг бир қанча рибосомалар билан уланиб ҳосил қилган полисомаларда бир хил структурага эга бўлган полипептидларнинг сони полисомалардаги рибосомалар сонига тенг бўлади.
Энди трансляциянинг молекуляр механизми билан танишамиз. Трансляция бошланишидан олдин рибосоманинг кичик суббирлигида иРНК билан аминоацил- тРНК-синтетаза ферменти уланади. Шундай ҳолатда улар трансляция жараёнини бошлашга тайёр ҳисобланади. Трансляция иРНК нинг бошланиш кодони AUG дан бошланади. Ушбу бошланиш кодон иРНК нинг 5 1 учида жойлашган бўлади. Бошланиш кодоннинг иРНКда жойлашган нуқтасини инициация деб аталиб, у оқсил занжири синтезининг бошланиши ҳисобланади. Трансляция жараёнида ҳар қайси аминокислотанинг оқсил полипептид занжирига уланиши қуйидагича амалга ошади. Рибосомага етиб келган аминоациладелинат комплексли тРНК (метионин аминокислотасини ташувчи) ўзининг антикодони (масалан УАЦ) билан иРНК даги муайян унга комплементар кодон (АУГ) билан туташади(79-расм, А). Бундан сўнг рибосома иРНК бўйлаб навбатдаги триплет– кодонга сурилади. Бунинг билан навбатдаги аминокислотани келтирувчи тРНК га жой тайёрланган бўлади. Сўнгра синтезланаётган оқсил занжирига иккинчи тРНК ўзининг аминокислотасини келтиради. Биринчи аминокислота метионин иккинчи аминокислота билан бирикади. Бу бирикишда бирининг СООН группаси билан иккинчисининг Н2N амин группаси ўртасида пептид боғи ҳосил бўлиб бир молекула Н2О ажралиб чиқади. Биринчи тРНК молекуласи рибосомадан ажралиб цитоплазмага қайтади ва янги аминоациладелинат-тРНК ни бирлаштиришга киришади.
Синтезланаётган полипептидлар таркибидаги аминокислоталар қанча бўлса, юқоридаги жараёнлар шунча марта такрорланади ва синтезланаётган оқсил занжири шунчалик узая боради. Оқсил полипептид занжирининг узайишини элонгация деб аталади. Шу тариқа иРНКдаги оқсил ҳақидаги ахборотнинг рибосома томонидан «ўқилиши» то оқсил синтезини тугатувчи кодонга бориб етгунча давом этади. Бундай кодонлар вазифасини УАА, УАГ ва УГА триплетлари бажаради. Бу триплетлар аминокислоталарни кодламайди ва оқсил полипептид занжири синтезининг тугаганидан дарак беради, улар терминаторлар, яъни тугатувчилар деб аталади.
Юқорида баён этилган оқсил синтезининг биринчи босқичи шу тариқа тугаб унинг иккинчи босқичи бошланади.