|
Генетический код
Первое
основание
Второе основание
U
C
А
G
U
UUU Фен
UCU Сер
UAU Тир
UGU Цис
UUC Фен
UCC Сер
UAC Тир
UGC Цис
UUA Лей
UCA Сер
UAA*
UGA*
UUG Лей
UCG Сер
UAG*
UGG Три
C
CUU Лей
CCU Про
CAU Гис
CGU Apг
CUC Лей
ССС Про
САС Гис
CGC Apг
CUA Лей
ССА Про
САА Глн
CGA Apг
CUG Лей
CCG Про
CAG Глн
CGG Apг
А
AUU Иле
ACU Тре
AAU Асн
AGU Сер
AUC Иле
АСС Тре
ААС Асн
AGC Сер
AUA Иле
АСА Тре
AAA Лиз
AGA Apг
AUG Мет
ACG Тре
AAG Лиз
AGG Apг
G
GUU Вал
GCU Ала
GAU Acп
GGU Гли
GUC Вал
GCC Ала
GAC Асп
GGC Гли
CUA Вал
GCA Ала
GAA Глу
GGA Гли
GUG Вал
GCC Ала
GAG Глу
GGG Гли
Примечание:
U — урацил; А — аденин; G — гуанин; С — цитозин, * — терминирую-
щий кодон.
Для 20 аминокислот, участвующих в синтезе белков, количество тРНК ока-
залось больше 20, каждой аминокислоте соответствует своя тРНК: для алани-
на – тРНК
Ала
, глутамата — тРНК
Глу
и т.д. тРНК, отличающиеся по строению
антикодона, но связывающиеся с одной и той же аминокислотой, называют
изоакцепторными тРНК
.
Поскольку 61 смысловой кодон содержит информацию о включении ами-
нокислот в белок, то, казалось бы, должно существовать 61 тРНК для связы-
вания с кодонами. Однако оказалось, что число тРНК меньше 61. Первые два
основания в кодоне и два последних основания в антикодоне, связываясь друг
с другом, образуют обычные комплементарные А = U и G =
B
C пары, а свя-
90
Биологическая химия
H
2
N
CH
COOH
CH
H
3
C
CH
3
3
'
A
C
C
OH
5
'
A
C
C
O
C
O
CH
NH
2
CH
H
3
C
CH
3
+
АМФ
+ H
4
P
2
O
7
Валил
-
тРНК
-
синтетаза
-
тРНК
тРНК
Вал
~
+
+ AT
Ф
зывание третьего основания кодона с первым основанием антикодона проис-
ходит слабее. Эти основания обладают определенной степенью свободы и как
бы «качаются» относительно друг друга. Эта особенность кодон — антикодо-
новых взаимодействий между мРНК и тРНК получила название
«гипотезы ка-
чания»
и позволяет антикодону одной и той же тРНК «прочитывать» несколь-
ко кодонов мРНК.
В цитозоле клеток связывание аминокислоты с тРНК катализируют фермен-
ты
аминоацил-тРНК синтетазы
(аа-тРНК-синтетазы), которые образуют слож-
ноэфирную связь между
D
-СООН-группой аминокислоты и 3’-ОН-группой
акцепторного триплета –ССА. В ходе реакции используется молекула АТФ, ко-
торая расщепляется на АМФ и Н
4
Р
2
О
7
, а связь, образующаяся между аминокис-
лотой и тРНК, является макроэргической (реакция активации аминокислот)
(см. рис. 3.18).
Рис. 3.18.
Реакция активации валина, катализируемая валил-тРНК-синтетазой
Семейство аминоацил-тРНК-синтетаз включает более 20 ферментов: для
каждой аминокислоты имеется фермент, катализирующий ее присоединение
к тРНК, хотя активацию некоторых аминокислот катализирует несколько изо-
ферментов. В названиях отдельных аа-тРНК-синтетаз отражаются названия
аминокислот, которые активируются в ходе реакции. Так, активацию глутамата
катализирует глутамил-тРНК-синтетаза, аланина — аланил-тРНК-синтетаза,
гистидина — гистидил-тРНК-синтетаза и т.д.
В образовании полипептидных цепей белка участвует большое число ком-
понентов:
x
аминокислоты — субстраты синтеза белка;
x
мРНК — матрица, содержащая информацию о первичной структуре белка
в виде линейной последовательности кодонов;
x
тРНК — адапторы аминокислот к кодоном мРНК;
x
аминоацил-тРНК синтетазы, катализирующие связывание аминокислот
с соответствующими тРНК;
x
рибосомы — субклеточные структуры, с помощью которых происходит
сборка аминокислот в полипептидные цепи;
91
Раздел 3.
Синтез нуклеиновых кислот и белков
x
АТФ и ГТФ — источники энергии процесса;
x
Mg
2+
— кофактор, стабилизирующий структуру рибосом;
x
факторы инициации, элонгации, терминации — внерибосомные белки,
облегчающие и ускоряющие процесс трансляции.
События по сборке аминокислот в полипептидные цепи белка происходят на
рибосомах и включают этапы инициации, элонгации и терминации (рис. 3.19–
3.21).
Инициация
начинается с присоединения в область «кэпа» к зрелой мРНК
40S-субъединицы рибосомы, инициирующей аа-тРНК (у эукариотов это всег-
да Мет-тРНК
Мет
), факторов инициации и молекулы ГТФ. Образующийся ком-
плекс скользит по мРНК вплоть до встречи с инициирующим кодоном AUG.
Когда антикодон Мет-тРНК
Мет
связывается с кодоном AUG, комплекс останав-
ливается, к нему присоединяется 60S-субъединица рибосомы, при этом ГТФ
гидролизуется до ГДФ и Н
3
РО
4
, а факторы инициации удаляются. Формируется
полная 80S-рибосома с двумя активными центрами: Р-центром (пептидиль-
ным), в который оказывается включенной Мет-тРНК
Мет
, и А-центром (амино-
ацильным), в область которого попадает первый смысловой кодон мРНК.
Рис. 3.19.
Инициация синтеза белка.
Комплекс, состоящий из 40S-субъединицы рибосомы, Мет-тРНК
Мет
, факторов инициа-
ции (IF) и молекулы ГТФ, присоединяется и скользит по мРНК до встречи с инициирующим
кодоном AUG. Антикодон Мет-тРНК
Мет
связывается с кодоном AUG, к комплексу с затратой
энергии ГТФ присоединяется 60S-субъединица рибосомы, а факторы инициации удаляют-
ся. На рибосоме формируются А- и Р-центры
92
Биологическая химия
Рис. 3.20.
Элонгация синтеза белка:
1 — связывание аа-тРНК в А-центре происходит за счет энергии ГТФ и при участии фактора
элонгации EF1; 2 — образование пептидной связи катализирует пептидилтрансфераза, ак-
тивный центр которой формируется рРНК, входящей в состав большой субъединицы рибо-
сомы; 3 — транслокация — перемещение рибосомы по мРНК от 5’- к 3’-концу на один кодон
идет с использованием энергии ГТФ
Элонгация включает три последовательные стадии.
1.
Do'stlaringiz bilan baham: |
