grad-green grad-gray grad-blue grad-red grad-pink grad-purple grad-yellow
Нести помощь людям

Вход на сайт

Вы здесь

Главная » Физиология » Молекулярная биология » Лекционный курс по Молекулярной биологии

Матричный синтез белка на рибосоме

 

Лекция 9. Матричный синтез белка на рибосоме. Синтез полипептидов на рибосоме
 
У прокариот перед каждым геном и соответ-ственно в тРНК перед копией каждого гена имеется лидерная последовательность.
Она может быть разного размера (до
160 нукл.) и разной первичной структуры, но обязательно содержит полипуриновую последовательность Шайна-Дальгарно, которая комплементарна 3'-концевому участку 16S гРНК. Комплементарными могут быть 3-9 нуклеотидов.
Назначение комплементарного взаимодействия3'-концевого участка 16SrРНК и последовательности Шайна-Дальгарно - правильная установка инициирующего кодона AUG на малой субъединице рибосомы.
Инициирующий кодон находится на расстоянии 3-10 нукл. от последова-тельности Шайна-Дальгарно.
К малой субъединице, на которой уже находится mРНК, подходит формилметиониновая tPHK, соединенная с формилметионином. В результате образуется инициаторный комплекс:
30S субъединица рибосомы + тРНК +
формилметионовая tPHK-форлшлметионин.
Затем происходит ассоциация рибосомы. При этом изменяется конформация 16SrРНК и нарушается связь между ней и последователь-ностью Шайна-Дальгарно.
Аминоацильный конец формилметиониновой tPHK оказывается в Р-центре. Второй кодон гена оказывается в Асп-центре. Соответствующая ему аминоацил-tPHK устанавливается таким образом, что ее аминоацильный конец попадает в А-центр.
Пептидилтрансфераза отрывает формилметионин в Р-центре и переносит его в А-центр. Образуется пептидная связь между формилметионином и аминоацил-tPHK.
Рибосома претерпевает конформационные изменения и сдвигается на один кодон. Формилметиониновая rРНК покидает рибосому. Второй кодон оказывается напротив Р-центра. Сюда же переходит tPHK, несущая на хвосте дипептид. В Асп-центр попадает третий кодон, а в А-центр очередная аминоацил-tPHK.
Теперь в Р-центре отрывается дипептид, переносится в А-центр и соединяется с третьей аминоацил-tPHK.                                        
Так продолжается до тех пор, пока в Асп-центр не приходит терминирующий кодон. Полипептид отрывается в Р-центре, переносится в А-центр и, т.к. присоединиться ему не к чему, он отваливается от рибосомы. Рибосома диссоциирует и малая субъединицасканирует mРНК.
Invivoна каждой стадии (образования инициаторного комплекса, инициации элонгации и терминации) участвуют различные белковые факторы, которые препятствуют посадке на рибосому деацилированных rРНК или запрещают посадку формилметиониновой-tPHK в А-центр.
На всех этапах принимают участие молекулы ГТФ, которые дефосфорилируются.
Смысл гидролиза ГТФ не в отдаче энергии, а в свидетельстве того, что данный этап трансляции пройден.
 
Регуляция образования рибосомных РНК и белков Е.соli
 
Ежеминутно в E.coli образуется около 500 рибосом.
Имеется 7 оперонов, в которых закодированы rРНК (всего 3 разных rРНК х 7 оперонов = 21 ген). В формировании рибосом участвуют 52 различных белка, а значит 52 гена, их кодирующих. В итоге, 73 гена должны работать координирование, чтобы не было избытка белков или rРНК.
Вначале образуется про-rPHK, которая метилируется и процессируется (т.е. "созревает").
Количество rРНК регулируется количеством рибосомных оперонов, скоростью ilkтранскрипции и работой ферментов метилаз и эндонуклеаз.
Имеется 7 разных оперонов, в которых закодированы рибосомные белки. Регуляция каждого из них осуществляется отдельно.
α-оперон регулируется белком S4.
Если в клетке имеется свободная 16SrРНК, то S4 связывается с ней (1). Если же 16SrРНК не хватает, то он связывается с mРНК,
считывающейся с данного оперона (2). Причем связывается в районе лидера и тем самым мешает трансляции.
Таким образом, осущес-твляется регуляция на уровне трансляции.
 
 
 Оперон S10 регулируется белком L4.
РНК-полимераза синтезирует первую лидерную последо-вательность, длиной 140 нукл. Если 23SrРНК не хватает (2), то белку L4 не с чем соединяться, и он взаимодействует с лидер-ной последовательностью, придавая ей такую кон-формацию, которая не позволяет РНК-полимеразе продолжать транскрипцию. В результате синтез тРНК обрывается на первом же лидере (2).
 
Регуляция на уровне транскрипции.
Оперон σ.
В этом опероне закодированы белки, имеющие принципиальное значение для инициации транскрипции (σ - фактор), инициации репликации (dnaG -праймаза) и инициации трансляции (белок S21). Каждый белок нужен в разном количестве. S21 ~ 50000 копий, dnaG - 50, СГ- фактор ~ 5000. Между геном S21 и геном dnaG есть слабый терминатор транскрипции. Ген dnaG имеет инициирующий кодон ГУГ (а не АУГ), который гораздо хуже узнается рибосомой и реже, чем АУГ инициирует трансляцию.
 
Аттенуация (ослабление)
 
Рассмотрим систему аттенуации на примере триптофанового оперона E.coli.
Этот оперон регулируется по схеме негативной репрессии.
При недостатке в клетке триптофана оперон открыт. При увеличении концентрации триптофана РНК-полимераза не доходит даже до первого цистрона.
Между оператором и первым цистроном есть протяженный участок (162 п.н.), который содержит последовательность Шайна-Дальгарно. Она расположена ближе к цистрону, все остальное же представляет собой аттенуатор.
В этом районе происходит прекращение транскрипции и отсоединение РНК-молимеразы от ДНК. Это сделано для того, чтобы остановить РНК-полимеразу, которая уже в пути, в том случае, если концентрация триптофана в клетке к этому моменту повысилась.
В аттенуаторе выделяют 4 последователь-ности, частично комплементарные друг другу. В последовательности 1 закодирован 14-и членный пептид (Met-Lys-Ala-Ile-Phe-Val-Leu-Lys-Gly-Trp-Trp-Arg-Thr-Ser). На 10-ом и 11-ом месте в нем стоит триптофан.
Если триптофан в клетке есть и доступен, то рибосома с легкостью преодолевает участок 1 и стерически мешает образованию шпильки (2)-(3). Тогда образуется шпилька (3)-(4), которая узнается РНК-полимеразой как сигнал прекращения транскрипции. Синтез mРНК обрывается.
Если триптофан недоступен, то рибосома застревает на участке 1 и образуется шпилька (2)-(3). В этом
 
  Подпись: Рибосома

случае не может образоваться шпилька (3)-(4). Сигнала для прекращения синтеза mРНК нет.
 
 

Все синтезируемые полипептиды прока-риот на N-конце несут формилметионин. В 20% случаев он отщепляется, а в 80% отщеп-ляется только формильная группа и на N конце остается метионин.

Источники: Дымшиц Г.М. Молекулярная биология: http://www.medliter.ru/?page=get&id=012131

Поделиться с друзьями:
Ваша оценка: 
0
Голосов пока нет