Трансляция в биологии - это поэтапный белковый синтез. Эфир это биология

Что такое трансляция в биологии? Основные этапы трансляции

Что такое трансляция в биологии? После транскрипции она является второй частью центральной догмы молекулярной биологии, которая описывает использование генетического кода для изготовления цепей аминокислот.

Трансляция и молекулы РНК

Три основных молекулярных класса рибонуклеиновой кислоты (РНК) принимают участие в экспрессии генов, которые закодированы в дезоксерибонуклеиновой кислоте (ДНК) клетки. Это:

информационная РНК (иРНК)
переносная РНК (тРНК)
рибосомальная РНК (рРНК)

При трансляции особую роль играют первых два вида РНК.

Принцип трансляции

В биологии трансляция представляет собой сложный процесс, во время которого из информации, содержащейся в молекуле РНК (иРНК), синтезируется белок. Последовательность иРНК считывается с помощью генетического кода. Сама трансляция происходит в структуре, называемой рибосомой, которая является своеобразной фабрикой для синтеза белков. Эта клеточная органелла имеет маленькие и большие субъединицы и представляет собой сложную молекулу, состоящую из нескольких рибосомных РНК-молекул, а также ряда белков.

определение трансляция в биологии

Что такое трансляция в биологии?

Трансляция является вторым шагом после транскрипции. Во время этих процессов генетический код преобразуется в аминокислоты, которые соединяются между собой пептидными связями. Цепи аминокислот называются полипептидами и располагаются внутри рибосом, крошечных органелл клетки, которые играют важную роль в процессе синтеза белка. Можно дать следующее определение: трансляция в биологии - это клеточный процесс, в котором путем декодирования образуются цепи аминокислот. Синтез белка происходит в цитоплазме, где располагаются рибосомы.

Что такое трансляция в биологии и как на самом деле происходит сборка полипептида? Есть три важных шага - инициация, элонгация и прекращение. Те же термины используются и в транскрипции для описания стадий создания цепи РНК.

Нулевой фазой считается активация, когда нужная аминокислота ковалентно связывается с подходящей РНК (тРНК) и становится «заряженной». Хотя это технически не является этапом трансляции, этот шаг так же необходим, как и все последующие. Итак, рассмотрим этапы трансляции в биологии более подробно:

Инициация. На данном этапе мРНК прикрепляется к тРНК, который присоединен к указанной аминокислоте. Все вместе, они объединяются в рибосоме.
Элонгация. Это относительное удлинение путем добавления аминокислот, сопровождающееся образованием пептидных связей. В конечном счете создается полипептид. Процесс сложения продолжается снова и снова до тех пор, пока цепь не достигнет своего предела, а это около ста аминокислот.
Прекращение. Когда сигнал окончания биосинтеза получен, полипептид отделяется от рибосомы. Когда высвобождается новый белок, весь комплекс трансляции распадается.

Сложный и точный процесс

Что такое трансляция в биологии? Это очень сложный и одновременно удивительно слаженный и точный процесс, который включает в себя много компонентов. Все движения, реакции и другие манипуляции прекрасно скоординированы. Превращение генов в белки, по существу, проходит в два этапа: транскрипция и трансляция. Несмотря на то что во время первого никакого синтеза белка не происходит, без него не представляется возможным второй.

Трансляция является завершающим этапом реализации информации на генном уровне. Этот процесс может проходить только в живых клетках и он гораздо сложнее, чем предыдущие матричные синтезы репликация и транскрипция. В трансляции принимают участие все разновидности РНК, двадцать видов аминокислот, разнообразные ферменты и так далее. Главенствующим центром всех событий выступает такая клеточная органелла, как рибосома.

Удивительным фактом является слаженность работы всех взаимодействующих элементов белкового биосинтеза: специфика многих ферментов направлена на взаимное узнавание на молекулярном уровне. Даже случайно обнаруженные сбои и ошибки мгновенно ликвидируются теми ферментами, которые, в принципе, за них и не отвечают. принцип трансляции биология

Благотворное сотрудничество

По мере того как клеточные рибосомы продвигаются вдоль информационной РНК, постепенно освобождается ее стартовый участок, к которому присоединяется уже другая рибосома. И количество таких органелл, работающих одновременно на одной молекуле, может достигать нескольких десятков. Таким образом, всего одна матричная основа используется, чтобы синтезировать целый ряд молекулярных дуплекатов полипептида. такое благотворное сотрудничество получило название полирибосомой (полисомой).

В зависимости от того, какие белки необходимы определенной клетке или организму в целом, происходит многоступенчатый полипептидный биосинтез, контролируемый генами и некоторыми регуляционными механизмами, которые слаженно и последовательно действуют на определенных стадиях высвобождения генетической информации, в том числе и во время трансляции.

fb.ru

Трансляция | Биология

Под трансляцией в биологии понимают синтез из аминокислот полипептидов, который протекает в цитоплазме на рибосомах при участии 1) мРНК в качестве матрицы, 2) тРНК в качестве переносчика аминокислот, а также 3) ряда белковых факторов, выполняющих каталитическую функцию на разных этапах процесса. Трансляция протекает в клетках всех живых организмов, это фундаментальный процесс живой природы.

С информационной точки зрения трансляцию можно определить как механизм перевода последовательности триплетов мРНК в последовательность аминокислот белка.

Функция рибосом состоит в удерживании в нужном положении мРНК, тРНК и белковых факторов до тех пор, пока не произойдет определенная химическая реакция. Чаще всего это образование пептидной связи между соседними аминокислотами.

Трансляция и биосинтез белка обычно означают одно и то же. Однако, когда говорят о биосинтезе белка, то нередко в него включают посттрансляционные модификации полипептидов (приобретение ими вторичной, третичной и четверичной структур), а также иногда могут включать процесс транскрипции. С этой точки зрения трансляция рассматривается как важный этап в биосинтезе белков.

Процесс трансляции у эукариот и прокариот имеет ряд отличий, в основном связанный с разнообразием и активностью белковых факторов.

На одной цепочке мРНК может находится несколько рибосом, образуя полисому. При этом сразу происходит синтез нескольких идентичных полипептидов (но каждый находится на своей стадии синтеза).

Синтез одного белка обычно длится несколько секунд.

Аминокислоты, из которых синтезируется полипептид, обязательно проходят стадию активации. Сам же процесс трансляции включает три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

Процесс трансляции обладает свойством специфичности. Во-первых, определенным кодонам мРНК соответствуют свои тРНК. Во вторых, аминокислоты присоединяются только к «своим» тРНК.

Активация аминокислот

Активация аминокислот необходима, так как только в таком состоянии они способны соединяться с тРНК и позже образовывать между собой пептидные связи.

В цитоплазме клеток всегда находятся свободные (не соединенные с другими веществами) аминокислоты. Специфичные ферменты в присутствии АТФ преобразуют аминокислоту в аминоациладенилат, который уже способен соединяться с тРНК.

Существует класс ферментов – аминоацил-тРНК-синтетазы, – которые активируют аминокислоты, используя при этом энергию АТФ. Каждая аминокислота активируется своим ферментом, после чего присоединяется только к своей тРНК. Образуется комплекс аминокислоты с тРНК – аминоацил-тРНК (аа-тРНК).

Инициация трансляции

Инициация трансляции включает следующие последовательно протекающие при участии факторов инициации этапы:

Присоединение 5'-конца мРНК к малой субъединице рибосомы. При этом стартовый кодон (AUG) размещается в недостроенном (из-за отсутствия большой субъединицы) P-сайте рибосомы.
Комплекс аа-тРНК с соответствующим антикодоном присоединяется к стартовому кодону мРНК. У эукариот кодон AUG кодирует аминокислоту метионин, у прокариот — формил-метионин. Позже эти стартовые аминокислоты вырезаются из готового полипептида.
Происходит объединение субъединиц рибосом, в результате чего достраиваются их P- и A-сайты.

Схема строения рибосомы (A, P, E — участки-сайты для молекул тРНК)

Таким образом, на этапе инициации происходит распознавание рибосомой стартового кодона и подготовка к началу синтеза.

Образующаяся связь между рибосомой и мРНК обратима, мРНК после синтеза полипептида может быть отсоединена от рибосомы. В последствии мРНК используется еще раз или разрушается специальными ферментами.

Стартовый кодон AUG отличается от других таких же кодонов в середине мРНК тем, что перед ним находится кэп и определенные нуклеотидные последовательности. Именно благодаря им AUG распознается как стартовый. (Это касается в основном эукариот.)

Элонгация трансляции

На этом этапе происходит непосредственный синтез полипептидной цепочки. Процесс элонгации состоит из множества циклов. Один цикл элонгации — это присоединение одной аминокислоты к растущей полипептидной цепочке.

Уже на этапе инициации P-сайт рибосомы оказывается занятым первой тРНК, несущей аминокислоту метионин. В первом цикле элонгации в A-сайт рибосомы заходит второй комплекс aa-тРНК. Это будет та тРНК, чей антикодон комплементарен следующему (за стартовым AUG) кодону.

A(аминоацил)- и P(пептидил)-сайты располагают комплексы аа-тРНК так, что между аминокислотами протекает химическая реакция, и образуется пептидная связь.

После этого первая (находящаяся в P-сайте) тРНК освобождается от своей аминокислоты. В результате последняя оказывается связанной только со второй аминокислотой пептидной связью. Вторая аминокислота связана со второй тРНК, находящейся в A-сайте.

Рибосома перемещается по нити мРНК на один триплет. При этом первая т-РНК оказывается в E-сайте (exit) рибосомы, после чего покидает ее. Вторая т-РНК, связанная с двумя аминокислотами, переходит в P-сайт. A-сайт освобождается для поступления третьего комплекса аа-тРНК.

Следующие циклы элонгации протекают аналогично первому. Когда A-сайт освобождается, в него может зайти аа-тРНК, чей антикодон комплементарен кодону мРНК, находящемся в этот момент в A-сайте.

Терминация трансляции

Терминация — это завершения синтеза полипептидной цепочки и ее отделение. Терминация наступает, когда рибосома встречает один из терминирующих кодонов (UAA, UAG, UGA), для которых не существует своих тРНК. Эти участки мРНК распознаются специальными белками — факторами терминации.

<div class="advv"><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:300px;height:600px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="4908081011"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script></div>

biology.su

Трансляция в биологии - это поэтапный белковый синтез

В этой статье пойдет речь о жизненно важном для всех клеток явлении. Если кратко, трансляция в биологии представлена в виде белкового синтеза. Здесь мы рассмотрим ее этапы, их особенности протекания и многое другое.

Ознакомление с понятием трансляции в биологии. Что это такое?

Итак. Процессы белкового синтеза при помощи аминокислот, используемые в качестве строительного материала, на матрицах информационных рибонуклеиновых кислот (иРНК, мРНК) называют трансляцией в биологии. Это явление занимает одно из ключевых мест в развитии всех живых организмов. Так как белки являются важнейшими органическими соединениями среди известных липидов, углеводов, нуклеиновых кислот. Процесс трансляции осуществляется с участием рибосомы, она занимает основную роль в синтезе.

трансляция в биологии это

Принцип устройства механизма

Что такое трансляция биологии? Это, в первую очередь, основной процесс клеточной жизнедеятельности. Чтобы осуществить его, клетке необходимо наличие органел немембранного типа, называемых рибосомами. Рибосомами называют рибонуклеопротеидные структуры, состоящие из малых и больших субъединиц, каждой по одной. Рибосома занимается распознаванием кодонов, состоящих из трех букв мРНК. Далее происходит сопоставление с комплементарными антикодонами транспортной рибонуклеиновой кислотой, которая несет в себе ряд аминокислот и объединяет их с возрастающей белковой молекулой, ее цепью. Передвигаясь вдоль матричной РНК, рибосомы занимаются белковым синтезом, информация о котором заложена в самой матричной РНК.

трансляция биология где происходит

Трансляция в биологии – это жизненно важный процесс, в котором узнавание клеточных аминокислот осуществляется при помощи «адаптеров». Они представляют собой молекулы РНК транспортного типа. Процесс соединения аминокислот с транспортной РНК носит характер энерго-зависимой, ферментативной, аминоацил-тРНК реакции.

трансляция биология что это такое

Теперь, зная где происходит трансляция в биологии, а именно на матрице, рассмотрим этот механизм у эукариот и прокариот. Важно знать, что данное явление чрезвычайно сильно отличается у этих надцарств. Множество веществ, которые подавляют трансляцию у организмов прокариотического типа, гораздо слабее воздействуют на этот же процесс у многоклеточных организмов, что дает возможность эксплуатировать их в науке медицины. В трансляции выделяют этапы инициации, элонгации и терминации.

трансляция биология казакша

Существует понятие о рамке считывания. Его суть заключается в том, что наличие в кодоне трех нуклеотидов, создает возможность разного способа считывания текста генетической природы. Появляется три варианта его чтения, каждый из которых начинается с 1-го, 2-го или 3-го нуклеотида. Чаще всего важной является одна рамка, однако бывают и интересные исключения. Из этого следует, что позиционирование рибосомы на ее стартовом этапе будет очень важным.

Процесс инициации

Белковый синтез, чаще всего, берет свое начало от AUG-кодонов, которые занимаются кодировкой метионина. Такой кодон именуют инициаторым. Трансляционная инициация должна узнаваться рибосомой и привлекать к себе аминоацил транспортной РНК. А также важным пунктом в процессе инициации является наличие некоторых последовательностей нуклеотидов в области начального кодона. Наличие начальной последовательности AUG жизненно важно, так как в ином случаи синтез протекал бы в хаотичном порядке.

Инициация не может происходить без участия факторов инициации, особых белковых молекул. Устройство механизмов трансляционной инициации у эу- и прокариот различаются также тем, что рибосомы прокариотических организмов могут определять местоположения стартового AUG и начинать инициацию в любом участке матричной РНК. Рибосомы эукариот, как правило, соединяются с матричной РНК на участке кэпа и начинают сканирование, что направленно на поиск стартовых кодонов.

Введение в элонгацию

Трансляция в биологии – это поэтапный процесс, часть которого мы уже рассмотрели в пункте об инициации. Теперь рассмотрим элонгацию.

Наращивающий процесс цепи полипептидного типа осуществляется с участием двух факторов элонгации, белковых молекул. Первый фактор занимается доставкой аминоацилированной транспортной РНК к А-сайту рибосомы. В эукариотах этим занимается EF1а, а в прокариотах – EF-Tu. Рибосоме выпадает роль катализатора для пептидного переноса от транспортной РНК в Р и А-сайты, что образуются пептидными связями путем взаимодействия с остатками аминокислот. Это обуславливает рост пептидной цепи за счет аминоостатков. Далее вступает в процесс другой белок, роль которого заключается в катализе транслокации. EF2 – эукариоты, EF-G – прокариоты. Транслокацией именуют явление переноса рибосомы вдоль матричной РНК на 1 триплет. По завершению этого пути, рибосома вновь способна начинать цикл элонгации.

Заключительные этапы синтеза

В биологии трансляция – это не только стадии инициации и элонгации, но и терминация. Которая представляет собой завершительный этап белкового синтеза. Она протекает на рибосомном А-сайте, и для этого необходимо наличие одного из останавливающих кодонов: UAA, UAG, UGA. При этом, пептидил транспортной РНК продолжает оставаться связанным с Р-сайтом. На этом моменте в «игру» вступают белки RF 1 и 2, играющие роль катализаторов для отщепления цепи полипептидной природы от матричной РНК. Также здесь есть RF 3. Он обуславливает диссоциацию матричной РНК из рибосом. Терминация протекает качественнее со стоп-кодоном uaa.

трансляция биология кратко

Подводя итоги

Трансляция в биологии (казакша – иногда можно встретить данное название при поиске, что связанно с многочисленными поисками людей из стран СНГ) – является чрезвычайно важным процессом, необходимым для синтеза белковых молекул. Без этого процесса невозможным было бы наличие жизни на планете Земля. Трансляция имеет поэтапное строение, использует разнообразные белки. Сильно отличается между про- и эукариотами.

fb.ru

Трансляция (биология) | Info-Farm.RU

Трансляция — процесс синтеза белков из аминокислот, катализируемой рибосомой на матрице матричной (информационной) РНК (мРНК или иРНК). Трансляция является одной из стадий процесса биосинтеза белков, в свою очередь части процесса экспрессии генов.

Трансляция происходит в цитоплазме, где находятся рибосомы клетки. Во время трансляции, информация, содержащаяся в мРНК, расшифровывается согласно правилам, известными как генетический код, и используется для синтеза закодированной полипептидной последовательности. Процесс трансляции можно разделить на четыре фазы: активацию, инициацию, элонгацию и терминацию.

При активации, соответствующая аминокислота (аа) присоединяется к соответствующей транспортной РНК (тРНК). Хотя эта стадия часто рассматривается отдельно от трансляции, она необходима для ее начала. Связана с аминокислотой тРНК называется аминоацил-тРНК или «заряженной» тРНК. При инициации имела субъединица рибосомы связывается с 5'-концом мРНК с помощью факторов инициации (IF), других белков, помогают процессу. Элонгация происходит, когда очередная аминоацил-тРНК используется для увеличения полипептидной цепочки. Терминация происходит, когда рибосома встречает стоп-кодон (UAA, UAG или UGA), для которого не существует соответствующей тРНК, при этом происходит освобождение полипептидной цепочки.

Механизм трансляции

Общие сведения

Для осуществления процесса трансляции в клетках всех без исключения организмов существуют специальные органеллы — рибосомы. Рибосомы являются рибонуклеопротеиднимы комплексами, построенными из 2 субъединиц: большой и малой. Функция рибосом заключается в распознавании тринуклеотидних кодонов мРНК, подбор соответствующих им аминокислот и присоединении этих аминокислот к белковой цепочки, что растет. Двигаясь вдоль молекулы мРНК, рибосома распознает кодон за кодоном и синтезирует белок в соответствии информации, заложенной в молекуле мРНК.

Для распознавания аминокислот в клетке существуют специальные «адаптеры», молекулы транспортной РНК (тРНК). Эти молекулы, имеющие форму клеверного листа, имеют участок (антикодон), комплементарную кодона мРНК, и другой участок, к которому присоединяется аминокислота, соответствующая этому кодона. Присоединение аминокислот к тРНК осуществляется в екзоенергетичний реакции ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами, а молекула, получаемая в результате, называется аминоацил-тРНК. Таким образом, специфичность трансляции определяется взаимодействием между кодоном мРНК и антикодоном тРНК, а также специфичностью аминоацил-тРНК-синтеназ, что присоединяют аминокислоты строго к соответствующим им тРНК (например, кодона GGU отвечать тРНК, содержит антикодон CCA, а к этой тРНК будет присоединяться только аминокислота глицин).

Механизмы трансляции прокариот (бактерий и архей) и эукариот существенно отличаются, поэтому многие вещества, подавляющие прокариотических трансляцию, в значительно меньшей степени действуют на трансляцию эукариотических организмов, что позволяет использовать их в медицинской практике как антибактериальные средства, безопасные для организма млекопитающих.

Поскольку каждый кодон содержит три нуклеотида, один и тот же генетический «текст» можно прочитать тремя разными способами (начиная с первого, второго и третьего нуклеотидов), то есть в трех разных рамках считывания. По некоторым интересными исключениями, значимой является информация, закодированная только в одной рамке считывания. По этой причине крайне важным для синтеза белка рибосомой является ее правильное позиционирование на стартовом AUG-кодоне — при инициации трансляции.

Механизм трансляции прокариот

Инициация

Синтез белка всегда начинается с AUG-кодона, также кодирует метионин. Этот кодон обычно называют стартовым или инициаторним. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной аминоацил-тРНК. Для инициации трансляции необходимо также наличие определенных нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Существование последовательности, отличающей стартовый AUG от внутренних, совершенно необходимо, поскольку иначе инициация синтеза белка происходила бы хаотично на всех AUG-кодонов.

Процесс инициации обеспечивается специальными белками — факторами инициации (англ. Initiation factors, сокращенно IF).

Малая рибосомная субъединица (30S) прокариот, если она не вовлечена в это время в трансляцию, существует в комплексе с факторами инициации IF1, IF3 и, в некоторых случаях, IF2:

IF3, связанный с 30S-субъединицей, предотвращает ассоциации с большой (50S) субъединицей рибосомы, тем самым сохраняя ее свободное состояние до связывания с матричной РНК. Этот белок также участвует в связывании мРНК и тРНК, а также IF2.
IF2 взаимодействует с тРНК, а также обладает способностью расщеплять ГТФ.
IF1 является, видимо, не обязательным фактором (у некоторых видов он отсутствует) повышающим сродство малой субъединицы к IF2 и IF3.

Комплекс 30S субъединицы с инициаторным факторами способен распознавать специальные последовательности мРНК, так называемые участки связывания рибосомы (англ. Ribosomt-binding site или RBS). Эти участки содержат, во-первых, инициаторний кодон AUG и, во-вторых, специальную последовательность Шайн-Дальгарно, с которой комплементарно связывается рибосомная 16S РНК. Последовательность Шайн-Дальгарно служит для того, чтобы отличить инициаторным AUG от внутренних кодонов, кодирующих метионин. После того, как 30S-субъединица связалась с мРНК, к ней привлекается инициаторным аминоацил-тРНК и IF2, если они еще не были включены в комплекс. Затем присоединяется 50S-субъединица, происходит гидролиз ГТФ и диссоциация факторов инициации. Собранная рибосома начинает синтезировать полипептидную цепочку.

Элонгация

Элонгация полипептидной цепочки заключается в добавлении новых аминокислот к карбоксильного (C-) конца цепочки, растет. Этот полипептидную цепочку выходит из рибосомы через выходной туннель в большой субъединицы.

Элонгация начинается, когда метилированных аминоацил-тРНК связывается с участком P, приводит к конформационной изменения комплекса, открывает участок A для связывания новой аминоацил-тРНК. Это связывание облегчается фактором элонгации Tu (EF-TU), малой ГТФазою. В этот момент участок P содержит начало полипепдидного цепочки, синтезируется, а участок A содержит следующую аминокислоту, которая должна быть добавлена к цепочке. После этого полипептид отделяется от тРНК в области P и пептидный связь формируется между последней аминокислотой полипептида и аминокислотой, все еще присоединена к тРНК в области A. Этот процесс, известный как образование пептидной связи, катализируемой рибозимов, пептидилтрансферазою, такая активность присуща к 23S рРНК большой (50S) рибосомной субъединицы. После образования пептидной связи, участок A содержит полипептид, тогда как участок P содержит незаряженную тРНК (тРНК без аминокислоты).

На конечной стадии элонгации, рибосома перемещается на три нуклеотида в направлении 3 'конца мРНК. Так что тРНК связанные с мРНК за счет спаривания кодон-антикодон, тРНК движется относительно рибосомы, двигая полипептид с участка A в область P, а незаряженная тРНК перемещается в область выхода (участок E). Этот процесс катализируется фактором элонгации G (EF-G).

Рибосомы продолжает транслировать кодоны оставшиеся потому что новые аминоацил-тРНК звьязуютьться с участком A, пока рибосома не встретит кодон остановки на мРНК (UAA, UGA или UAG).

Терминация и переработка

Терминация происходит, когда один из трех стоп-кодонов перемещается в область A. Эти кодоны не имеют соответствующих тРНК. В свою очередь, их признают специальные белки — факторы терминации (англ. Release factors, RF), а именно RF1 (распознающий стоп-кодоны UAA и UAG) или RF2 (распознающий стоп-кодоны UAA и UGA). Третий фактор освобождения RF-3 катализирует освобождение RF-1 и RF-2 в конце процесса терминации. Эти факторы катализируют гидролиз эфирной связи, связывающей тРНК с пептидом, и высвобождение недавно синтезированного белка с рибосомы.

Пост-терминационного комплекс, сформированный после терминации, состоит из мРНК со стоп-кодоном в области A рибосомы и тРНК. Шаг переработки рибосомы отвечает за разборку пост-трансляционного рибосомного комплекса. Как только протеин, который синтезируется, освобождается после терминации, факторы переработки рибосомы и фактор элонгации EF-G освобождают мРНК и тРНК с рибосомы и разъединяют 70S рибосомы на 30S и 50S субъединицы. IF-3 также помогает процессу переработки, предотвращая повторное связывание субъединиц за счет связывания с 30S субъединицей. Этот процесс готовит рибосому для повторения цикла трансляции.

Полисомы

Трансляция обычно осуществляется более чем одной рибосомой одновременно. Из-за относительно большой размер рибосом, они могут связываться с участками мРНК на расстоянии не менее 35 нуклеотидов. Несколько рибосом и молекула мРНК, по которой они движутся, называются полисомы или полирибосомами.

Механизм трансляции эукариот

Кэп-зависимая инициация

С помощью этого механизма транслируется подавляющее число эукариотических мРНК. Белки, участвующие в процессах инициации трансляции у эукариот называют eIF (англ. Eukaryotic Initiation Factors — эукариотические факторы инициации). Кроме факторов инициации eIF1, eIF2 и eIF3, связывающиеся с малой рибосомной субъединицей (40S), и по своим функциям приблизительно аналогичными соответствующим белкам прокариот, эукариоты имеют еще две группы факторов инициации: семейство факторов, связывающих мРНК — eIF4 и семейство факторов, связываются с большой (60S) субъединицей рибосомы, eIF5. Ниже приведен список основных факторов:

eIF4A — РНК геликазы, фермент, расплетает вторичную структуру мРНК для того, чтобы рибосома могла по ней двигаться.
eIF4B — привлекает фактор eIF4A к молекуле мРНК.
eIF4E — связывает кэп, 7-метилгуанин, расположенный на 5'-конце молекулы мРНК.
eIF4G — нужен для организации компонентов, участвующих в инициации трансляции, в единый комплекс. Содержит участки связывания eIF4B, eIF4E, рибосомы.
eIF5 — нужен для привлечения большой субъединицы рибосомы.

На первом этапе инициации трансляции имела субъединица рибосомы в комплексе с факторами инициации eIF4G, eIF4B, eIF4E и инициаторным тРНК присоединяется к 5'-концу мРНК за счет способности eIF4E связывать кэп-структуру, а белка eIF3 — мРНК. Затем белок eIF4B привлекает геликазу eIF4A, и та начинает расплетать мРНК в направлении к 3'-концу, что сопровождается затратами энергии в форме молекул АТФ. За счет работы этого белка, 40S субъединица освобождается от белков eIF4G и eIF4E, и в комплексе с факторами инициации оставшиеся движется по мРНК к инициаторным кодона AUG, где происходит диссоциация факторов инициации, остались, и привлечение 60S-субъединицы рибосомы с помощью eIF5, после чего начинается синтез полипептидной цепочки.

Кэп-независимая инициация

Тогда как в большинстве случаев эукарио трансляция требует наличия кэпа на 5 'конце мРНК, некоторые вирусные и клеточные мРНК обходят кэп-зависимый механизм за счет инициации трансляции на определенных последовательностях внутри молекулы РНК.

Лучше исследованным (но далеко не единственным) примером кэп-независимой трансляции у эукариот является так называемая «внутренняя участок входа рибосомы» (англ. Internal Ribosome Entry Site или IRES). В отличие от кэп-зависимого механизма, кэп-независимый механизм также не требует сканирования рибосомой от 5'-конца рибосомы в стартовый кодона. Рибосомы могу быть доставлена в стартовой участки IRIS с помощью ITAFьив, (IRES trans-acting fantors), позволяющие обходить необходимость сканирования от 5'-конца РНК.

Этот метод трансляции был найден относительно недавно, и необходимо в условиях, которые требуют трансляции определенных мРНК в стрессовых условиях, когда общая эффективность трансляции уменьшена. Примеры включают факторы, вызывающие апоптоз, иммуноглобулины, некоторые факторы роста. Кроме того, этим механизмом иногда пользуются вирусы.

Элонгация

Элонгация трансляции эукариот очень похожа на элонгации трансляции прокариот. Основными факторами элонгации являются:

eEF-1, чьи α и βγ субъединицы отвечают прокариотических факторам EF-TU и EF-TS, соответственно;
eEF-2, что соответствует прокариотических фактора EF-G

Терминация

У эукариот существует только один фактор высвобождения, eRF, вместо трех факторов прокариот. Однако, в целом процесс терминации подобен процессу терминации прокариот.

Трансляция вручную

Принцип

Для определения полипептидной последовательности возможно провести процесс переложения последовательности ДНК в последовательность аминокислот, так называемую «трансляцию вручную» (для коротких последовательностей) или трансляцию на компьютере. На первом этапе необходимо перевести последовательность ДНК в последовательность РНК, заменяя нуклеотиды A, T, C, G в ДНК на U, A, G, C в РНК, соответственно.

Затем РНК разбивается на тринуклеотидних последовательности (кодоны). Отметьте, что существует 3 «рамки считывания», или способы интерпретации кода в зависимости от того, на каком нуклеотиде начнется трансляция.

Наконец, используется так называемая «таблица трансляции» для перевода каждого кодона в соответствующую аминокислоту. В результате получается первичная структура белка.

Однако, белок также имеет структуру высшего порядка (вторичную, третичную и четвертную) или конформацию, которая определяется наличием гидрофобных и электростатических взаимодействий между частями полипептидной цепочки. Тогда как вторичная структура (структура «доменов» — коротких участков белка) еще может буди предусмотрена с помощью последовательности, надлежащая третичная структура обычно тяжелая для определения теоретически, и даже в природе выбор третичной структуры часто зависит от взаимодействия с другими белками.

Трансляция вручную в некоторых случаях также не дает правильной аминокислотной последовательности природного белка, в частности, если кодируется нестандартная аминокислота, например селенцистеин, который кодируется с помощью обычного стоп-кодона в сочетании с «шпилькой», расположенной дальше в последовательности (последовательность вставки селеноцистеина, Selenocysteine Insertion Sequence или SECIS).

Таблицы трансляции

Для большинства эукариот обычно используется стандартная таблица трансляции, в которой каждой аминокислоте соответствует одна или несколько последовательностей ДНК:.

AAs = FFLLSSSSYY ** CC * WLLLLPPPPHHQQRRRRIIIMTTTTNNKKSSRRVVVVAAAADDEEGGGG Starts = --- M --------------- M --------------- M ---- ------------------------ Base1 = TTTTTTTTTTTTTTTTCCCCCCCCCCCCCCCCAAAAAAAAAAAAAAAAGGGGGGGGGGGGGGGG Base2 = TTTTCCCCAAAAGGGGTTTTCCCCAAAAGGGGTTTTCCCCAAAAGGGGTTTTCCCCAAAAGGGG Base3 = TCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAG

Не все организмы используют одинаковый генетический код. Даже работая с генетическими последовательностями обычных эукариотических организмов, например дрожжей, часто желательно использовать альтернативные таблицы трансляции — а именно для транслиции митохондриальных генов. Сейчас группа таксономии NCBI определяет следующие таблицы для последовательностей, содержит GenBank:

1 установлен код 2: Митохондриальный код позвоночных 3: Митохондриальный код дрожжей 4: Митохондриальный код слизистых грибков, простейшие и кишковопорожниних, и микоплазмы / спироплазма 5: Митохондриальный код беспозвоночных 6: Ядерный код жгутиковых, Dasycladacea и Hexamita 9: Митохондриальный код голошкирих и плоский червей 10: Ядерный код Euplotida 11: Бактериальный код и пластидних код растений 12: Альтернативный ядерный код дрожжей 13: Митохондриальный код асцидий 14: Альтернативный митохондриальный код плоских червей 15: Ядерный код Blepharisma 16: Митохондриальный код Chlorophycea 21: Митохондриальный код Trematoda 22: Митохондриальный код Scenedesmus obliquus 23: Митохондриальный код Thraustochytrium

Компьютерная трансляция

Существует много компьютерных программ, способных к трансляции последовательности ДНК / РНК в белковую последовательность. Однако, немного программ способны выдавать правильную последовательность во всех «особых» случаях, таких как использование альтернативных инициаторных кодонов. Например редкий код альтернативного кодона инициации TTG используется для метионина, когда используется как инициаторным кодон, и для лейцина в остальных случаях.

Изображения по теме

info-farm.ru

Транскрипция и трансляция — Науколандия

В биологии процессы транскрипции и трансляции рассматривают в рамках биосинтеза белка. Хотя в процессе транскрипции никакого синтеза белка не происходит. Но без нее невозможна трансляция (т. е. непосредственный синтез белка). Транскрипция предшествует трансляции.

Протекающие в клетках транскрипция и трансляция согласуются с так называемой догмой молекулярной биологии (выдвинутой Ф. Криком в середине XX века): поток информации в клетках идет в направлении от нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) к белкам, но никогда наоборот (то есть от белков к нуклеиновым кислотам). Это значит, что нуклеиновая кислота может служить информационной матрицей для синтеза белка, а белок не может выступать таковой для синтеза нуклеиновой кислоты.

Транскрипция

Транскрипция представляет собой синтез молекулы РНК на молекуле ДНК. То есть ДНК служит матрицей для синтеза РНК.

Транскрипция катализируется рядом ферментов, наиболее важный РНК-полимераза. Следует помнить, что ферменты — это в основном белки (это касается и РНК-полимеразы).

РНК-полимераза движется по двойной цепи ДНК, разъединяет цепочки и на одной из них по принципу комплементарности строит молекулу РНК из плавающих в ядре нуклеотидов. Таким образом, РНК по-сути идентична участку другой цепи ДНК (на которой не происходит синтез), так как цепи молекулы ДНК также комплементарны друг другу. Только в РНК тимин заменен на урацил.

Синтез нуклеиновых кислот происходит в направлении от 5'-конца молекул к их 3'-концу. При этом комплементарные цепи всегда антипараллельны (направлены в разные стороны). Поэтому сама РНК синтезируется в направлении 5'→3', но по цепи ДНК движется в ее направлении 3'→5'.

Участок ДНК, на котором происходит транскрипция (транскриптон, оперон), состоит из трех частей: промотора, гена (в случае иРНК, вообще — транскрибируемой части) и терминатора.

Для инициации (начала) транскрипции нужны различные белковые факторы, которые прикрепляются к промотору, после чего к ДНК может быть присоединена РНК-полимераза.

Терминация (окончание) транскрипции происходит после того, как РНК-полимераза встретит один из стоп-кодонов.

У клеток эукариот транскрипция происходит в ядре. После синтеза молекулы РНК здесь же подвергаются созреванию (из них вырезаются ненужные участки, молекулы принимают соответствующую им вторичную и третичную структуру). Далее различные типы РНК выходят в цитоплазму, где участвуют в следующем после транскрипции процессе – трансляции.

Трансляция

Трансляция представляет собой синтез полипептидной (белковой) цепи на молекуле информационной (она же матричная) РНК. По-другому трансляцию можно описать как перевод информации, закодированной с помощью нуклеотидов (триплетов-кодонов), в информацию, представленную в виде последовательности аминокислот. Этот процесс протекает при участии рибосом (в состав которых входит рибосомальная РНК) и транспортной РНК. Таким образом, в непосредственном синтезе белка принимают участие все три основных типа РНК.

При трансляции рибосомы насаживаются на начало цепи иРНК и далее движутся по ней в направлении к ее концу. При этом происходит синтез белка.

Внутри рибосомы есть два «места», где могут поместиться две тРНК. Транспортные РНК, заходящие в рибосому, несут одну аминокислоту. Внутри рибосомы синтезируемая полипептидная цепь присоединяется к вновь прибывшей аминокислоте, связанной с тРНК. После чего эта тРНК передвигается на другое «место», из него же удаляется «старая», уже свободная от растущей полипепдидной цепи тРНК. На освободившееся место приходит еще одна тРНК с аминокислотой. И процесс повторяется.

Процесс трансляции

Активный центр рибосомы катализирует образование пептидной связи между вновь прибывшей аминокислотой и ранее синтезированным участком белка.

В рибосому помещаются два кодона (всего 6 нуклеотидов) иРНК. Антикодоны тРНК, заходящих в рибосому, должны быть комплементарны кодонам, на которых «сидит» рибосома. Разным аминокислотам соответствуют разные тРНК (различающиеся своими антикодонами).

Таким образом, каждая тРНК несет свою аминокислоту. При этом следует иметь в виду, что аминокислот, принимающих участие в биосинтезе белка, всего около 20, а смысловых (обозначающих аминокислоту) кодонов около 60-ти. Следовательно, одну аминокислоту могут переносить разные тРНК, но их антикодоны соответствуют одной и той же аминокислоте.

scienceland.info