Трансляция

☰

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:

1. Присоединение 5′-конца мРНК к малой субъединице рибосомы. При этом стартовый кодон (AUG) размещается в недостроенном (из-за отсутствия большой субъединицы) P-сайте рибосомы.

2. 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.

3. 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.

Трансляция у прокариот | Cell Biology.ru

Трансляция бактерии E.coli наиболее изучена

Синтез белка происходит на рибонуклеопротеиновом комплексе — рибосоме, в процессе трансляции mRNA. Рибосома состоит из большой и малой субъединиц, которые соединены в области инициации трансляции (translation initiation region -TIR) mRNA во время стадии инициации трансляции. Во время элонгации рибосома скользит вдоль mRNA и синтезирует полипептидную цепь. Элонгация продолжается до тех пор, пока рибосома не достигает стоп-кодона на mRNA — терминация трансляции. После терминации рибосома отделяется от синтезированного полипептида и способна снова повторить цикл трансляции mRNA.
Каждая стадия трансляции имеет свои регуляторные факторы, но у эукариот этих факторов гораздо больше, чем у прокариот.
Инициация

Инициация

Последовательность инициации трансляции у бактерии. 30S и 50S рибосомные субъединицы показаны светлым и темным серым цветом. [Laursen, et al. 2005]

Рибосомы прокариот инициируют трансляцию на мРНК уже во время транскрипции. Время необходимое для посадки рибосом порядка секунд, хотя это зависит от каждой мРНК. Рибосомы транслируют мРНК со скоростью приблизительно 12 аминокислот в секунду.
В инициации трансляции участвуют: рибосома, аминоацилированная и формилированная тРНК (fMet-tRNA_f^Met), мРНК и три белковых инициирующих фактора IF1, IF2 и IF3.
Бактериальная 70S рибосома состоит из большой 50S и малой 30S субъединицы. Имеется три tRNA связывающих сайта аминоацил — aminoacyl (A), пептидил — peptidyl (P), и сайт выхода — exit (E). Присоединение фактора IF3 к 30S рибосомной субъединице обеспечивает распад рибосомы на субъединицы. Фактор инициации IF1 связывается с A-сайтом 30S рибосомной субъединицы и служит инициатором присоединения tRNA к рибосомному P-сайту блокируя A-сайт. IF1 стимулирует активность IF3 и также распад рибосомных субъединиц.

После распада субъединиц, IF2, mRNA и fMet-tRNAfMet соединяются с 30S рибосомной субъединицей. Последовательность Шайно-Дальгарно (Shine-Dalgamo -SD) mRNA взаимодействует с anti-SD последовательностью 16S rRNA и инициирующий кодон присоединяется в Р-сайте рибосомы. Инициирующие факторы, особенно IF3, способствуют этому присоединению.
Инициаторная tRNA устанавливается в P-сайте 30S рибосомной субъединицы в три шага не зависимо от кодона, зависимо от кодона и fMet-tRNAfMet присоединение.
Все три шага обеспечиваются фактором IF2, который взаимодействует с fMet-tRNA_f^Met на рибосоме. IF3 стабилизирует присоединение fMet-tRNAfMet к рибосомному P-сайту и стабилизирует кодон-антикодон взаимодействие.

30S преинициаторный комплекс состояций из 30S рибосомной субъединицы, трех инициаторных факторов, mRNA в стартовой позиции, где fMet-tRNA_f^Met связана кодон независимо. Такой относительно нестабильный комплекс подвергается конформационному изменению, что обеспечивает кодон-антикодон взаимодействие и формирует более стабильный 30S инициаторный комплекс. Инициаторные факторы IF1 и IF3 отсоединяются, тогда как IF2 фактор стимулирует взаимодействие с 50S рибосомной субъединицей. После сборки рибосомы IF2 покидает комплекс. Во время этого процесса GTP связанный с IF2 гидролизуется до GDP и Pi. Вновь образованный 70S инициаторный комплекс, содержащий fMet-tRNA

f^Met как субстрат для пептидилтрансферазного центра 50S рибосомной субъединицы готов к вступлению в фазу элонгации трансляции.

Факторы инициации: IF-1, IF-2, IF-3 — белки временно связывающиеся с рибосомой, необходимые для инициации.

Этапы инициации трансляции

:

1. Факторы инициации

IF-1 и IF-3 связываются с 30S-субчастицей, что обеспечивает ее взаимодействие с IF-2, инициаторной формилметиониновой-тРНК (Fmet-тРНК_F^Met) и GTP.

2. При связывании инициаторных белков IF-1 и IF-2 с 30S-субчастицей происходит диссоциация 70S-рибосомы на две субъединицы.

3. Комплекс 30S-субъединицы со всеми факторами инициации и Fmet-тРНК_F^Met связывается с 5′-концом мРНК вблизи кодона AUG и узнает. AUG-кодон мРНК.

Связывание 30S-субчастицы с мРНК находится под строгим контролем нуклеотидной последовательности, расположенной примерно
за 10 нуклеотидов до 5′-конца инициаторного кодона. Взаимодействию способствует комплементарное спаривание этой богатой пуринами по следовательности из 5-8н, называемой последовательностью Шайна-Дальгарно, с полипиримидиновым участком, находящимся вблизи 3′-конца 16S-pPHK.

4. Формирование полноценного функционального комплекса инициации завершается ассоциацией 50S-субчастицы с преинициаторным комплексом. При ассоциации 70S-рибосомы образуются два активных центра: Р- и А-участки. Fmet-TPHK_F^Met занимает Р-участок.

5. С образованием функциональной 70S-субчастицы отделяются все три белка инициации.

Элонгация

Факторы элонгации: EF-Tu и EF-Ts — белки связывающиеся с рибосомой, необходимые для элонгации трансляции.
В процессе инициации образуется 70S-рибосома связанная с мРНК, в Р-центре которой находится Fmet-тPHK_F^Met
Для образования первой пептидной связи необходимо, чтобы
аминоацил-тРНК, соответствующая следующему кодону, заняла А-центр.
Этапы элонгации трансляции:
1. EF-Tu-GTP связывает все аминоацил-тРНК, кроме Fmet-тPHK_F^Met, и доставляет их к А-центру комплекса 70S-рибосома-мРНКАминоацил-тРНК связывает EF-Tu и GTP. Образовавшийся комплекс (аминоацил-тРНК-[ЕF-Тu-GТР]) доставляет аминоацил-тРНК к А-участку. GTP гидролизуется, и комплекс (EF-Tu-GDP) отделяется от рибосомы. EF-Ts восстанавливает EF-Tu-GDP.

2. Когда оба участка, А и Р, заняты, пептидилтрансферазная активность 50S-субчастицы катализирует перенос группы Fmet с ее тРНК на аминогруппу аминоацил-тРНК, находящейся в А-участке. В результате в А-участке оказывается дипептидил-тРНК, а в Р – свободная тРНК.

3. тРНК освобождает Р-участок, образовавшаяся дипептидил-тРНК переместиться на него, а новый кодон должен быть готов к тому, чтобы занять освободившийся А-участок. Все эти процессы
осуществляются с помощью EF-G при GTP-зависимой транслокации рибосомы.

4. Теперь новый кодон, занявший А-сайт, готов к спариванию с родственной аминоацил-тРНК. Сразу после связывания аминоацил-тРНК с А-
участком высвобождается комплекс EF-Tu-GDP и происходит регенерация функционально активного EF-Tu-GTP. При этом EF-Tu-GDP взаи- модействует с белком EF-Ts, что приводит к отделению GDP и образованию комплекса EF-Tu•EF-Ts. Далее EF-Tu•EF-Ts взаимодействует с GTP, происходит регенерация EF-Tu-GTP и отделение EF-Ts, и оба соединения оказываются готовыми к следую- щему циклу.

Для прочтения следующего кодона и удлинения полипептидной цепи еще на одну аминокислоту вся серия реакций должна повториться.

При образовании каждой пептидной связи расходуется энергия, равная четырем энергетическим эквивалентам (если за один эквивалент принять энергию образования фосфатной связи): два эквивалента АТР потребляются при аминоацилировании тРНК и два эквивалента GTP-

в каждом цикле элонгации.

2. При инициации трансляции IF-2 узнает Fmet-тРНКFMet среди всех других аминоацил-тРНК, a EF-Tu отличает met-тРНКF Met от
Fmet-тРНКM Met при внедрении в А-участок.

3. Факторы элонгации EF-Tu и EF-G то присоединяются, то отделяются от рибосомы в зависимости от того, связаны ли они с GTP или с GDP соответственно.

4. Растущая полипептидная цепь всегда соединена своим карбоксильным концом с тРНК, которая соответствует С-концевой аминокислоте в растущей полипептидной цепи.

5. Пептидилтрансфераза катализирует формирование пептидных связей между карбоксильным концом растущей цепи и аминогруппой аминоацил-тРНК.

Терминация

Факторы терминации:
RF-1 вызывает отделение полипептидной цепи при считывании кодонов UAA и UAG;
RF-2 действует аналогичным образом при считывании UAA и UGA,
EF-3 может облегчить работу двух других факторов.
Этапы терминации трансляции:

1. В А-участке оказывается один из трех терминирующих кодонов – UAG, UAA или UGA. Из-за отсутствия тРНК, отвечающих этим кодонам,полипептидил-тРНК остается связанной с Р-участком.

2. RF-1 и RF-2 катализируют отсоединение полипептидной цепи от тРНК, отделение их обоих от рибосомы, а 70S-рибосомы – от мРНК.
RF-1 узнает в А-участке кодон UAA или UAG; RF-2 включается в том случае, когда в А-участке оказы-вается UAA или UGA;
RF-3 облегчает работу двух других факторов. Если терминирующим кодономявляется UAA, то эффективность процесса терминации оказывается наибольшей, поскольку этот кодон узнают оба фактора – RF-1 и RF-2. Однако, каким бы из стоп-кодонов ни обеспечивалась терминация,ее эффективность зависит от фланкирующих эти кодоны последовательностей в мРНК.

Когда расстояние от рибосомы до сайта инициации достигнет величины 100–200 нуклеотидов, в этом сайте может произойти новая инициация трансляции. Таким образом на одной мРНК
может находится несколько транслирующих рибосом — полирибосомы (рис)

Репликация ДНК: инициация | Кинезиолог

Время от времени ДНК размножается путём самоудвоения. Этот процесс называется репликацией ДНК. Репликация делится на 3 этапа: инициация (начало), элонгация (продолжение), терминация (окончание).

Репликация ДНК — это построение двух новых (дочерних) молекул ДНК на основе одной старой (родительской) молекулы с помощью матричного синтеза по принципу комплементарности. Новые молекулы состоят из одной старой и одной новосинтезированной нитей ДНК и почти ничем не отличаются от старой родительской молекулы, т.е. являются её точными копиями («репликами»).

С чего начинается процесс репликации ДНК?

Репликация начинается с инициации.

Инициация репликации может начаться только в подготовленном к ней ядре клетки. И первое условие, которое необходимо выполнить — это подготовить мономеры, из которых будут собираться новые молекулы ДНК на родительских молекулах-матрицах. Мономерами будут служить активированные с помощью фосфорилирования свободные нуклеотиды — дезоксирибонуклеотидтрифосфаты. Это ближайшие родственники так хорошо знакомой нам АТФ, они тоже трифосфаты, богатые энергией, но только вместо рибозы у них дезоксирибоза. И кстати, рибонуклеотидтрифосфаты, включающие в свои ряды АТФ, тоже понадобятся для репликации.

Теперь надо определить, с какого именно места начать дублирование ДНК, т.е. репликацию. Ошибаются те, кто думает, что инициация начинается от начала молекулы ДНК, но ошибаются также и те, кто думает, что она начинается с конца. На самом деле инициация начинается с множества точек, раскиданных по всей длине молекулы ДНК. Таких «запальных точек» может быть 5-50 на одну молекулу ДНК.

Итак, инициация начинается с появления репликативной точки. Эта точка отмечена на ДНК специфической последовательностью нуклеотидов, богатой парами А-Т. Именно к ней присоединяется по несколько молекул специальных распознающих белков, которые обеспечивают последующее присоединение ферментного комплекса и таким образом запускают процесс репликации. Важно отметить, что на репликативную точку садятся сразу два одинаковых ферментных комплекса, обеспечивающих репликацию. От точки посадки они расползаются в противоположные стороны по двойной спирали ДНК. Каждый комплекс при этом реплицирует сразу обе родительские цепи ДНК и выдаёт на выходе вместо двух цепей — четыре.

ДНК-реплицирующий комплекс включает в себя около 20 компонентов. Отметим главные из них.

Геликаза (хеликаза) расплетает ДНК на две отдельные цепи. Образуется репликативная вилка. По-видимому, при этом данный участок расплетённой ДНК отделяется от хромосомных белков. На разъединение комплементарной связи в каждой паре нуклеотидов тратится энергия 2-х молекул АТФ.

Молекула ДНК жестко закреплена в некоторых учакстках на ядерном матриксе и поэтому не может свободно вращаться при расплетании. Это блокирует продвижение геликазы по цепи.

Топоизомераза надрывает одну из двух нитей ДНК, и она раскручивается вокруг целой нити. Так снимается структурное напряжение при раскручивании спирали. Затем разорванные концы сращиваются обратно тем же ферментом. У бактерий другой вид топоизомеразы (гираза) разрывает сразу обе цепи ДНК, а после раскручивания спирали соединяет их вновь. Надо сказать, что в этом случае бактерии действуют более эффективно, чем человек вместе со всеми остальными эукариотами!

В одной репликативной вилке действуют две геликазы, которые движутся в противоположных направлениях. Разделенные цепи фиксируются ДНК- связывающими белками. Участки формирования репликативной вилки называются «точками ori» (origin — начало). У эукариот одновременно образуется тысячи таких вилок, что обеспечивает высокую скорость репликации.

Xenopus laevis as a Model to Identify Translation Impairment

Перевод представляет собой механизм участвует в физиопатологии многочисленных заболеваний у человека и в том числе несколько нейродегенеративных заболеваний. Например, в болезни Паркинсона несколько докладов предложил обесценение в переводе, связанные с наследственными мутациями ^8,12,13.

Несколько сотовых модели доступны для изучения перевода. Вот для того, чтобы изучить трансляции последствия мутации в eIF4G1, который действует как доминирующее негативное мутации, уменьшая взаимодействие между eIF4G1 и eIF4E партнеров ^8,Xenopus ооцитов Laevis используется. Эта модель имеет преимущества простоты, так как он состоит только из одного единственного гигантских клеток, облегчающей микроинъекции синтетических мРНК, что приводит к значительному количеству материала для биохимических экспериментов и содействия макроскопические наблюдения на различных этапах созревания ооцитов. Этот процесс также время эффективный по сравнению с устойчивой ячейкилинии генерации. Кроме того, несколько протоколов подготовки ооцитов и РНК микроинъекций уже были описаны, в частности, для изучения клеточного цикла или цитоплазматический транспорт ^14,15. Что касается пределов таких протоколов для изучения перевода, особое внимание должно быть принято в отношении концентрации мРНК. Эта концентрация не должна быть высокой (не выше 30 нг в 120 л максимум) для того, чтобы не насыщать процесс перевода. Принимая во внимание этот элемент, Xenopus ооцитов является привлекательной моделью для изучения трансляции белка, как свидетельствует данных, представленных на рисунке 2 с мутантной формы EIF4G1 стенограммы.

Действительно, в присутствии мутантного eIF4G1, ухудшение в переводе МОП белка наблюдается и коррелируется с уменьшением 90% по сравнению с GVBD WT и для регулирования условий. С другой стороны, избыточная экспрессия eIF4G1-WT не приведет к модификации на уровне Oперевод F-Мош в соответствии с ^16,17 литература данных.

Эти результаты можно объяснить некоторые биологические изменения. Зная, что Mos мРНК имеют материнского происхождения и уже расшифрованы до активации мейоза по PG, возмущенные механизмы должны происходить между транскрипции и трансляции шагов. Примечательно, перевод МОП является результатом каскада событий, которые молекулярных начать с латентной мРНК без поли (А) хвостом в дополнение хвоста после стимуляции PG ее перевода ^18,19. Таким образом, несколько сценариев можно в том числе: дефекты в инициации трансляции может быть заподозрен в качестве причины этой неудачи, или дефекты фосфорилирования фактора, ведущего к Mos мРНК полиаденилирование, или по умолчанию мРНК полиаденилирование МОП транскриптов по себе может привести к поступательное снижение.

Для оценки этих механизмов последние 2, выражение этих факторов ВБ рассматривается. ВыразитьУровни ионов фосфорилируется Aurora A / EG2, ответственные за CPEB фосфорилирования не показали нарушения в присутствии мутантного eIF4G1. В том же ключе, мес мРНК полиаденилирования мРНК или другой полиаденилирования наблюдается в присутствии мутантного eIF4G1 после PG стимуляции (рис 2F). Для дальнейшего подтверждения профиль полиаденилирования Северные эксперименты блот бы быть рекомендованы, а также выполнения сахарозы изоляции градиентом полисом для того, чтобы установить, является ли набор мРНК рибосомы могут возникнуть ^16.

Так, изучая первые и последние элементы каскада, возмущенная этап предположительно ниже по течению от возникновения полиаденилирование. Важно также, чтобы проверить, отдал ли дефект выражение мес ожидаемое воздействие на фосфорилирование ERK2. В присутствии мутации, снижение экспрессии МОП-привело к снижению уровня фосфорилированного ERK2 и, следовательно, к дефекту впрогрессирование GVBD (фиг.1 и 2E). Таким образом, мутации eIF4G1 связано с ожидаемым снижением перевод MOS. Удаление связывающего домена eIF4E в eIF4G1 последовательности в eiF4G1-DN, вероятно, отвечает за снижения взаимодействий eIF4G1 / eIF4E, как ранее предлагалось со-иммунопреципитации исследования ^8, которые могли бы возмутить образование комплекса eIF4F.

Этот протокол имеет несколько интересных приложений в клеточной биологии. Эта установка идеально подходит в качестве предварительных исследований по ряду принципиальных вопросов клеточной биологии, такие как: лучше понять роль отдельных доменов факторов инициации и определить те, которые имеют важное значение для перевода в естественных условиях или созревания ооцитов. В этом контексте, Wakiyama др. (2000) показали, что значение в созревании ооцитов в аминоконцевой области от eIF4G1 содержащих связывающие домены для eIF4E и PABP ^17; изучить splicING посвящения факторы ^20; расшифровать механизмы, используемые вирусами угон хост перевода машины в своих целях с помощью eIF4G1 расщепления например, с ингибированием капитализации зависит от перевода и IRES структур их мРНК, переведенной в кепке-независимым способом ^21; изучить роль мутаций в факторов перевода на клеточного цикла, так как ооциты модели выбора для такого исследования ^22; изучить основные механизмы, регулирующие инициацию трансляции, т.е., крышка-колпак зависит и независимый определить ли один или несколько систем участвуют в нарушение синтеза белка. Несколько вариантов текущего протокола может быть легко применены для достижения этих целей, в том числе определения эффективности перевода закатом method23 или репортера мРНК микроинъекции. Например, использование бицистронной репортера мРНК, содержащим первый цистрон, в котором Renilla люциферазы будет крышка-зависимой переведеныв то время как вторая цистрон содержащий люциферазы светляков будут переведены с помощью IRES структуры должно позволить определить режим инициирования выдвинуть мелкие дефекты и / или компенсаций для поддержания гомеостаза перевода. Кроме того, такие эксперименты люциферазные репортер РНК имеют преимущество не полагаться на потенциал нарушая специализированных механизмов развития в связи с неполным природоохранных механизмов с человека.

Параллельно с этими фундаментальными вопросами, такой протокол может быть применен в качестве первого шага для решения вредные условия, которые могли бы способствовать неврологических расстройств. В физиологических условиях, шаги перевод инициации являются привилегированные цели правил при стрессовых условиях, таких как окисление, гипоксия, изменение температуры, облучения и питательных веществ лишения. В таких условиях, селективный перевод транскриптов, кодирующих белки, которые необходимы в отношении напряжений и выживание клеток происходит.Когда этот процесс перегружены, стрессы становятся патологические и активно участвовать в развитии некоторых неврологических поражений. Сотовые стрессовые участвуют в многочисленных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, боковой амиотрофический склероз или болезнь приона (Крейтцфельда-Якоба) и ²⁴ эти напряжения вызывают активацию развернутого белка ответ (УПО). Один из этих механизмов УПО приводит к снижению перевод через активацию Перк и фосфорилирования eIF2α субъединицы с последствиями остановки перевод, предотвращая связывание между eIF4F и 43S комплексы ^25. В Xenopus ооцитах, добавление окислителей и / или мутантный генов известно, связаны с такими патологиями будет имитировать эти напряжения и установить, является ли мутантные гены могут воздействовать на процесс перевода. При болезни Паркинсона, например, введение eIF4G1 p.R1205H в Xenopнам ооцитов, связанные или не окислительному стресса или генома анализ мРНК профилей polysomal может решения вопроса об участии в переводе физиопатологии ^26.

Все эти приложения, применяемые в яйцеклетки, таким образом, представляют собой большое поле возможностей для изучения нарушений перевода, которые, как известно, быть связаны с несколькими страстями в том числе нарушений нейродегенеративных.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Репликация ДНК: инициация | Кинезиолог

Время от времени ДНК размножается путём самоудвоения. Этот процесс называется репликацией ДНК. Репликация делится на 3 этапа: инициация (начало), элонгация (продолжение), терминация (окончание).

Репликация ДНК — это построение двух новых (дочерних) молекул ДНК на основе одной старой (родительской) молекулы с помощью матричного синтеза по принципу комплементарности. Новые молекулы состоят из одной старой и одной новосинтезированной нитей ДНК и почти ничем не отличаются от старой родительской молекулы, т.е. являются её точными копиями («репликами»).

С чего начинается процесс репликации ДНК?

Репликация начинается с инициации.

Инициация репликации может начаться только в подготовленном к ней ядре клетки. И первое условие, которое необходимо выполнить — это подготовить мономеры, из которых будут собираться новые молекулы ДНК на родительских молекулах-матрицах. Мономерами будут служить активированные с помощью фосфорилирования свободные нуклеотиды — дезоксирибонуклеотидтрифосфаты. Это ближайшие родственники так хорошо знакомой нам АТФ, они тоже трифосфаты, богатые энергией, но только вместо рибозы у них дезоксирибоза. И кстати, рибонуклеотидтрифосфаты, включающие в свои ряды АТФ, тоже понадобятся для репликации.

Теперь надо определить, с какого именно места начать дублирование ДНК, т.е. репликацию. Ошибаются те, кто думает, что инициация начинается от начала молекулы ДНК, но ошибаются также и те, кто думает, что она начинается с конца. На самом деле инициация начинается с множества точек, раскиданных по всей длине молекулы ДНК. Таких «запальных точек» может быть 5-50 на одну молекулу ДНК.

Итак, инициация начинается с появления репликативной точки. Эта точка отмечена на ДНК специфической последовательностью нуклеотидов, богатой парами А-Т. Именно к ней присоединяется по несколько молекул специальных распознающих белков, которые обеспечивают последующее присоединение ферментного комплекса и таким образом запускают процесс репликации. Важно отметить, что на репликативную точку садятся сразу два одинаковых ферментных комплекса, обеспечивающих репликацию. От точки посадки они расползаются в противоположные стороны по двойной спирали ДНК. Каждый комплекс при этом реплицирует сразу обе родительские цепи ДНК и выдаёт на выходе вместо двух цепей — четыре.

ДНК-реплицирующий комплекс включает в себя около 20 компонентов. Отметим главные из них.

Геликаза (хеликаза) расплетает ДНК на две отдельные цепи. Образуется репликативная вилка. По-видимому, при этом данный участок расплетённой ДНК отделяется от хромосомных белков. На разъединение комплементарной связи в каждой паре нуклеотидов тратится энергия 2-х молекул АТФ.

Молекула ДНК жестко закреплена в некоторых учакстках на ядерном матриксе и поэтому не может свободно вращаться при расплетании. Это блокирует продвижение геликазы по цепи.

Топоизомераза надрывает одну из двух нитей ДНК, и она раскручивается вокруг целой нити. Так снимается структурное напряжение при раскручивании спирали. Затем разорванные концы сращиваются обратно тем же ферментом. У бактерий другой вид топоизомеразы (гираза) разрывает сразу обе цепи ДНК, а после раскручивания спирали соединяет их вновь. Надо сказать, что в этом случае бактерии действуют более эффективно, чем человек вместе со всеми остальными эукариотами!

В одной репликативной вилке действуют две геликазы, которые движутся в противоположных направлениях. Разделенные цепи фиксируются ДНК- связывающими белками. Участки формирования репликативной вилки называются «точками ori» (origin — начало). У эукариот одновременно образуется тысячи таких вилок, что обеспечивает высокую скорость репликации.

Транскрипция и трансляция, подготовка к ЕГЭ по биологии

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом «генетическом языке». Скоро вы все поймете — мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится — перерисуйте его себе :)

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) — АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать — УАГ (кодон иРНК). тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись — АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК — удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio — удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между дочерними клетками.

Транскрпиция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А — У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г (загляните в «генетический словарик» выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК — промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

• Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

• Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро растет.

• Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК — терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень — в процесс трансляции. Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

• Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним — мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц. Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту, соответствующую кодону АУГ — метионин.

• Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.

Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) — У (урацил), Г (гуанин) — Ц (цитозин). В основе этого также лежит принцип комплементарности.

Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу иРНК одновременно — образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.

• Терминация

Синтез белка — полипептидной цепи из аминокислот — в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция — завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй — из верхнего горизонтального, третий — из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота :)

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА — Глн. Попробуйте самостоятельно найти аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота — Ала, ААА — Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк: это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК), приведенной вверху.

«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК: А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК: А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК»

Обратите свое пристальное внимание на слова «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК «. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу синтезировать с ДНК фрагмент тРНК — другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой — мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК — АЦГ соответствует антикодону тРНК — УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК, так что переведем антикодон тРНК — УГЦ в кодон иРНК — АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ — Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК — так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%. 100% — (20%+20%) = 60% — столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? :)

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Транскрипция и трансляция

☰

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.

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.

шагов генетической транскрипции | Биология для майоров I

Результаты обучения

• Основные этапы транскрипции ДНК в РНК

Транскрипция происходит в ядре. Он использует ДНК в качестве матрицы для создания молекулы РНК (мРНК). Во время транскрипции создается цепь мРНК, которая комплементарна цепи ДНК. На рисунке 1 показано, как это происходит.

Рисунок 1. Обзор транскрипции. Транскрипция использует последовательность оснований в цепи ДНК для создания комплементарной цепи мРНК.Триплеты — это группы из трех последовательных нуклеотидных оснований в ДНК. Кодоны — это комплементарные группы оснований в мРНК.

Вы также можете пройти этапы транскрипции по этой ссылке.

Транскрипция происходит в три этапа: инициация, удлинение и завершение. Шаги показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Транскрипция происходит в три этапа — инициацию, удлинение и завершение, — все они показаны здесь.

Шаг 1: Инициирование

Инициирование — начало транскрипции.Это происходит, когда фермент РНК-полимераза связывается с областью гена, называемой промотором. Это дает сигнал ДНК раскручиваться, чтобы фермент мог «читать» основания в одной из цепей ДНК. Теперь фермент готов к созданию цепи мРНК с комплементарной последовательностью оснований.

Шаг 2: удлинение

Удлинение представляет собой добавление нуклеотидов к цепи мРНК. РНК-полимераза считывает размотанную цепь ДНК и строит молекулу мРНК, используя комплементарные пары оснований.Во время этого процесса есть короткое время, когда вновь образованная РНК связывается с размотанной ДНК. Во время этого процесса аденин (A) в ДНК связывается с урацилом (U) в РНК.

Шаг 3: Прекращение действия

Терминация — это окончание транскрипции, которое происходит, когда РНК-полимераза пересекает стоп-последовательность (терминацию) в гене. Нить мРНК завершена и отделяется от ДНК.

В этом видео представлен обзор этих шагов. Вы можете прекратить просмотр видео в 5:35.(После этого обсуждается перевод, который мы обсудим в следующем результате.)

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Перевод

/ перевод РНК | Изучайте науку в Scitable

Перевод это процесс, посредством которого белок синтезируется из информации, содержащейся в молекуле информационной РНК (мРНК).Во время трансляции последовательность мРНК читать с помощью генетического кода, который представляет собой набор правил, определяющих, как мРНК последовательность должна быть переведена в 20-буквенный код аминокислот, которые строительные блоки белков. Генетический код представляет собой набор из трех букв. комбинации нуклеотидов, называемые кодонами, каждый из которых соответствует специфическая аминокислота или стоп-сигнал. Перевод происходит в структуре, называемой рибосома, которая является фабрикой по синтезу белков. Рибосома имеет малую и большую субъединицу и представляет собой сложную молекулу, состоящую из нескольких молекулы рибосомной РНК и ряд белков.Трансляция мРНК молекула рибосомой происходит в три стадии: инициация, удлинение и прекращение. Во время инициации малая субъединица рибосомы связывается с началом последовательности мРНК. Затем молекула транспортной РНК (тРНК), несущая амино кислотный метионин связывается с так называемым стартовым кодоном последовательности мРНК. Стартовый кодон во всех молекулах мРНК имеет последовательность AUG и кодирует метионин. Затем большая рибосомная субъединица связывается, образуя полный комплекс инициации. На стадии удлинения рибосома продолжает расти. переводить каждый кодон по очереди.Каждая соответствующая аминокислота добавляется к растущая цепь и связаны через связь, называемую пептидной связью. Удлинение продолжается пока не будут прочитаны все кодоны. Наконец, обрыв происходит, когда рибосома достигает стоп-кодона (UAA, UAG и UGA). Поскольку нет молекул тРНК которые могут распознавать эти кодоны, рибосома распознает, что трансляция полный. Затем высвобождается новый белок, и появляется комплекс трансляции. отдельно.

Трансляция ДНК — инициирование — удлинение — окончание

Трансляция — это процесс, с помощью которого генетический код, содержащийся в молекуле информационной РНК (мРНК), декодируется для получения определенной последовательности аминокислот в полипептидной цепи.

Он возникает в цитоплазме после транскрипции и, как и транскрипция, имеет три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. В этой статье мы рассмотрим компоненты и этапы трансляции ДНК.

Компоненты перевода

Ключевыми компонентами, необходимыми для трансляции, являются мРНК, рибосомы и транспортная РНК (тРНК).

Во время трансляции нуклеотидные основания мРНК читаются как кодонов из трех оснований. Каждый «кодон» кодирует определенную аминокислоту.Каждая молекула тРНК содержит антикодон , который комплементарен кодону мРНК, а на противоположном конце находится присоединенная аминокислота. Следовательно, молекулы тРНК несут ответственность за доставку аминокислот к рибосомам в правильном порядке, готовые для сборки полипептидов.

Рис. 1 — тРНК с антикодоном, комплементарная определенной мРНК [/ caption]

Важно знать, что одна аминокислота может кодироваться более чем одним кодоном. Есть также определенные кодоны, которые сигнализируют о начале и конце трансляции.

Аминоацил-тРНК-синтетазы — это ферменты, которые связывают аминокислоты с соответствующими им молекулами тРНК. Полученный комплекс заряжен и называется аминоацил-тРНК.

Рис. 2. Аминоацил-тРНК синтетаза активно и специфично заряжает тРНК [/ caption]

Посвящение

Для начала трансляции должен быть распознан стартовый кодон 5’AUG. Это кодон, специфичный для аминокислоты метионина, которая почти всегда является первой аминокислотой в полипептидной цепи.

На 5′-кэпе мРНК связывается малая 40-я субъединица рибосомы. Впоследствии более крупная 60-я субъединица связывается с завершением инициирующего комплекса . Теперь можно начинать следующий этап (удлинение).

Рис. 3. Инициирование трансляции, показывающее заряженную Met-тРНК и субъединицы рибосомы в стартовом кодоне [/ caption]

Удлинение

Рибосома имеет два сайта связывания тРНК ; сайт P, который содержит пептидную цепь, и сайт A, который принимает тРНК.

В то время как метионин-тРНК занимает P-сайт, аминоацил-тРНК, которая комплементарна следующему кодону, связывается с A-сайтом, используя энергию, полученную в результате гидролиза GTP.

Метионин перемещается с сайта P на сайт A, чтобы связываться с новой аминокислотой там, и, таким образом, рост пептида начался. Молекула тРНК в сайте P больше не имеет присоединенной аминокислоты и поэтому покидает рибосому.

Затем рибосома перемещает вдоль молекулы мРНК к следующему кодону, снова используя энергию, полученную в результате гидролиза GTP.Теперь растущий пептид находится в сайте P, а сайт A открыт для связывания следующей аминоацил-тРНК, и цикл продолжается. Полипептидная цепь выстраивается в направлении от N-конца (метионин) к C-концу (конечная аминокислота).

Рис. 4. Удлинение полипептидной цепи [/ caption]

Прекращение

Один из трех стоп-кодонов входит в A-сайт. Никакие молекулы тРНК не связываются с этими кодонами, поэтому пептид и тРНК в Р-сайте гидролизуются, высвобождая полипептид в цитоплазму.

Малая и большая субъединицы рибосомы диссоциируют , готовые к следующему раунду трансляции.

Рис. 5. Прекращение трансляции при обнаружении стоп-кодона на сайте P [/ caption]

Производство белка: начало, удлинение и прекращение

Рибосома — это клеточная машина, производящая белок. Он состоит из двух основных функциональных единиц или субъединиц, известных как большая субъединица и малая субъединица. Рибосомы эукариот называют рибосомами 80S.Большая субъединица называется рибосомой 60S, а малая субъединица — рибосомой 40S. В прокариотических рибосомах 70S большая субъединица — это 50S, а меньшая — 30S.

От ДНК к белку — 3D Play

Посвящение

Меньшим рибосомным субъединицам требуются транспортные РНК (тРНК), которые жизненно важны для инициации трансляции. ТРНК способны связывать более мелкие субъединицы рибосом с помощью факторов инициации. Они очень специфичны и отвергаются, если они не кодируют желаемую аминокислоту.

Длина тРНК составляет от 70 до 80 нуклеотидов. Они складываются, образуя структуру клеверного листа, которая представляет собой антикодон из трех нуклеиновых кислот на одном конце, который комплементарен кодону мРНК для своей аминокислоты. Аминокислота связана на другом конце тРНК.

Как только тРНК стыкована, малая субъединица рибосомы начинает сканирование последовательности в поисках стартового кодона AUG (триплет нуклеиновой кислоты). Как только начальная последовательность идентифицирована, можно сформировать полную рибосому путем объединения больших и малых субъединиц.

Кодон AUG кодирует аминокислоту метионин. Теперь, когда первая аминокислота в пептидной цепи находится на своем месте, синтез белка проходит через процесс удлинения. Кодон, следующий за стартовым кодоном AUG, является следующей аминокислотой в пептидной цепи. Соответствующая ей тРНК входит в рибосому, и, если соответствие правильное, рибосома связывает ее с исходным метионином.

Удлинение

После связывания второй аминокислоты рибосома продвигается вперед на один триплет нуклеиновых кислот за раз, и процесс удлинения продолжается.

Прекращение

Синтез белка прекращается при обнаружении стоп-кодона. Новая полипептидная цепь высвобождается с помощью терминирующих последовательностей. После высвобождения вновь образованной цепи большая и меньшая рибосомные субъединицы отделяются друг от друга. Меньший компонент рибосомы будет искать другую тРНК и кодон AUG, чтобы начать процесс.

Прокариотические рибосомы действуют аналогичным образом. Однако вместо использования стартового кодона AUG для инициации трансляции существует набор нуклеиновых кислот, называемый последовательностью Шайна-Делгардо, который предшествует инициирующему кодону.Последовательность Шайна-Делгардо выравнивает мРНК на рибосомах путем спаривания с последовательностью на 16S рРНК, части прокариотической рибосомы. Часто более одной рибосомы работают с одной и той же мРНК. Другая рибосома может связываться с сайтом инициации мРНК, как только первая рибосома перемещается.

Синтез белка может осуществляться свободными рибосомами в цитозоле или мембраносвязанными рибосомами в эндоплазматическом ретикулуме (ER). Белки, предназначенные для использования внутри клетки, обычно транслируются свободными рибосомами.Белки, предназначенные для экспорта из клетки или для использования в лизосомах, синтезируются рибосомами, связанными с ER. Последовательности нацеливания на мРНК направляют рибосому в ER, где она становится связанной, и белок перемещается в ER по мере его трансляции.

Дополнительная литература

Трансляция мРНК в белок: этапы инициации, удлинения и завершения — видео и стенограмма урока

Инициирование

При инициации мРНК присоединяется к тРНК, которая присоединяется к указанной аминокислоте.

Начнем с инициации . Во время инициации мРНК, тРНК и первая аминокислота объединяются внутри рибосомы. Нить мРНК остается непрерывной, но истинной точкой инициации является стартовый кодон, AUG. Помните, что стартовый кодон — это набор из трех нуклеотидов, с которых начинается кодированная последовательность гена. Помните также, что стартовый кодон определяет аминокислоту метионин. Итак, метионин — это название аминокислоты, которая первой попадает в рибосому.

И как метионин попал в рибосому? Присоединяясь к тРНК, содержащей правильный антикодон. Антикодон для AUG — UAC. Мы знаем это из-за правил комплементарного спаривания оснований. ТРНК с антикодоном UAC будет автоматически соответствовать кодону AUG, принося с собой метионин. Итак, вот и все — мРНК присоединена к тРНК, а тРНК присоединена к метионину. Это посвящение.

Удлинение

Следующий шаг составляет основную часть перевода.Это называется удлинением , и это добавление аминокислот путем образования пептидных связей. Удлинение — это именно то, на что это похоже: цепочка аминокислот становится все длиннее и длиннее по мере того, как добавляется больше аминокислот. В конечном итоге это приведет к созданию полипептида.

Теперь, когда мы начали со стартового кодона, мРНК немного сдвигается через рибосому, так что следующий кодон доступен для захвата. Допустим, следующий кодон — UAU. Итак, теперь нам нужна тРНК, у которой есть соответствующий антикодон, AUA.О, посмотри! Вот тРНК с правильным антикодоном и тирозин. Тирозин — это аминокислота, которая определяется кодоном UAU. ТРНК прикрепляется к мРНК в рибосоме и выстраивает тирозин рядом с ожидающим метионином. Между двумя аминокислотами образуется пептидная связь.

Затем первая тРНК оставляет всех позади и улетает в поисках работы. Бедный метионин! Теперь он просто дрейфует, как одинокий змей на ветру! Эта тРНК оставила метионин висеть только на одном якоре: его пептидной связи с тирозином.Тирозин все еще прикреплен к своей собственной тРНК, которая, в свою очередь, цепляется за мРНК внутри рибосомы. Мы уже можем видеть зачатки полипептида, удлиняющегося наружу.

Полипептиды образуются по мере добавления аминокислот на стадии удлинения.

Стоит ли нам пройти через этот процесс еще раз? Давайте оставим все как есть и перейдем к добавлению третьей аминокислоты. мРНК снова сдвигается, и теперь третий кодон готов к совпадению.Что это за кодон? САС. А вот и тРНК с соответствующим антикодоном, GUG. Это также принесло нам гистидин, поскольку САС кодирует гистидин. Антикодон тРНК совпадает с кодоном мРНК, помещая гистидин в идеальное положение для образования пептидной связи с тирозином.

Итак, теперь у нас есть взаимосвязанные метионин, тирозин и гистидин. Нам больше не понадобится тРНК тирозина, так что тРНК отделяется и улетает, как и первая в начале. Теперь у нас есть еще более длинный воздушный змей; метионин и тирозин дрейфуют, и только их пептидные связи удерживают их на рибосоме.

Но гистидин все еще связан со своей собственной тРНК, и так будет до тех пор, пока у него не появится следующая аминокислота, за которую он сможет закрепиться. Вы можете увидеть, как эта цепочка аминокислот будет становиться длиннее при переводе каждого нового кодона. Процесс присоединения и образование пептидной связи продолжается снова и снова, пока длина цепи не составит около ста аминокислот.

Окончание

Цепочка, наконец, заканчивается, когда стоп-кодон перемещается в рибосому. Это последний этап перевода, который называется , завершение .Прекращение действия начинается с прибытия одного из трех стоп-кодонов: UAA, UAG или UGA. Когда любой из них попадает в рибосому, последняя аминокислота отрывает свой якорь на последней тРНК. ТРНК и рибосома больше не нужны. Ген был успешно транслирован, и теперь у нас есть готовый полипептид.

В терминации стоп-кодон сигнализирует об окончании синтеза полипептида.

Полипептид, наконец, свободен — свободно перемещается по цитоплазме, не связанный ковалентными связями! Эта последняя стадия, терминация, является окончанием синтеза полипептида, о чем сигнализирует стоп-кодон, входящий в рибосому.

Значит ли это, что мы наконец создали белок? Нет, но мы создали полипептид. Часто для создания белка требуется более одного полипептида. Помните, что синтез белка — это отдельный процесс от перевода. Итак, то, что вы создали полипептид, не означает, что вы создали белок.

Роль сайтов рибосом в трансляции

Когда мы говорим о процессе трансляции генетического материала из ДНК в РНК в полноценный белок, важно помнить о роли, которую играют сами рибосомы в фазах инициации, удлинения и прекращение.Рибосомы состоят из двух субъединиц, большой и маленькой. На рибосоме расположены четыре участка. Один из этих сайтов предназначен для мРНК, а три на большой субъединице рибосомы — для тРНК. Эти три сайта тРНК называются сайтами P, A и E.

Во время инициации тРНК инициатора обнаруживается на сайте связывания рибосомы, который называется P-сайтом. Второй сайт связывания рибосомы, называемый сайтом A, в этот момент открыт. Однако, когда новая молекула тРНК распознает следующие направления кодонов в последовательности мРНК, эта новая тРНК прикрепляется к этому открытому сайту A.Затем аминокислота тРНК в сайте P и аминокислота тРНК в сайте A соединяются пептидной связью.

По мере того, как рибосома продолжает двигаться вдоль молекулы мРНК, происходит удлинение цепи. ТРНК в сайте P высвобождается, а тРНК в сайте A перемещается на сайт P. Сайт A снова свободен в этот момент и готов к появлению другой тРНК с новыми инструкциями кодона из мРНК. Так продолжается до тех пор, пока не образуется длинная белковая цепочка.

Наконец, в фазе терминации рибосома достигла терминального кодона на мРНК. Сайт E на рибосоме является сайтом выхода, и в этот момент, после потери аминокислоты, рибосома высвобождает последнюю тРНК. Затем новая белковая цепь подвергается любым модификациям, которые необходимы для ее правильного функционирования.

Резюме урока

Теперь, когда мы проработали все детали перевода, мы можем дать ему более конкретное определение. Можно сказать, что трансляция — это синтез полипептида с использованием генетического кода, обнаруженного в мРНК.Это все еще укладывается в наши самые ранние очертания центральной догмы. Трансляция — это механизм, с помощью которого информация в РНК превращается в белок. На этом уроке мы изучили три этапа перевода. Давайте вернемся и убедимся, что все они у нас аккуратные и понятные.

Инициирование трансляции происходит, когда мРНК, тРНК и аминокислота встречаются внутри рибосомы. Как только трансляция началась, она продолжается по мере того, как мРНК перемещается по рибосоме.Каждый новый кодон совпадает с новым антикодоном тРНК, вводя новую аминокислоту для удлинения цепи. Во время удлинения аминокислоты постоянно добавляются к линии, образуя длинную цепь, связанную вместе пептидными связями.

Как только стоп-кодон достигает рибосомы, трансляция останавливается или завершается. На конце полипептид освобождается от рибосомы, и тРНК перестают приносить аминокислоты. Все компоненты отделяются друг от друга, и трансляция завершается.В результате получился совершенно новый свободно плавающий полипептид.

Результат обучения

После этого видео вы сможете описать каждый из трех этапов перевода: начало, удлинение и завершение.

Еще сюрпризы в переводе: Инициирование без инициатора тРНК

Один из самых распространенных верования в молекулярной биологии заключается в том, что синтез белка инициируется с метионином или формилметионином во всех организмах, используя AUG в качестве инициирующий кодон и специальная метиониновая тРНК, называемая инициатором тРНК (1, 2).Эубактерии, митохондрии и хлоропласты инициируют синтез белка с формилметионином, тогда как архебактерии и цитоплазма эукариот инициируются метионином. У эубактерий такие кодоны, как GUG и UUG, которые связаны с AUG посредством единственное изменение базы, иногда используются для инициации. Тем не мение, эти кодоны читаются одной и той же инициаторной тРНК и, следовательно, переводится как формилметионин. В эукариотических системах AUG почти исключительно кодон, используемый для инициации. В редких случаях, когда ACG, Используются CUG, AUU и AGG, считается, что синтез белка инициирован метионином (3–5).

Первое удивительное исключение из общепринятого представления о том, что синтез белка всегда начинается с метионина или формилметионин был получен путем демонстрации того, что белок синтез в Escherichia coli может быть инициирован кодонами кроме AUG и аминокислот, отличных от метионина (6, 7). Эта работа включали использование мутантов по антикодоновой последовательности штамма E. coli инициатор тРНК (рис.1). В мутация anticodon позволяет мутантной тРНК инициатора инициировать белок синтез с использованием кодона, дополнительного к новому антикодону.Так как антикодон во многих случаях является важным фактором, определяющим распознавание тРНК аминоацил-тРНК синтетаз, мутантные тРНК часто аминоацилированы разными аминокислотами. Таким образом, белок синтез может быть даже инициирован UAG, терминирующим кодоном, и с формилглютамином (6). Недавние исследования расширили некоторые из этих находки также для клеток млекопитающих (8). Удивительно и неожиданно, как эти результаты заключались в том, что трансляция мутантных мРНК по-прежнему требовала инициаторная тРНК, хотя и в мутированной форме, для инициации белка синтез.

Рисунок 1

Спаривание кодонов и антикодонов между мРНК дикого типа и E. coli инициаторная тРНК ^fMet и мутантная мРНК (AUG → UAG) и мутантная инициаторная тРНК (CAU → CUA).

В статье Сасаки и Накашимы приводится еще одно удивительное исключение (9). Это показывает, что трансляция вирусной РНК насекомых инициируется глутамином и без участия инициатора метиониновая тРНК. Особая структура РНК, включая псевдоузел с участием нуклеотидов непосредственно перед кодоном глутамина, доказано, что это необходимо для этого исключительного механизма перевода инициация.По пятам за газетой Шастри и его коллегами (10) о презентации антигена молекулами MHC класса I скрытого пептид, синтез которого, вероятно, инициируется лейцином с использованием CUG как кодон инициации, эти две бумаги вместе обеспечивают сильную доказательства того, что инициация трансляции в клетках насекомых и млекопитающих клетки могут иногда встречаться с аминокислотами, отличными от метионина и без обязательного участия инициатора метионина тРНК. Работая с другим вирусом насекомых, Сарнов и его коллеги к аналогичному выводу недавно пришли независимо (J.Э. Уилсон, М. Дж. Пауэлл, С. Э. Гувер и П. Сарнов, личное сообщение).

Сасаки и Накашима (9) изучали перевод капсида. ген белка кишечного вируса plautia stali (PSIV). Эта РНК Вирус классифицируется как вирус насекомых, подобных пикорне. Его геном организация (рис. 2) очень похожа на три других вируса насекомых, которые были недавно секвенированы (11–14). Эти вирусные РНК насекомых содержат две длинные ORF, которые думал перевести самостоятельно.Это отличается от других мРНК эукариот, которые в большинстве своем являются моноцистронными. Исходный ORF кодирует неструктурные вирусные белки, такие как РНК-геликаза, a цистеиновая протеаза и РНК-репликаза, тогда как нижележащая ORF коды для структурных белков. Капсидный белок синтезируется как предшественник полипротеина с белком капсида в качестве N-конца белок-предшественник. Затем этот полипротеин расщепляется, предположительно, кодируемой вирусной протеазой, как в случае полиовируса (15), для производства структурные белки вируса.Капсидный белок содержит глютамин. на его N-конце. Однако анализ последовательности РНК показал, что кодона AUG перед кодоном глутамина CAA не было (11). Хотя ORF1 и ORF2 в РНК PSIV находятся в рамке и разделены кодон терминации ORF1, маловероятно, что они транслируются все вместе. Например, введение кодона терминации UAA три кодоны перед кодоном CAA не влияли на синтез капсидный белок in vitro (16), предполагая, что инициация при по крайней мере in vitro , встречалась в кодоне CAA или в одном или двух кодоны перед кодоном CAA.

Рисунок 2

Геномная организация РНК PSIV (адаптировано из ссылки 9).

Трансляция РНК PSIV включает «независимую от кэпа» внутреннюю инициирование, которое отличается от «зависящего от ограничения» инициация, используемая на большинстве мРНК эукариотических клеток и вирусов. Инициирование перевода предполагает сборку 40S и 60S. рибосомные субъединицы, мРНК, инициатор метионил-тРНК (Met-тРНК), GTP и не менее девяти различных факторов инициирования для формирования инициации 80S комплекс (1, 17–19).МРНК эукариот содержат кэп-структуру на 5′-конец и последовательность поли (A) на 3′-конце (20). Первый шаг инициация трансляции на этих мРНК (рис. 3) — это образование специфической тройной комплекс между фактором инициации eIF2, GTP и инициатором Мет-тРНК. Считается, что этот тройной комплекс связывается с рибосомным 40S. субъединица с образованием 43S комплекса, который, в свою очередь, связывается с кэпированным 5′-концом мРНК. Затем рибосома перемещается по мРНК в процессе, называемом сканирование до тех пор, пока он не достигнет кодона AUG (21), чтобы сформировать инициацию 48S сложный.Присоединение субъединицы 60S к этому комплексу требует предшествующее действие фактора инициации eIF5 (22). Сканирующая модель инициация эукариотической трансляции, предложенная Козаком, поддерживается значительное количество экспериментальных данных. Первый кодон AUG — это почти всегда кодон, выбранный для инициации. Когда первый AUG не является частью длинной ORF, часто используется для регуляции трансляции мРНК (23). Генетические и биохимические эксперименты показали, что инициатор Met-тРНК и факторы инициации eIF1, eIF2 и eIF5 играют важную роль в оказании помощи сканирующей рибосоме в обнаружении кодон инициации на мРНК (3, 24, 25).

Рисунок 3

Принципиальная схема «cap-зависимого» инициирующего комплекса 80S формация (адаптировано из ссылки 17).

Вирусные мРНК, такие как PSIV, не имеют кэп-структуры на 5′-конце. В этих и некоторых клеточных мРНК существует альтернативный путь трансляции инициация (так называемая внутренняя инициация), при которой рибосомы связываются непосредственно с инициирующим кодоном или связываются внутри мРНК перед инициирующим кодоном и двигаться вдоль мРНК до тех пор, пока не появится AUG. кодон инициации достигается (15, 26–28).Первые примеры внутренняя инициатива исходила от исследований полиовируса и РНК вируса энцефаломикардита (26, 27). Помимо отсутствия 5′-терминала cap, эти мРНК имеют 5′-некодирующие области (5’NCR), которые несколько сотен нуклеотидов, которые позволяют рибосоме связываться внутренне к мРНК. Эти 5′-NCR перед кодирующими последовательностями очень структурированы и известны как внутренние сайты входа в рибосомы. (IRES). Многие из этих последовательностей IRES также содержат широко встречающиеся Структурный мотив РНК называется псевдоузлом (29).Классический псевдоузел представляет собой структуру, образованную из последовательностей стебель-петля РНК, в которой последовательности в петле образуют пары оснований с одноцепочечными областями в другом месте РНК (рис. 4). Псевдоузлы встречаются во многих различных типах РНК и играют важные роли в их структуре и функциях (30–32).

Рисунок 4

Схематическая диаграмма области, кодирующей капсид, выделение РНК PSIV кодон инициации CAA (красный) и пара оснований, приводящая к формирование части структуры псевдоузла (адаптировано из исх.9).

РНК PSIV имеет псевдоузел, включающий нуклеотиды, которые непосредственно перед кодоном CAA, используемым для инициации трансляции гена капсидного белка (рис. 4). Сасаки и Накашима показывают, что эта структура псевдоузла критична для IRES-зависимых трансляция капсидного белка in vitro (9). Мутации которые нарушают спаривание оснований между AAG AAGUG и CUU последовательностей CACUU, выделенных на рис. 4, отменяют трансляцию мРНК капсидного белка, тогда как компенсаторные мутации, регенерирующие спаривание оснований восстанавливает трансляцию капсидного белка.Примечательно, что один из этих компенсаторных мутаций вводит UAG, терминирующий кодон, непосредственно перед кодоном CAA, и все же мРНК транслируется хорошо. Этот результат убедительно указывает на то, что кодон CAA используется для инициировать синтез белка без участия инициатора Мет-тРНК. Дополнительные доказательства этого получены из трансляции мРНК. конструкции, соответствующие кодирующим последовательностям капсида, которые не укажите любые внутренние остатки метионина. Эта мРНК транслируется в дают белок, не содержащий метионина.Самое интересное, IRES-зависимая трансляция мутантного транскрипта, в котором CAA кодону непосредственно предшествует кодон AUG, также образует белок не хватает метионина. Напротив, когда одна и та же кодирующая последовательность переводится с помощью механизма сканирования путем удаления IRES из транскрипт, перевод теперь начинается с AUG, а белок содержит метионин.

Работа Сасаки и Накашима является ярким примером важная роль структуры мРНК в облегчении трансляции инициация без канонической инициатора метиониновой тРНК.Это также поднимает вопрос, есть ли что-то особенное в CAA кодон и тРНК глутамина, используемые для этого необычного процесса инициирование перевода. Однако вполне вероятно, что природа кодон и тРНК, используемые для инициации, менее важны, чем необходимость для конкретной структуры мРНК непосредственно перед кодоном. Первый, три других вируса насекомых, включая вирус Drosophila C (DCV), Вирус Rhopalosiphum padi (RhPV) и вирус Himetobi P (HiPV) имеют организации генома, очень похожие на PSIV, и они также содержат аналогичные структуры псевдоузлов непосредственно перед GCU или Кодоны GCA (12–14).Эти кодоны определяют аланин, а аланин известен. быть N-концевой аминокислотой капсидного белка по крайней мере в DCV и HiPV (12, 14). Таким образом, вполне вероятно, что эти вирусы инициируют синтез белка с аланином и без участия нормальный инициатор метиониновой тРНК. На такую ​​возможность указали Джонсон и Кристиан для DCV (12). Во-вторых, Sasaki et al. показали, что дефект трансляции конструкции мРНК, несущей вставка остатка C между последовательностями CUU и CAA на рис.4 может быть восстановлен удалением остатка G ниже по течению (16). Хотя переводной дефект в то время интерпретировался как вызванный сдвигом рамки считывания после инициации из CUU в равной степени возможно, что синтез белка инициирован из CCA, пролина кодон и оканчивается ниже по течению.

Используют ли некоторые вирусы млекопитающих аналогичный необычный механизм инициирование перевода? Трансляция РНК вируса гепатита С (HCV) может имеют некоторые общие черты с PSIV и тремя другими вирусными насекомыми. РНК.РНК HCV транслируется IRES-зависимым образом и имеет структура псевдоузла на 11–12 нуклеотидов перед кодоном AUG, который важно для инициации. РНК ВГС требует меньшего количества трансляции факторы инициации, и рибосомы могут напрямую связываться с РНК HCV в отсутствие всех факторов инициирования (33). Хотя РНК HCV использует AUG в качестве кодона инициации, мутанты, в которых кодон AUG был изменен на AUU или CUG, по крайней мере, на 80–90% активны при инициации (34). Сохранение такого высокого уровня переводческой активности в мутанты AUU и CUG весьма неожиданны.Хотя это было интерпретируется как результат значительного вклада кодирования последовательности непосредственно ниже AUG по направлению к активности IRES, это возможно, что HCV IRES также имеет структурные особенности и возможность инициировать синтез белка без обязательного участие инициатора метиониновой тРНК. Эта возможность может быть протестирован с доступными мутантами (33, 34).

Как рибосомы инициируют синтез белка без инициатора Мет-тРНК? Рибосомы могут транслировать последовательности РНК без необходимости инициирующий кодон, как показано в экспериментах, приводящих к выяснение генетического кода (35, 36).Также работа Кадзи и его коллеги по фактору рециклинга рибосом (RRF) из E. coli может быть весьма актуальным. RRF, важный белок в E. coli (37), участвует в диссоциации рибосомы 70S после рибосомы достигли кодона терминации (38, 39). Что интересно, инактивация RRF in vivo приводит к случайной трансляции Последовательности РНК после кодона терминации (38). Предположительно Рибосомы 70S, связанные с мРНК, находятся в «режиме удлинения» и переводить любой кодон ниже по течению.У эукариот нет доказательств того, что наличие RRF в цитоплазме, хотя митохондрии и Считается, что хлоропласты содержат RRF (38). С PSIV и другим упомянутые выше вирусы насекомых, возможно, что структура элемент IRES, включающий псевдоузел, позиционирует рибосому на мРНК таким образом, что рибосома находится в «режиме удлинения» и использует следующий кодон в строке, чтобы начать перевод. Это может быть даже предположили, что рибосомы 80S связываются непосредственно с областью, кодирующей капсид PSIV или что за связыванием 40S субъединицы рибосомы следует присоединение субъединицы 60S без необходимости в инициаторе тРНК.Большая часть оборудования для инициации перевода используется для сборка инициирующих комплексов 48S и 80S. Следовательно, это возможно, что для сборки такого комплекса на PSIV ORF2 может потребоваться меньшее количество факторов инициации, как для сборки РНК HCV комплекс инициации (33). Например, можно предсказать, что eIF2, eIF4E и eIF5 могут не понадобиться. Другие вопросы, которые могут быть заданы являются: ( i ) тРНК глутамина и кодон CAA в 80S комплекс инициации рибосома-PSIV ORF2 на сайте P или на сайте A? ( ii ) как собирается комплекс? Эти и многие другие вопросы, несомненно, будут рассмотрены в будущей работе.

В недавнем обзоре Девер (40) упомянул распространенное заблуждение. среди многих ученых, что все важные вопросы о белке синтез были решены в 1960-х и 1970-х годах. Статья Девера выделение интересных новых достижений в области письменного и письменного перевода регуляции (40) и недавние сообщения о кристаллической структуре рибосом из нескольким лабораториям следует развеять такое заблуждение. Перевод остается областью интереса для многих. Как и в других сферах биологии, невозможно предсказать, где будет следующий шаг вперед или следующий. сюрприз придет из.По мере того, как мы воспринимаем эти новые открытия (ссылки 9, 10; П. Сарнов, личное общение) и полюбуйтесь, казалось бы, бесконечным разнообразия в биологии, важно отметить, что основы нормальный механизм перевода и его регулирование все еще не понятны и заслуживают продолжения исследования.

Благодарности

Благодарю Аннмари Макиннис за бодрость и заботу в подготовка этого комментария. Работа в нашей лаборатории поддерживается гранты R37GM17151 от Национальных институтов здравоохранения и DAAD19–99-1–0300 из Исследовательского управления армии США.

• Авторские права © 2000, Национальная академия наук

Перевод (HL) | BioNinja

Понимание:

• Инициирование перевода включает сборку компонентов, которые выполняют процесс

Инициирование

Первый этап трансляции включает сборку трех компонентов, которые осуществляют процесс (мРНК, тРНК, рибосома)

• Маленькая рибосомная субъединица связывается с 5′-концом мРНК и перемещается вдоль него, пока он не достигнет стартового кодона (AUG)
• Затем соответствующая молекула тРНК связывается с кодоном через свой антикодон (в соответствии с комплементарным спариванием оснований)
• Наконец, большая рибосомная субъединица выравнивается с молекулой тРНК в точке P и образует комплекс с малой субъединицей

Понимание:

• Синтез полипептида включает в себя повторяющийся цикл событий

Удлинение

• Вторая молекула тРНК соединяется со следующим кодоном в рибосомном сайте A
• Аминокислота в сайте P ковалентно присоединяется через пептидную связь (реакция конденсации) к аминокислоте в Сайт A
• ТРНК в сайте P теперь деацилирована (без аминокислоты), тогда как тРНК в сайте A несет пептидную цепь

Транслокация

• Рибосома перемещается вдоль цепи мРНК на одну позицию кодона (в направлении 5 ‘→ 3’)
• Деацилированная тРНК перемещается в сайт E и высвобождается, в то время как тРНК, несущая пептидную цепь, перемещается в сайт P
• Другая молекула тРНК присоединяется к следующему кодону в теперь незанятом Сайт и процесс повторяется

Понимание:

• Разборка компонентов следует за прекращением перевода

Окончание

Заключительный этап трансляции включает разборку компонентов и высвобождение полипептидной цепи

• Элонгация и транслокация продолжаются в повторяющемся цикле, пока рибосома не достигнет стоп-кодона
• Эти кодоны не рекрутируются молекула тРНК, но вместо этого задействует фактор высвобождения, который сигнализирует об остановке трансляции
• Полипептид высвобождается, и рибосома снова распадается на две независимые субъединицы

Сводка перевода Анимация

Обратите внимание:
На этой анимации фактор высвобождения представлен как подобный молекуле тРНК
На самом деле, фактор высвобождения — это белок, который, по всей видимости, совершенно не похож на молекулу тРНК

.