Трансляция мРнк

Трансляцией называют синтез белка на рибосомах, направляемый матрицей иРНК.

В этом процессе различают три стадии:

1. Стадию активации аминокислот – взаимодействие аминокислот с АТФ с образованием комплексов (аминоациладенилатов) под воздействием специфических ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз.

2. Стадии аминоацилирования тРНК – присоединения аминокислотных остатков к тРНК (аминоацил-тРНК-синтетазы). Каждый аминокислотный остаток присоединяется к своему специфическому классу тРНК.

3. Стадии полимеризации, или собственно трансляции, аминокислотных остатков с образованием пептидных связей. Осуществляется на рибосомах под контролем матрицы иРНК в соответствии с правилами генетического кода.

Главным участником процесса трансляции, его организующим центром является рибосома. Это сложный молекулярный агрегат, состоящий из белков и рибонуклеиновых кислот. Состоит из двух субчастиц.

Сигналом инициации трансляции у про- и эукариот служит кодон для метионина АУГ, если он находится в начале иРНК. В этом случае его узнаёт специальная инициирующая формилметиониновая (у бактерий) или метиониновая (у эукариот) тРНК. Сигналами инициации также служат кодоны ГУГ и УУГ. Это взаимодействие происходит на рибосоме в её аминоацильном центре (или А-центре), располагающемся преимущественно на малой субчастице рибосомы.

Взаимодействие иРНК (кодон инициации), малой частицы рибосомы и формилметионил-тРНК образует комплекс инициации, который задаёт фазу трансляции иРНК триплетами. Далее к нему присоединяется большая субчастица рибосомы, и формилметионил-тРНК перемещается в пептидильный центр (или Р-центр) рибосомы, расположенный преимущественно на большой субчастице. При этом рибосома сдвигается на один триплет вдоль иРНК и её свободный А-центр связывает следующую аминоацил-тРНК в соответствии с кодоном иРНК. Рибосома движется вдоль матрицы (от 5' к 3' концу), последовательно считывая кодоны. При этом происходит элонгация полипептида путём образования пептидных связей между аминокислотными остатками. Полипептидная цепь нарастает от N-конца к С-концу. Процесс продолжается до тех пор, пока рибосома не встретит на иРНК один из трёх кодонов – терминаторов, который считывается в её А-центре.

Терминация полипептида заключается в диссоциации пептида тРНК на полипептид и тРНК, освобождение иРНК и субчастиц рибосомы, которые тем самым становятся способными к новому акту инициации трансляции.

Белок синтезируется на молекулах иРНК, «покрытых» рибосомами – так называемых полирибосомах или полисомах. Весь процесс трансляции сопровождается расщеплением молекул ГТФ и в нём участвуют специфические белковые факторы – факторы инициации, элонгации и терминации. Данные белки присоединяются к рибосоме на определённых стадиях трансляции.

Матричные процессы, а также процессы репликации эукариот и прокариот схожи. У вирусов также можно наблюдать процессы репликации, транскрипции и трансляции, только идут они в основном за счет вовлечения в эти процессы ферментативных систем клеток-хозяина.

Размножение вирусов происходит в клетках. Бактериофаги растворяют оболочку бактерии и вводят в бактерию нить НК, причём капсид фага остаётся вне клетки. Многие вирусы поглощаются клеткой путём пиноцитоза. Попав в клетку, они освобождаются от оболочки.

Первые этапы развития вируса в клетке в общих чертах состоят в том, что строятся так называемые ранние белки, т. е. белки-ферменты, необходимые вирусу для репликации (удвоения) его НК. Так называемые поздние белки участвуют в образовании белковых оболочек дочерних вироспор. Из ферментов у вирусов, содержащих ДНК, одним из первых синтезируется полимераза РНК, которая строит на нити ДНК информационную РНК (и-РНК). Эта РНК попадает на рибосомы клетки, где и происходит синтез других белков вирусной частицы. Вирусы, содержащие РНК, синтезируют полимеразу, катализирующую синтез новых частиц вирусной РНК; эта РНК переходит на рибосомы и контролирует синтез белка капсида. Таким образом, вирусы, содержащие РНК, не нуждаются в ДНК для размножения и передачи генетической информации потомству.

Некоторые вирусы уже содержат белки-ферменты, необходимые для осуществления матричных процессов.

Перенос информации возможен не только с ДНК на РНК, но и в обратном направлении – с РНК на ДНК. Подобная обратная транскрипция происходит у РНК-содержащих опухолеродных вирусов. В их составе обнаружен фермент, который после заражения клеток использует вирусную РНК как матрицу для синтеза комплементарной нити ДНК. В результате образуется двунитевой РНК-ДНК гибрид, используемый для синтеза второй нити ДНК, комплементарной первой. Возникающая двуспиральная ДНК, несущая всю информацию исходной РНК, может встраиваться в хромосомы клетки, пораженной вирусом, и вызывать её злокачественное перерождение. Открытие обратной транскрипции послужило веским подтверждением вирусно-генетической теории рака, выдвинутой советским учёным Л. А. Зильбером. Обратная транскрипция, возможно, играет важную роль в системах реализации и накопления информации в нормальных клетках, например при эмбриональном развитии. Фермент, осуществляющий обратную транскрипции РНК зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза, ревертаза), подобен по свойствам ДНК зависимым ДНК-полимеразам и значительно отличается от ДНК зависимых РНК-полимераз, ведущих транскрипцию.