Терминация трансляции

Наконец рибосома присоединила последнюю аминокислоту, полностью закончив синтез полипептида, кодируемого мРНК. О терминации полипептида, сигнализирует один из трех терминирующих кодонов мРНК, расположенный непосредственно за кодоном последней аминокислоты. Терминирующие триплеты UAA, UAG, UGA не кодируют никакую аминокислоту. Их называют бессмысленными триплетами (нонсенс-триплетами). Первоначально они были обнаружены при исследовании изменения одного-единственного нуклеотида в некоторых кодонах, соответствующих определенным аминокислотам. Это изменение приводило к возникновению нонсенс-мутанитов E.coli, для которых была характерна преждевременная терминация синтеза полипептидных цепей. С помощью таких нонсенс-мутантов, получивших название amber, ochre и opal, триплеты UAA, UAG и UGA были в конце концов идентифицированы как терминирующие кодоны.

Как только рибосома достигает терминирующего кодона, начинают действовать три терминирующих фактора (рилизинг-факторы) - белки R₁, R₂ и S. Они вызывают: 1) гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК и его высвобождение; 2) отделение от Р- участка последней, теперь уже «пустой» тРНК; 3) диссоциацию 70S – рибосомы на 30S- и 50S – субчастицы, готовые к синтезу новой полипептидной цепи.

У эукариот синтез белка протекает в основном так же, как и прокариот, хотя и имеются некоторые различия. Например, у эукариот рибосомы имеют больший размер, у них большой ассортимент белков и белковых факторов (около 10). На цепи мРНК прокариот может синтезироваться несколько полипептидноых цепей, тогда, как у эукариот - только одна полипептидная цепь, так как транскриптон эукариот синтезирует всего одну мРНК.

Различия в механизмах трансляции в основном касаются процессов инициации трансляции.

Синтез белка - процесс, протекающий со значительной затратой энергии. Как мы уже видели, на ферментативное образование каждой аминоацил-тРНК из свободной аминокислоты затрачиваются две высокоэнергетические фосфатные группы. Для исправления ошибок, выявленных с помощью гидролитического действия аминоацил-тРНК-синтетазы, на этом этапе могут понадобиться добавочные молекулы АТФ. Напомним, что одна молекула ГТФ расщепляется до ГТФ и фосфата на первой стадии элонгации и еще одна молекула ГТФ гидролизуется в процессе транслокации. Следовательно, в итоге для образования каждой пептидной связи необходимы по меньшей мере четыре высокоэнергетической связи. Это означает, что для поддержания процесса синтеза белка необходим большой термодинамический вклад, поскольку на образование пептидной связи затрачивается не менее 7,3 х 4 = 29,2 ккал энергии фосфатной группы, в то время как стандартная свободная энергия ее гидролиза составляет всего около 5,0 ккал. Таким образом, чистая затрата энергии на синтез пептидной связи составляет 24,2 ккал/мол. Хоть столь высокий расход энергии может показаться расточительным, он служит одним из важных факторов, обеспечивающим почти совершенную точность биологического перевода генетической информации мРНК на язык аминокислотной последовательности белков.