Механизм воспроизведения первичной структуры белковой молекулы

Установлено, что последовательность аминокислотных остатков в синтезированной белковой молекуле обеспечивается в процессе взаимодействия мРНК и аминоацил-тРНК. Это взаимодействие осуществляется путём замыкания водородных связей между комплементарными участками полинуклеотидных цепей, составляющих ту и другую молекулы. Предполагается, что последовательность расположения нуклеотидных остатков в молекуле мРНК того или иного вида (каждый белок синтезируется при посредстве своей мРНК) такова, что она определяет порядок временного взаимодействия с определёнными участками молекулы мРНК каждой из аминоацил-тРНК, строго специфической по отношению к этим определённым участкам. В результате этого осуществляется сближение концевой пептидил-тРНК-группировки растущей полипептидной цепи с очередной аминоацил-тРНК и наращивание формирующейся белковой молекулы на очередной аминокислотный остаток в результате реакции транспептидирования.

мРНК содержится в организме в небольшом количестве, примерно 3% от суммарной клеточной РНК. Молекулярная масса мРНК составляет от нескольких сотен тысяч до 2 млн. Да и является самой большой из всех РНК. Характерной особенностью мРНК является полное совпадение количественного содержания и чередования нуклеотидных остатков (при условии равноценности тимидиннуклеотида и уридиннуклеотида) в её молекуле с таковыми определённого участка на одной из цепей ДНК, который комплементарен данной мРНК. Этот участок ДНК называется геном.

мРНК синтезируется при участии ферментов мРНК-полимераз на одноцепочечных участках молекулы ДНК в качестве марицы, следствием чего и является описанное выше соответствие её состава и строения данному участку ДНК. Этот синтез протекает в ядре клетки, из которого мРНК переходит в цитоплазму и там, соединяясь с рибосомами, служит матрицей для синтеза белка.

мРНК обуславливают специфичность рибосом, приспособление их для синтеза того или иного белка в определённый промежуток времени. мРНК прочно связываются с малыми субъединицами рибосом, способствуя вместе с факторами инициации формированию активной синтезирующей белок рибосомы:

Активные собранные рибосомы составляют около 10% всех рибосом клетки. Таким образом 90% всех рибосом клетки фактически не участвуют на данном этапе в биосинтезе белков, так как они лишены мРНК. Их синтетическая активность и специфичность проявляются только после внедрения в них мРНК. Отмечено также, что в свою очередь лишь 2–3% всей РНК клетки связано в каждый момент времени с рибосомами.

Таким образом, клетки обладают огромными потенциальными возможностями в вариабельности белкового синтеза.