Этапы синтеза белка

В процесс синтеза белка включается около 300 типов макромолекул – белков и нуклеиновых кислот, из них около 100 участвуют в активировании аминокислот и переносе их на рибосомы, свыше 60 – в составе рибосом, свыше 10 белковых факторов участвуют в процессах трансляции. Синтез идет в направлении от свободного аминного конца к свободному карбоксильному концу: NH₂ → СООН (Рис. 11.2).

Рис. 11.2. Принципиальная схема биосинтеза белка (по А.С. Спирину).

Активирование аминокислот происходит в цитоплазме при помощи ферментов аминоацил-т-РНК-синтетаз с участием АТФ, в результате образуется аминоацил-т-РНК:

Активированная аминокислота переносится к месту синтеза белка – к полирибосомному комплексу. Следующий этап биосинтеза белка – трансляция – происходит в рибосоме и имеет 3 стадии: инициацию, элонгацию, терминацию.

Инициация трансляции обеспечивается специальными белками, их около 10, начальный участок содержит метионин, то есть начало синтеза обусловлено кодоном формил-метионина (начальный метионин). При этом антикодон (мет-т-РНК) ЦАЦ соединяется с кодоном АУГ и-РНК, образуется инициативный комплекс – к 40 S рибосомной части присоединяется мет-тРНК, затем 60 S субчастица рибосомы(рис.11.3.).

Рис.11.3. Схематическое изображение взаимодействия формилметионил-т-РНК и иРНК с 40S субчастицей рибосомы (а) и транслирующей 80 S рибосомы (б).

После образования комплекса 80 S рибосома + и-РНК, начинается элонгация, то есть удлинение полипептидной цепи. В рибосоме образуется пептидная связь между аминокислотами за счет энергии ГТФ. После присоединения очередной аминокислоты происходит движение рибосомы вдоль цепи и-РНК с 5' к 3' концу на 3 нуклеотида (один ко дон) для каждой аминокислоты.

Терминация трансляции осуществляется с участием трех белковых факторов. Последний терминирующий кодон обуславливает отделение и-РНК от 80S и 80S рибосома распадается на составные субчастицы 60 и 40 S, которые поступают в клеточный пул и используются для образования и-РНК – рибосомного комплекса. Одна и-РНК транслируется не одной рибосомой, а одновременно многими рибосомами (полирибосомы, полисомы), что значительно ускоряет синтез белка (рис. 11.2.).

Постсинтетическая модификация белков происходит в несколько этапов: в начале удаляется сигнальный пептид (из 15-30 аминокислотных остатков) – специфическая протеаза отщепляет начальный N - концевой метионин. Таким образом, отщепляется часть молекулы у проферментов (пепсиноген, проинсулин и т.д.). Затем происходит химическая модификация ферментных белков -ковалентное присоединение простетической группы к молекуле белка, например, присоединение пиридоксальсульфата к белковой части аминотрансфераз; гликозилирование – присоединение олигосахаридных остатков в гликопротеинах; гидроксилирование пролина, лизина, метилирование лизина и глутамата, ацетилирование N-концевых аминокислот, фосфорилирование серина, треонина, тирозина и т.д. Укладка белковой молекулы -образование вторичной, третичной и четвертичной структур так же происходит после синтеза – образования первичной структуры белковой молекулы.