Матричные биосинтезы

При биосинтезе белков и нуклеиновых кислот матрицей служат нуклеиновые кислоты. Матрица в ходе матричного синтеза не расходуется и может использоваться многократно. Существует три основных типа матричных биосинтезов. Биосинтез ДНК (репликация ДНК) с использованием в качестве матрицы уже существующих молекул ДНК. Биосинтез РНК на матрице ДНК (транскрипция). Биосинтез белков с использованием в качестве матрицы и-РНК (трансляция).

Трансляция – синтез белка на матрице РНК. ДНК – код АТГ, и-РНК – кодон УАУ, т –РНК – антикодон АУГ.

Этапы трансляции - инициация, элонгация, терминация.

Инициация. Инициирующий кодон – АУГ. Рост цепей идёт с N-конца. Синтез начинается с N-формилметионина.

Необходимые компоненты: рибосомы, инициирующий кодон, инициаторная аминоацил-тРНК, факторы инициации (IF1, IF2, IF3), ГТФ, ионы магния.

Процесс формилирования предотвращает участие аминогруппы АМК в образовании пептидной связи и обеспечивает синтез белка в направлении от аминогруппы к карбоксильной.

IF3 первым связывается с малой субъединицей рибосомы. IF3 обеспечивает узнавание участка на м-РНК, куда присоединяется формилметионин-тРНК. IF1 способствует связыванию формилметионин-тРНК с малой субъединицей рибосомы и присоединению к ней м-РНК. IF2 способствует объединению большой и малой субчастиц.

Образование инициаторного комплекса осуществляется путём присоединения белковых факторов, формилметионин-тРНК, ГТФ к малой субчастице рибосомы, к которой комплементарно антикодону присоединяется м-РНК, при участии кодона АУГ. После присоединения 50S субчастицы рибосома становится функционально активной.

Элонгация трансляции. Необходимо: т-РНК, АМК, ГТФ, ионы магния, рибосомы, факторы элонгации, м-РНК. Формилметионин-тРНК поступает сначала на А-центр, а потом на Р-центр. Участок А получает другую АМК. Для этого необходим ГТФ. Рибосома делает «шаг» по м-РНК на один кодон. Формилметионин переходит на А-участок с Р-участка. На А-участке происходит синтез пептидной связи под влиянием пептидилтрансферазы. Рибосома перемещается на один кодон. Дипептид вновь переносится на Р-участок под влиянием пептидилтранслоказы. На А-участок поступает третья АМК. При перебросе в участок А дипептида образуется трипептид.

Главное событие транслокации – перемещение пептидил-тРНК из А в Р-участок рибосомы. Антикодон тянет за собой кодон матрицы, приводя к перемещению матрицы на один триплет относительно рибосомы.

Для синтеза одной пептидной связи нужно 4АТФ: 2 АТФ - на активацию АМК и 2 ГТФ - на включение АМК т-РНК в А-центр и транслокацию.

Терминация. Необходимы: рибосомы, факторы терминации (3), м-РНК, терминирующие кодоны УАГ, УАА, УГА. От рибосомы отделяется белок, т-РНК, м-РНК. м-РНК распадается до рибонуклеотидов.

Синтез митохондриальных белков. 2% клеточной ДНК находится в митохондриях. Белки, синтезируемые в митохондриях, нерастворимы и участвуют в организации структуры митохондрий.

Посттрансляционная модификация - формирование третичной и четвертичной структур – фолдинг (участвуют шапероны), ограниченный протеолиз. присоединение коферментов, простетической группы, гликозилирование, метилирование, гидроксилирование, фосфорилирование,
образование дисульфидных связей.

Ингибиторы белкового синтеза. 50% антибиотиков являются ингибиторами белкового синтеза, 20% - антибиотиков ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот. Репликацию нарушают антибиотики, химические яды, вирусы.