Транспептидация

Это синтез пептидной связи на рибосоме. Главная, если не единственная энзаметическая активность рибосомы. Рибосома для этого и нужна. В элонгационном цикле транспептидация вот здесь (3):

Она происходит, когда аминоацил-тРНК (дальше буду называть ААтРНК) уже связана в А-сайте, и после того, как фактор Tu, который ее принес, ушел, перенесенная тРНК аккомодируется и занимает очень жесткое положение по отношению к уже сидевшей там пептидил-тРНК (дальше буду называть ППтРНК). Как только это произошло, тут же быстро идет реакция транспептидации. ППтРНК (сложноэфирная связь) атакуется ААтРНК и происходит перенос пептида на аминоацильный остаток, пришедший ранее.

Где расположен пептидил-трансферазный центр (далее ПТЦ)? Сначала долго и упорно пытались найти рибосомный белок, ответственный за транспептидацию. Попытки успехом не увенчались. Зато опыты показали, что тРНК защищает определенный участок рибосомной РНК от внешних воздействий (всяких модифицирующих агентов), а именно пятый ее домен (красный), он взаимодействует со всеми остальными доменами рибосомной РНК и прикрывается сверху зеленым четвертым доменом, пептидилтрансферазный центр в этом районе. Это все в большой субъединице.

Еще раз ПТЦ, мы его не видим, он прикрыт четвертым доменом (поэтому стрелочка пунктирная):

Так располагаются субстраты пептидил-трансферазной реакции. Красная – мРНК, и здесь в А-сайте сидит ААтРНК, а в Р-сайте ППтРНК. При этом их плоскости почти параллельны друг другу, в то время как их ССА концы развернуты и сближены. ПТЦ связывает ССА концы и располагает их строго определенным образом. Сближены и ССА концы, и антикодоновые петли.

Химия реакции транспептидации:

В Р-сайте находится ППтРНК. Сложноэфирной связью она присоединена к 3’ у рибозы последнего аденозина. А в А-сайте ААтРНК, к ней присоединена АК со свободной NH2 группой (тоже сложноэфирная связь). У свободной NH2 группы есть неподеленная пара электронов, атакует карбоксильный углерод С-концевого остатка пептида. В результате: Р-сайтовая тРНК оказывается деацилированной со свободной цис-гликольной группой, а в А-сайте оказывается ППтРНК, удлиненная с С-конца вновь пришедшей АК.

Следует сказать, что реакция происходит, когда АК в 3’-положении рибозы. Но половина синтетаз привешивает ее в 2’-положение рибозы. Но это не беда. Дело в том, что АК остаток легко мигрирует между 2’ и 3’ через циклический эфир ортокарбоновой кислоты. ПТЦ отбирает только 3’-АК остатки для транспептидации.

В качестве субстрата пептидилтрансферазной реакции необязательно может выступать тРНК. Фактически, тРНК можно отъесть, оставив последний аденин и АК, присоединенную к нему. Такой субстрат может играть роль акцептора пептида. Для того, чтобы быть донором пептида, желательно оставить не один нуклеотид, а лучше ССА, и надо обязательно заблокировать NH2 группу – ацетильной группой или формильной группой. Так, чтобы она имитировала пептидную связь. Такой аналог похож на ППтРНК и может быть донором пептида для транспептидации.

Есть природный антибиотик, который похож на аминоацилированный нуклеотид тРНК. Отличие в том, что азот у аденина деметилирован, а АК, присоединенная к этому нуклеотиду – тирозин, но не просто, а его метиловый эфир по гидроксилу (соответственно, АК присоединена амидной связью, а не сложноэфирной).

Это соединение (пуромицин) – отличный субстрат ПТ реакции и используется для исследования функция рибосомы. Когда в рибосоме имеется ППтРНК, и к ней добавляют пуромицин, он связывается в А-сайте на большой субъединице. Связывание это от кодона никак не зависит (кодон далеко). Но он хороший субстрат и NH2 эфира аденозина хорошо атакует пептид, привязыанный к тРНк. Пептид переносится на пуромицин. Но пуромицин маленький и на рибосоме удерживается плохо (связывание не во многих точках). И пептидил-пуромицин из рибосомы вылетает.

Дата добавления: 2014-01-03