Регуляция биосинтеза белка

Известно, что ДНК оплодотворенной яйцеклетки служит источником генетической информации для всех клеток организма. Поэтому, казалось бы и белковый состав всех клеток одного и того же организма должен быть идентичным. Но очевидны отличия в белковом спектре различных клеток: так, гемоглобин свойственен эритроцитам, а коллаген - соединительной ткани. Некоторые клетки имеют специфичные для них ферменты и изоферменты, определяющие особенности метаболизма и функций. Эти и многие другие факты свидетельствуют, что в данной конкретной клетке образуется только часть из совокупности закодированных в ДНК белков. Кроме качественных различий белкового спектра клеток, в зависимости от тех или иных условий, биосинтез белка изменяется и количественно (например, в ходе онтогенеза). Следовательно, биосинтез белка подвержен регуляции.

Регуляция биосинтеза белка у прокариот и эукариот осуществляется неодинаково, что связано с разным уровнем их организации.

Биосинтез белка у прокариот, согласно теории Ф. Жакоба и Ж. Моно (1961 г.), регулируется, в основном, на уровне транскрипции. Благодаря отсутствию в таких клетках ядерной мембраны, первичные транскрипты генов (им соответствуют пре-мРНК эукариот) начинают транслироваться на рибосомах еще до полного завершения процесса транскрипции. Поэтому, у прокариот отсутствует регуляция на этапах процессинга, стабильности и активности мРНК. На уровне трансляции регуляция биосинтеза белка в прокариотических клетках слабо развита и не имеет большого значения. Однако у микроорганизмов найдены белки, способные препятствовать взаимодействию рибосомы с РНК-матрицей, эти белки вызывают репрессию трансляции.

5) Связывание мРНК с инициирующим комплексом. Для связывания требуется белковый фактор инициации - 1 (ФИ-1) и энергия АТФ (рис. 6).

Кэп и КСБ обеспечивают присоединение инициирующего комплекса именно к 5`-концу мРНК. При этом, стартовый кодон мРНК несколько удален от присоединившегося комплекса.

Рис. 6

6) Поиск стартового кодона (метионина; АУГ) и комплементарное взаимодействие с ним антикодона инициаторной аа-тРНК (мет-тРНК).

Происходит перемещение 40S субъединицы рибосомы в направлении 3`-конца мРНК до тех пор, пока не обнаруживается стартовый кодон - АУГ, с которым взаимодействует антикодон мет-тРНК (рис. 7).

7) Формирование на мРНК 80S-рибосомы (рис. 8). Большая субъединица рибосомы (60S) присоединяется к малой (40S) только после нахождения кодона АУГ (т.е. после фазы 6). Присоединение 60S рибосомы сопровождается гидролизом ГТФ, находившегося в составе инициирующего комплекса, высвобождением белковых факторов инициации и КСБ.

цию в полисоме. Этим сочетанием достигается наиболее значительное повышение выхода полипептидов-копий в расчете на 1 молекулу мРНК.

Процессинг белка. Большинство синтезированных полипептидов являются предшественниками соответствующих белков или пробелками (препробелками), поэтому требуется их созревание - процессинг белка.

Процессинг белка включает совокупность изменений в структуре того или иного полипептида, заканчивающихся формированием структурно и функционально зрелой белковой молекулы.

К наиболее распространенным типам химической модификации полипептидов, относятся:

- ограниченный протеолиз

а) отщепление N-концевой аминокислоты (метионина);

б) отщепление пептидного фрагмента

- ацетилирование

- фосфорилирование

- гликозилирование (присоединение углеводного компонента)

- гидроксилирование (пролина, лизина)

- окисление аминокислот

- образование четвертичной структуры

Процессинг может быть котрансляционным (химическая модификация происходит при незаконченном синтезе полипептида, т. е. во время элонгации) и посттрансляционным (процессинг осуществляется после завершения этапа терминации).

Для процессинга конкретного белка характерен определенный тип модификации, или определенный вариант сочетания этих типов. Например, в процессинге коллагена задействованы ограниченный протеолиз, реакции гликозилирования и гидроксилирования, а также - формирование 4^-ой структуры.

Дата добавления: 2014-12-27