53. Етапи та механізми трансляції (біосинтезу білка) на рибосомах: ініціація, елонгація та термінація. Молекулярні механізми контролю трансляції. Вплив фізіологічно активних сполук на процеси трансляції.
І. Активація амінокислот (проходить в цитоплазмі). За участю ферменту аміноацил-тРНК-синтетази (кодази) відбувається активація амінокислоти: спочатку до амінокислоти приєднується АМФ, а потім – тРНК.
ІІ. Власне трансляція (проходить в рибосомі). Складається з трьох етапів: ініціації, елонгації та термінації.
1.Ініціація трансляції. На цьому етапі виділяють 3 стадії:
а)утворення ініціаторного комплексу: до малої субодиниці рибосоми приєднуються ГТФ, фактори ініціаціі та ініціаторна аміноацил-тРНК (у прокаріот - формілметіонін-тРНК, у еукаріот – метіонін-тРНК).
б)приєднання мРНК до малої субодиниці рибосоми своїм 5'-кінцем (ділянкою кепа). З’єднання відбувається таким чином, щоб кодон мРНК був комплементарним антикодону тРНК з ініціаторною амінокислотою.
в)приєднання великої субодиниці (за рахунок енергії ГТФ) таким чином, щоб тРНК з амінокислотою розташовувалась в Р-центрі рибосоми.
2.Елонгація трансляції. Розрізняють 3 стадії:
а)приєднання аа-тРНК до рибосоми. Вільний А-центр приймає нову аа-тРНК (наприклад, валін), яка своїм антикодоном має бути комплементарною наступному кодону мРНК. Для приєднання нової амінокислоти необхідна енергія ГТФ.
б)утворення пептидного зв’язку. Залишок метіоніну з мет-тРНК переноситься на аміногрупу вал-тРНК, при цьому утворюється дипептидил (мет-вал) – тРНК в А-центрі рибосоми. Утворення пептидного зв’язку каталізує пептидилтрансфераза, при цьому тРНК метіоніну вивільняється і переходить в цитоплазму. На включення однієї амінокислоти в поліпептид необхідна енергія 2 АТФ (для активації амінокислоти) та 2 ГТФ (для зв’язування аа-тРНК з рибосомою).
в)стадія транслокації. Для приєднання наступної аа-тРНК потрібно звільнити А-центр. Тому відбувається транслокація – рибосома переміщується на один кодон відносно мРНК в напрямку 3'. При цьому А-центр стає пустим і навпроти нього з’являється новий кодон мРНК, з яким може взаємодіяти нова аа-тРНК. Далі процеси повторюються, поки не буде синтезований весь поліпептидний ланцюг.
3.Термінація трансляції
Подовження поліпептидного ланцюга продовжується до тих пір, поки в А-центрі не з’являться термінуючі триплети мРНК (УАА, УАГ, УГА). В ділянці цих триплетів за участю факторів термінаціі проходить гідролітичне розщеплення зв’язків між поліпептидом і тРНК, які окремо вивільняються в цитоплазму.
Молекулярним механізмом контролю процесів трансляції в клітинах еукаріотів є ковалентна модифікація білкового фактора ініціації трансляції eIF-2,що може бути в дефосфорильованій (активній)та фосфорильованій (неактивній )формах.
Антибіотики є інгібітори біосинтезу білка у прокаріотичних та еукаріотичних організмів на різних етапах трансляції :
(1)інгібітори ініціації : стрептоміцин,ауринтрикарбоксилова кислота;
(2)інгібітори елонгації : аміцетин,хлорамфенікол,еритроміцин,циклогексимід ,пуроміцин, тетрацикліни;
(3)інгібітори термінації : анізоміцин,хлорамфенікол,еритроміцин,лінкоцин, стрептоміцин.
Інтерферони- білки,що синтезуються в організмі людини і тварин і мають властивості противірусних антибіотиків та природних протипухлинних факторів.
Механізм антивірусної дії інтерферонів здійснюється за рахунок фосфорилювання клітинних факторів ініціації eIF-2,що можуть бути в дефосфорильованій та фосфорильованій формах. Інтерферони виконують антивірусну дію,також деякі гальмують розмноження клітин злоякісних пухлин (антипухлинні засоби ).
Потужним інгібітором трансляції в еукаріотів є дифтерійний токсин, що спричиняє небезпечну хворобу дітей та дорослих. Токсин - білок,що організмі людини розщеплюється протеолітичним шляхом на 2 поліпептидні ланцюги: активний - фрагмент та неактивний В-фрагмент.
Молекулярний механізм токсичної дії дифтерійного токсину полягає в каталітичній активності А-фрагменту ,що є ферментом АДФ-рибозилтрансферазою, що переносить АДФ- рибозу з молекули НАД на фактор елонгації еEF-2:
НАД + еEF-2 ===》》》eEF-2-АДФ-рибоза + нікотинамід.