Элонгацию можно разделить на три стадии. В первой пептидильный участок (Р) рибосомы занимает тРНК (tRNA), несущая на 3′-конце растущую пептидную цепь (на схеме вверху слева). Затем вторая тРНК, соединённая с соответствующей аминокислотой (на рисунке показана Val-TPHKVal), взаимодействует своим антикодоном (см. Цикл мочевины) с кодоном мРНК, фиксированным на акцепторном участке (A, в данном случае GUG).
тРНК связывается в виде комплекса с ГТФ-содержащим белком, фактором элонгации Tu (EF-Tu) (1а). Диссоциация комплекса происходит только после того, как связанный ГТФ (GTP) гидролизуется до ГДФ (GDF) и фосфата (16). До гидролиза ГТФ взаимодействие тРНК с мРНК (mRNA) относительно слабое. Таким образом, гидролиз ГТФ с участием комплекса служит лимитирующим фактором, дающим время для проверки, правильно ли связана тРНК. Затем следующий белок, фактор элонгации Ts (EF-Ts), катализирует обмен ГДФ на ГТФ и таким образом регенерирует комплекс EF-Tu×GTP.
Собственно синтез пептидной связи происходит на следующей стадии (2). Рибосомная «пептидилтрансфераза» катализирует (без потребления АТФ) перенос растущей пептидной цепи от тРНК, находящейся в Р-участке, на аминогруппу валинового остатка, присоединённого к TPHKVal, связанной на A-участке. Пептидилтрансферазная активность рибосом зависит не от какого-либо рибосомного белка, а, скорее всего, связана с 28S-PHK. Каталитически активные РНК получили название рибозимов (см. Созревание РНК). Предполагают, что существующие рибозимы можно рассматривать как реликты «мира РНК» раннего периода биохимической эволюции, когда белки ещё не получили такого распространения и не приобрели такого значения, как в последующие периоды.
После переноса растущей цепи в A-участок, свободная аминоацил-тРНК диссоциирует от Р-участка (3) и с рибосомой связывается другой ГТФ-содержащий фактор элонгации (EF-G×GTP). Гидролиз ГТФ этим фактором даёт энергию для транслокации рибосомы (3). Во время этого процесса рибосома сдвигает мРНК на три основания в направлении 3′-конца. Поскольку тРНК, несущая полипептидную цепь, не меняет положения относительно мРНК, она попадает в P-участок рибосомы, в то время как следующий кодон мРНК (в данном случае GUG), попадает в A-участок. Теперь рибосома готова для вступления в следующий цикл элонгации (4).
Когда один из стоп-кодонов (UAG, UAA или UGA) попадает в A-участок, наступает терминация трансляции (5). Для стоп-кодонов нет соответствующих тРНК. Вместо этого с рибосомой связываются два белковых, высвобождающих фактора (англ. relising factor, RF). Один из них, RF-1, катализирует гидролитическое расщепление эфирной связи между тРНК и C-концом пептида, тем самым высвобождая белок. Энергию для диссоциации комплекса на составляющие компоненты поставляет ГТФ-содержащий фактор RF-3 (6).
Синтез белка требует высоких энергетических затрат. При присоединении одной аминокислоты к растущему полипептиду гидролизуется четыре макроэргические связи. Две молекулы АТФ гидролизуются при активации аминокислоты (см. Репликация, АТФ → АМФ + неорганический фосфат), и две молекулы ГТФ расходуются во время элогации. Кроме того, при инициации и терминации на каждую молекулу белка расходуется по одной молекуле ГТФ.
тРНК связывается в виде комплекса с ГТФ-содержащим белком, фактором элонгации Tu (EF-Tu) (1а). Диссоциация комплекса происходит только после того, как связанный ГТФ (GTP) гидролизуется до ГДФ (GDF) и фосфата (16). До гидролиза ГТФ взаимодействие тРНК с мРНК (mRNA) относительно слабое. Таким образом, гидролиз ГТФ с участием комплекса служит лимитирующим фактором, дающим время для проверки, правильно ли связана тРНК. Затем следующий белок, фактор элонгации Ts (EF-Ts), катализирует обмен ГДФ на ГТФ и таким образом регенерирует комплекс EF-Tu×GTP.
Собственно синтез пептидной связи происходит на следующей стадии (2). Рибосомная «пептидилтрансфераза» катализирует (без потребления АТФ) перенос растущей пептидной цепи от тРНК, находящейся в Р-участке, на аминогруппу валинового остатка, присоединённого к TPHKVal, связанной на A-участке. Пептидилтрансферазная активность рибосом зависит не от какого-либо рибосомного белка, а, скорее всего, связана с 28S-PHK. Каталитически активные РНК получили название рибозимов (см. Созревание РНК). Предполагают, что существующие рибозимы можно рассматривать как реликты «мира РНК» раннего периода биохимической эволюции, когда белки ещё не получили такого распространения и не приобрели такого значения, как в последующие периоды.
После переноса растущей цепи в A-участок, свободная аминоацил-тРНК диссоциирует от Р-участка (3) и с рибосомой связывается другой ГТФ-содержащий фактор элонгации (EF-G×GTP). Гидролиз ГТФ этим фактором даёт энергию для транслокации рибосомы (3). Во время этого процесса рибосома сдвигает мРНК на три основания в направлении 3′-конца. Поскольку тРНК, несущая полипептидную цепь, не меняет положения относительно мРНК, она попадает в P-участок рибосомы, в то время как следующий кодон мРНК (в данном случае GUG), попадает в A-участок. Теперь рибосома готова для вступления в следующий цикл элонгации (4).
Когда один из стоп-кодонов (UAG, UAA или UGA) попадает в A-участок, наступает терминация трансляции (5). Для стоп-кодонов нет соответствующих тРНК. Вместо этого с рибосомой связываются два белковых, высвобождающих фактора (англ. relising factor, RF). Один из них, RF-1, катализирует гидролитическое расщепление эфирной связи между тРНК и C-концом пептида, тем самым высвобождая белок. Энергию для диссоциации комплекса на составляющие компоненты поставляет ГТФ-содержащий фактор RF-3 (6).
Синтез белка требует высоких энергетических затрат. При присоединении одной аминокислоты к растущему полипептиду гидролизуется четыре макроэргические связи. Две молекулы АТФ гидролизуются при активации аминокислоты (см. Репликация, АТФ → АМФ + неорганический фосфат), и две молекулы ГТФ расходуются во время элогации. Кроме того, при инициации и терминации на каждую молекулу белка расходуется по одной молекуле ГТФ.
Статьи раздела «Рибосомы: элонгация, терминация»:
- Рибосомы: элонгация, терминация
- А. Элонгация и терминация биосинтеза белка в E.coli
- Дополнительная информация
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
Методы в молекулярной биофизике. Структура. Функция. Динамика. В 2 томах. Том 2 Учебное пособие посвящено современному описанию физико-химических подходов, ...
Биокатализ и биокатализаторы. Исторический очерк Книга посвящена истории возникновения и развития двух основных проблем ...
Physical Properties of Macromolecules Explains and analyzes polymer physical chemistry research methods and experimental data Taking a fresh approach to polymer physical chemistry, ...
Основы клинической биохимии Авторы монографии поставили перед собой задачу отобрать наиболее достоверные и ...