Синтез білка

Процес синтезу білка є складним і водночас викликає захоплення. Як зазначено, він має чотири етапи: транскрипцію, посттранскрипційну модифікацію, трансляцію та посттрансляційну модифікацію. Ці етапи зображено і коротко схарактеризовано на рис. 1-19.

Коли активація достатня, транскрипція гена розпочинається на так званому кеп-сайті (див. рис. 1-19), а закінчується приблизно за 20 основ від послідовності ААТААА. Транскрипт РНК кепується в ядрі шляхом додавання 7-метилгуанозинтрифосфату до 5 «-кінця; цей кеп необхідний для правильного приєднання до рибосоми (див. нижче). Полі(А) хвіст, що складається з понад 100 основ, прикріплюється до нетрансльованого сегмента на 3 «-кінці. Призначення полі(А) хвоста нез’ясоване, однак, можливо, він допомагає підтримувати стабільність мРНК. Під час проце-сингу пре-мРНК, утворена внаслідок кепування і додаванням полі(А) хвоста, проходить стадію елімінації інтронів (див. рис. 1-19), і коли ця посттранскрипційна модифікація завершується, то зріла мРНК переміщується до цитоплаз-

ЗАГАЛЬНІ ЗАСАДИ ТА КЛІТИННІ ОСНОВИ ФІЗІОЛОГІЇ ЛЮДИНИ / 21

Вторинний месенджер —► t Протеїнкіназа С

Цинк-зв’язаний палець Цинк-зв’язаний палець

Рис. 1-20. Угорі: активація генів вторинними месенджерами. Вплив генів негайного типу збільшує кількість протеїнкінази С, що призводить до утворення c-Fos та c-Jun. Гетеродимер c-Fos-c-Jun зв’язується з Ар-1 сайтом, активуючи транскрипцію інших генів. Унизу: цинк-зв’язані пальці. Кривими лініями зображено поліпептидні ланцюги, що зв’язуються з ДНК, а прямі лінії показують зв’язування цинку з цистеїнами (С) або цистеїнами та гістидинами (G) (відтворено за дозволом з Murray RK et al: Harper’s Biochemistry, 25th ed. McGraw-Hill, 2000).

ми. Посттранскрипційна модифікація пре-мРНК є регульованим процесом, і, як зазначено вище, внаслідок дифе-ренційного сплайсингу з однієї пре-мРНК може утворитися більше ніж одна мРНК.

Коли зріла мРНК досягає рибосоми в цитоплазмі, то вона спричинює утворення поліпептидного ланцюга. Активування амінокислоти у цитоплазмі відбувається шляхом поєднання з ензимом та аденозинмонофосфатом (аденила-том) і тоді кожна активована амінокислота сполучається зі специфічною молекулою тРНК. На кожну із 20 немоди-фікованих амінокислот, що містяться в значних кількостях у білках тіла тварин, припадає щонайменше одна тРНК (див. Розділ 17), а на деякі амінокислоти — більше ніж одна тРНК. Комплекс тРНК-амінокислота-аденілат прикріплюється до матриці мРНК. Цей процес відбувається в рибосомах; у вигляді діаграми він зображений на рис. 1-17. Молекула тРНК “розпізнає” відповідне місце прикріплення

на матриці мРНК, оскільки на активному кінці має набір з трьох основ, які є комплементарними до набору трьох основ у певному місці ланцюга мРНК. Генетичний код складається з відповідних триплетів або кодонів, послідовності трьох пуринових чи/і піримідинових основ; причому кожен триплет відповідає за певну амінокислоту.

Трансляція починається в рибосомах з AUG (транскрибовані з ATG у гені), що кодує метіонін. Потім до них долучається амінний залишок амінокислоти, і ланцюг стає довшим на одну амінокислоту. Матрична РНК прикріплюється до субодиниці 40S рибосоми під час синтезу білка; утворений поліпептидний ланцюг приєднується до субодиниці 60S, а тРНК — як до однієї, так і до іншої. Оскільки додавання амінокислот відбувається в порядку, визначеному триплетним кодом, то рибосома рухається вздовж молекули мРНК як намистина по нитці. Процес трансляції припиняється на одному з трьох стоп або нонсенс кодонів — UGA, UAA чи UAG, і поліпептидний ланцюг вивільняється. Молекули тРНК будуть використані повторно, а молекули мРНК — ще приблизно десять разів, після чого відбувається їхня заміна.

Як звичайно, на кожному ланцюгу мРНК міститься більше ніж одна рибосома. Ланцюг мРНК та набір рибосом можна побачити через електронний мікроскоп як сукупність рибосом, яку називають полірибосомами (полісо-мами).

Принаймні теоретично, синтез деяких білків можна припинити за допомогою десенсибілізувальних олігону-клеотидів — коротких синтетичних фрагментів основ, комплементарних до сегментів основ мРНК білка. Ці фрагменти зв’язуються з мРНК, блокуючи трансляцію. Перші результати застосування цієї методики виявились невдалими. Причиною цього стали неспецифічне зв’язування та імунна реакція, однак дослідження тривають і є надія, що будуть отримані продукти, які допоможуть лікувати різноманітні захворювання, в тому числі й рак.

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини