ТРАНСЛЯЦИЯ
ж.
transmission, broadcast; (через усилительную установку) relay
ГТФ — гуанозинтрифосфат, ГДФ — гуанозиндифосфат; А — аденин, Г — гуанин, У — урацил, ф - метформил метионин, Фен — фенилаланин, Лиз — лизин.">Трансляция – очень сложный процесс (гораздо более сложный, чем два других основных матричных синтеза – репликация итранскрипция). В нём участвуют все виды рибонуклеиновых кислот, 20 видов аминокислот, многочисленные ферменты, белковые факторы, регулирующие начало (инициацию), продолжение (элонгацию) и окончание (терминацию) процесса. Главный организующий центр трансляции – клеточный органоид рибосома. Удивительная точность взаимодействия всех участников синтеза обеспечивается высокой специфичностью ферментов и взаимным «узнаванием» молекул, основанном на образовании связей между комплементарными парами азотистых оснований: аденин—тимин (урацил) и гуанин—цитозин. Кроме того, одни ферменты способны исправлять случайные ошибки других.
В сильно упрощённом виде трансляция включает следующие стадии. Синтезированная в клеточном ядре в ходе транскрипции молекула и-РНК поступает в цитоплазму, претерпевает ряд модификаций и соединяется с рибосомой (в клетках прокариот, не разделённых на ядро и цитоплазму, и-РНК связывается с рибосомой сразу). Находящиеся в цитоплазме аминокислоты активируются взаимодействием с богатым энергией соединением – АТФ. Поскольку аминокислоты и и-РНК в силу их химического строения «не соответствуют» друг другу (не могут взаимодействовать), между ними существует своего рода переходник – транспортные РНК (т-РНК). Активированные специальным ферментом аминокислоты с участием этого же фермента (для каждого вида аминокислоты – своего) соединяются т-РНК, также только со своей. Далее т-РНК, несущая аминокислоту, поступает на рибосому и своим антикодоном (тройкой нуклеотидов), узнав на и-РНК свой кодон (комплентарную тройку нуклеотидов), закрепляется на и-РНК на единственном свободном месте рядом со строящейся полипептидной цепью. Специальный фермент рибосомы образует пептидную связь между аминокислотой и синтезируемым полипептидом, а рибосома сдвигается по цепи и-РНК на один кодон, освобождая место для присоединения следующей т-РНК. Так происходит наращивание полипептидной цепи до тех пор, пока рибосома не дойдёт до «стоп-кодона». Получив сигнал окончания синтеза, белковые факторы терминации освобождают полипептидную цепь от рибосомы. Таким образом кодоны и-РНК определяют последовательность аминокислот в белке, а следовательно, его строение, свойства и активность.
По мере продвижения рибосомы вдоль и-РНК её начальный (инициирующий) участок освобождается, с ним соединяется ещё одна рибосома. Одновременно на одной молекуле и-РНК могут «работать» от нескольких единиц до нескольких десятков рибосом, используя одну матрицу для синтеза сразу многих копий молекулы полипептида (белка). Такой комплекс и-РНК со многими рибосомами называется полирибосомой или полисомой.
В зависимости от потребностей клетки или организма в определённых белках (ферментах) их синтез контролируется как генами, так и другими механизмами регуляции, действующими на разных этапах реализации генетической информации, в том числе и на этапе трансляции.
Клеточные органоиды хлоропласты и митохондрии имеют собственный, не зависящий от ядра аппарат белкового синтеза.
Синонимы:
(от лат. translatio-передача), программируемый генами процесс синтеза белка. Посредством Т. осуществляется реализация генетич. информации нуклеиновых к-т (см. Генетический код).
По совр. представлениям, исходный ген в виде ДНК непосредственно транслироваться не может; для Т. он должен быть сперва транскрибирован-переписан (см. Транскрипция )-в форме молекул матричных рибонуклеиновых кислот (мРНК) и именно последняя связывается с рибосомой и транслируется.
В ходе Т. последовательность нуклеотидов мРНК определяет последовательность остатков аминокислот в синтезируемом полипептиде; происходит как бы перевод с языка нуклеотидной последовательности гена на язык аминокислотной последовательности белка. Считается, что аминокислотная последовательность синтезируемого на рибосоме полипептида однозначно задает пространственную структуру белка через процесс сворачивания (фолдинга), идущего одновременно с Т. (котрансляционное сворачивание) или по ее завершении (посттрансляционное сворачивание). Кроме того, в формировании конечной структуры функцион. белка могут принимать участие процессы ко- и посттрансляционных модификаций (см. Модификация белков).
Т. каждой молекулы мРНК рибосомой разделяется на три четкие последоват. стадии-инициацию, элонгацию полипептида (собственно Т.) и терминацию (см. рис. в ст. Рибосома). Цепь мРНК транслируется (считывается) по направлению от 5'-конца к 3'-концу (см. Нуклеиновые кислоты). Полипептид элонгируется (растет) от N-конца к С-концу.
Т. начинается со строго фиксир. точки в цепи мРНК (а отнюдь не с начала самой цепи РНК). Точный выбор рибосомой стартовой точки определяет не только первую (N-концевую) аминокислоту в синтезируемом полипептиде, но и всю последующую разбивку нуклеотидной последовательности мРНК на триплеты (кодоны), т. е. правильную фазу (рамку) считывания, и, соотв., правильный набор остатков аминокислот в синтезируемом полипептиде.Для этого существует спец. механизм инициации Т., в к-ром принимают участие: инициаторный кодон и предшествующая ему последовательность мРНК, малая субчастица рибосомы, инициаторная метионил-тРНК [N-формилметионил-тРНКр у прокариот (бактерии и синезеленые водоросли) и метионил-тРНКр у эукариот (все остальные организмы); тРНК-сокр. обозначение транспортных рибонуклеиновых кислот], набор белковых факторов инициации (IF-1, IF-2 и IF-3 у прокариот и около десятка факторов-от eIF-1 до eIF-4F и eIF-5-y эукариот) и гуанозинтрифосфат (ГТФ), а также АТФ у эукариот.
Перед инициацией рибосома должна диссоциировать на составляющие ее субчастицы-малую (30S у прокариот и 40S у эукариот) и большую (50S у прокариот и 60S у эукариот):
70S : 30S; + 50S 80S : 40S;+60S
Своб. малая субчастица связывает на себе часть факторов инициации (кстати, способствующих вышеуказанной диссоциации). При участии фактора инициации IF-2 или eIF-2 и ГТФ в комплекс с малой субчастицей входит инициаторная (формил)метионил-тРНКр (F в нижнем индексе обозначает, что данная тРНК является инициаторной).
У прокариот малая субчастица рибосомы имеет сродство к короткой полипуриновой (см. Пуриновые основания) последовательности мРНК (напр., GAGG; G и А-соотв. остатки гуанозина и аденозина), находящейся за неск. нуклеотидов перед инициаторным кодовом AUG (реже GUG; U-остаток уридина), так что рибосомная 30S частица фиксирует эту предынициаторную последовательность (наз. также последовательностью Шайна-Дальгарно), а антико-дон инициаторной тРНК взаимод. с инициаторным кодо-ном.
У эукариот рибосомная 40S частица, несущая ряд факторов инициации и метионил-тРНКр, связывается преимущественно с 5'-концом цепи мРНК (как правило, кэпирован-ным), а затем скользит по цепи в направлении к 3'-концу без Т., потребляя АТФ, пока не натолкнется на триплет AUG, спаривающийся с антикодоном тРНКр и служащий инициаторным кодовом.
Т. обр., в обоих случаях устанавливается стартовая точка Т. (точка отсчета триплетов). Далее фиксированная на ини-циаторном кодоне малая рибосомная субчастица присоединяет к себе большую рибосомную субчастицу; это событие сопровождается гидролизом ГТФ на факторе инициации IF-2 или eIF-2, уходом этого фактора и гуанозиндифосфата (ГДФ) с рибосомной частицы. Теперь на ишщиаторном кодоне находится полная (70S или 80S) рибосома, готовая воспринять аминоацил-тРНК (Аа-тРНК), соответствующую следующим нуклеотидным триплетам мРНК (рис. 1).
Элонгационный цикл начинается с поступления в рибосому Аа-тРНК при наличии там инициаторной (формил)ме-тионил-тРНКр (сразу после вышеописанной инициации) или пептидил-тРНК (если рассматривать любой промежут. шаг стадии элонгации) (рис. 2). Предварительно вне рибосомы Аа-тРНК взаимод. со спец. белком, наз. фактором элонгации Tu (EF-Tu) у прокариот или eEF-1 у эукариот; для взаимод. необходимо участие в этом комплексе молекулы ГТФ: Аа-тРНК + EF-Tu(eEF-l) + ГТФ :! Аа-тРНК