Биологическая химия

Некоторые РНК-содержащие вирусы (вирус саркомы Рауса, ВИЧ) обладают уникальным ферментом – РНК-зависимой ДНК-полимеразой, часто называемой обратной транскриптазой или ревертазой. Этот фермент обладает время активностями. Первая из них – РНК-зависимая ДНК-полимеразная. Она обеспечивает синтез одноцепочечной комплементарной ДНК на матрице РНК. Вторая – рибонуклеазная активность, обеспечивающая удаление цепи РНК. Третья активность – ДНК-зависимая ДНК-полимеразная, обеспечивающая синтез второй цепи ДНК.

В результате образуется ДНК которая содержит гены, обуславливающие развитие рака (онкогены). Эта ДНК встраивается в геном эукариотической клетки, где может в течение многих поколений оставаться в скрытом состоянии. При определенных условиях такие гены могут активироваться и вызвать репликацию вируса, при других же условиях они могут способствовать перерождению такой клетки в раковую. Вирусы с таким механизмом размножения индуцируют развитие опухолей у животных и человека, поэтому их еще называют онкогенными вирусами (Рис. 6.5.).

Рис. 6.5. Обратная транскипция

Глава 7. Биосинтез белка

Завершающий этап реализации генетической информации, заключающийся в синтезе полипептидных цепей на матрице мРНК, называется трансляцией. В результате этого процесса генетическая информация с языка последовательности нуклеотидов в мРНК переводится (транслируется) на язык последовательности аминокислот в молекуле белка. Роль своеобразного «словаря» при этом переводе выполняет генетический код. Это свойственная всем живым организмам единая система записи наследственной информации в виде нуклеотидной последовательности, которая определяет порядок включения аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь.

Для генетического кода характерны следующие свойства:

1. триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами;

2. универсальность – код одинаков для всех организмов;

3. однозначность (специфичность) – каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота;

4. вырожденность – возможность кодирования одной и той же аминокислоты несколькими кодонами;

5. неперекрываемость – кодоны считываются последовательно, один за другим, не перекрываясь;

6. однонаправленность - декодирование мРНК осуществляется в направлении 5`->3`;

7. колинеарность – соответствие последовательности аминокислот в белке последовательности нуклеотидов в зрелой мРНК;

8. существование нескольких типов кодонов – инициирующего (АУГ), смысловых и терминирующих (УАА, УАГ, УГА).

Для осуществления синтеза белка необходимо согласованное взаимодействие большого числа компонентов (Табл. 7.1.).

Таблица 7.1. Компоненты белок-синтезирующей системы

Компоненты

Функции

Аминокислоты

Субстраты для синтеза

тРНК

Адапторы, обеспечивающие доставку и включение нужной аминокислоты в белок

Аминоацил-тРНК-синтетазы

Обеспечение специфического связывания аминокислоты с соответствующей тРНК

мРНК

Матрица для синтеза

Рибосомы

Место синтеза белка

АТФ, ГТФ

Источники энергии

Факторы инициации, элонгации, терминации

Внерибосомные белки, необходимые для соответствующих этапов трансляции

Mg

²⁺

Кофактор, стабилизирующий структуру рибосом.

Синтез белка происходит в несколько стадий:

1. подготовка к синтезу, заключающаяся в активации аминокислот и образовании аминоацил-тРНК;

2. собственно трансляция, состоящая из этапов инициации, элонгации и терминации;

3. посттрансляционная модификация белка.

Активация аминокислот

На стадии подготовки к синтезу каждая из 20 протеиногенных аминокислот присоединяется -карбоксильной группой к 2'- или 3'-гидроксильному радикалу акцепторного конца соответствующей тРНК с образованием сложноэфирной связи. Эти реакции, происходящие в цитозоле, катализирует семейство аминоацил-тРНК-синтетаз (аа-тРНК-синтетаз). Каждый фермент этого семейства узнаёт только одну определенную аминокислоту и те тРНК, которые способны связаться с этой аминокислотой. Аминоацил-тРНК-синтетазы активируют аминокислоты в 2 стадии. В ходе первой аминокислота присоединяется к ферменту и реагирует с АТФ с образованием богатого энергией промежуточного соединения – аденилата. На второй стадии аминокислотный остаток аминоациладенилата, оставаясь связанным с ферментом, взаимодействует с молекулой соответствующей тРНК с образованием аминоацил-тРНК. Энергия, заключенная в макроэргической связи аминоацил~тРНК, впоследствии используется на образование пептидной связи в ходе синтеза белка.