8.3.3. Стадия терминации
Достигнув основного терминирующего кодона УAA и следующего за ним в той же рамке считывания запасного терминирующего кодона УАГ или УГА, рибосома освобождает синтезированную полипептидную цепочку белка.
При завершении трансляции (терминация трансляции) в участке Р рибосомы оказывается последний значащий триплет мРНК, с которым связана синтезированная полипептидная цепь, а в участке А – кодон терминации.
В клетке не существует тРНК, способных связаться с кодоном терминации. С кодоном терминации на участке А связывается один из белковых факторов терминации. Другой белок с участием ГТФ связывается с большой субчастицей рибосомы. При этом катализируется реакция гидролиза связи между полипептидной цепью и тРНК, в результате чего синтезированная полипептидная цепь освобождается и выходит из рибосомы.
Свободная рибосома легко диссоциирует на две субчастицы. Малая частица может оставаться связанной с мРНК и скользить вдоль нее до следующего кодона инициации или же, освободившись от мРНК, перейти в цитоплазму клетки.
Цикл трансляции, включающий все три стадии, иллюстрируется рис. 8–8.
Способность рибосомы перемещаться относительно мРНК и перемещать в элементарных циклах элонгации довольно большие молекулы с участка Р на участок А связана с ее механической подвижностью. Это, прежде всего, взаимная подвижность двух рибосомных субчастиц, а также подвижность отдельных частей у каждой субчастицы.
Во время элонгационного цикла рибосома осциллирует между двумя конформационными состояниями: 1) открытым (разомкнутым), в котором рибосома открыта для приема тРНК с нужным аминокислотным остатком, выброса использованной тРНК и перемещения цепи синтезированного белка с мРНК и 2) закрытым (сомкнутым), в котором участки А и Р сближаются и происходит переброс синтезируемой полипептидной цепи с участка Р на участок А.
В процессе синтеза в рибосоме может находиться не более 1030 аминокислотных остатков растущего полипептида. Полные цепи белков обычно состоят из 100300 аминокислотных остатков.
|
(а)
(б)
(в) |
Рис. 8–8. Стадии трансляции: инициациия, элонгация и терминация. На стадии инициации (а) малая субчастица рибосомы связывается с мРНК у начала ее кодирующей последовательности нуклеотидов и начинает трансляцию на специальном инициирующем кодоне с участием специальной инициаторной тРНК. По завершении этапа инициации к малой субъединице присоединяется большая субъединица, образуя полную рибосомную частицу. На втором этапе – элонгации (б) рибосома сканирует цепь мРНК по триплетам и последовательно выбирает из раствора необходимые тРНК, наращивая полипептидную цепь. Дойдя до специального стоп-триплета (терминирующего кодона), рибосома прекращает трансляцию (в) и освобождает синтезированную цепь белка. После диссоциации на две субъединицы, рибосома снова готова начать новый цикл трансляции
Рибосома, продвигаясь по мРНК, все более удаляется от 5-конца. В результате ранее занимаемый ею участок начала инициации становится свободным, способным связаться с новой свободной малой рибосомной субчастицей и начать синтез аминокислоты. Таким образом, по мере продвижения первой рибосомы в фазу инициаций вступают все новые и новые рибосомные частицы. Все рибосомы считывают при движении одну и ту же информацию и, таким образом, синтезируют идентичные полипептидные цепи. Структура, в которой одна мРНК связана со многими рибосомами, называется полирибосомой (рис. 8–9).
Скорость синтеза белка зависит от количества соответствующих мРНК в клетке. В свою очередь, количество мРНК определяется скоростью их синтеза и временем жизни.
Рис. 8–9.
Полирибосома на мРНК
Попадая в цитоплазму, полипептидная цепь сворачивается в пространственную вторичную и третичную структуры в результате взаимодействия гидрофобных и гидрофильных групп с окружающей водой и ионами. Рассмотрим этот процесс на примере водорастворимых глобулярных белков.