Ақуыздың түзілуі

Презентация қосу

Ақуыздың түзілуі

Трансляция

Эу - және прокариоттар гендерінің
трансляциясы
ДНҚ трансляциясы: эукариоттар мен прокариоттардағы процесс
ДНҚ трансляциясы бұл транскрипция кезінде пайда болған хабарлаушы РНҚ-
дағы ақпараттардың (РНҚ түріндегі ДНҚ тізбегіндегі ақпараттың көшірмесі) ақуыз
синтезі арқылы аминқышқылдар тізбегіне.
ДНҚ трансляциясы бұл транскрипция кезінде пайда болған хабарлаушы РНҚ-
дағы ақпараттардың (РНҚ түріндегі ДНҚ тізбегіндегі ақпараттың көшірмесі) ақуыз
синтезі арқылы аминқышқылдар тізбегіне «аударылу» процесі.
Жасушалық тұрғыдан геннің экспрессиясы екі сатыда жүретін салыстырмалы
түрде күрделі іс болып табылады: транскрипция және аударма.
Экспрессияланған барлық гендер (олар пептидтік тізбекті, яғни ақуыздарды
кодтайды ма, жоқ па) алдымен оларды ДНҚ тізбегіндегі ақпаратты хабарлаушы РНҚ
(мРНҚ) молекуласына беру арқылы жүзеге асырады.

Транскрипцияға геннің ДНҚ-сының комплементарлы тізбектерінің бірін «алдын-
ала мРНҚ» молекуласын синтездеу үшін шаблон ретінде пайдаланатын РНҚ-
полимераздар деп аталатын арнайы ферменттер қол жеткізеді, ол кейіннен жетілген
мРНҚ түзеді.
Ақуыздарды кодтайтын гендер үшін жетілген мРНҚ-лардағы ақпарат
«оқылады» және генетикалық кодқа сәйкес аминқышқылдарға аударылады, онда қай
кодон немесе нуклеотид триплеті қай аминқышқылына сәйкес келетіндігі
анықталады.
Ақуыздың аминқышқылдарының бірізділігінің спецификасы, демек, генге
сәйкес келетін ДНҚ-дағы азотты негіздердің бастапқы тізбегіне, содан кейін осы
ақпаратты ядродан цитозолға жеткізетін мРНҚ-ға байланысты (эукариотты
жасушаларда); мРНҚ басшылығымен ақуыз синтезі ретінде анықталатын процесс.
ДНҚ мен РНҚ-ны құрайтын 4 азотты негіздердің және тек 20 амин
қышқылының мүмкін болатын 64 комбинациясы бар екенін ескерсек, амин
қышқылын әр түрлі үштіктермен (кодондармен) кодтауға болады, сондықтан
генетикалық кодты «деградацияланған» деп атайды. (метионин амин қышқылынан
басқа, бірегей AUG кодонымен кодталған).
Эукариотты жасушаларда транскрипция ядрода және трансляция цитозолда
жүреді, сондықтан бірінші процесс кезінде пайда болатын мРНҚ-лар да ядродан
ақпараттарды цитозолға жеткізіп, жасушалар кездесетін рөл атқарады.
Эукариоттардағы транскрипция мен трансляцияның бөлімделуі ядроға қатысты
екенін айта кету керек, бірақ жүйелері прокариоттық организмдердікіне ұқсас
хлоропласттар мен митохондрия сияқты геномы бар органеллалар үшін бірдей емес.
Эукариотты жасушаларда эндоплазмалық тордың (өрескел эндоплазмалық
тордың) мембраналарына бекітілген цитозолалық рибосомалар бар, оларда жасуша
мембраналарына енуге арналған немесе аталған бөлімде пайда болатын пост-
трансляциялық өңдеуді қажет ететін трансляция жүреді.
- мРНҚ-ны оларды аударғанға дейін өңдеу мРНҚ транскрипцияланған кезде
олардың соңында өзгертіледі:
- Транскрипция кезінде мРНҚ-ның 5 'ұшы РНҚ-полимераза II бетінен шыққан
кезде, оған 7-метил гуанилаттан тұратын және нуклеотидпен байланысқан «капотты»
синтездейтін ферменттер тобы бірден «шабуыл жасайды». 5 ', 5' трифосфат байланысы
арқылы mRNA терминалы.
- мРНҚ-ның 3 'ұшы эндонуклеаза арқылы «бөлінуге» ұшырайды, оған 3' бос
гидроксил тобы түзіледі, оған аденин қалдықтарының «жіпі» немесе «құйрығы»
бекітілген (100-ден 250-ге дейін), фермент үшін бір-бірден поли (A) полимераза.
«Сорғыш 5 '» және «құйрық поли А» мРНҚ молекулаларын деградациядан
қорғауға қызмет етеді және сонымен қатар олар жетілген транскриптерді цитозолға
тасымалдауда және сәйкесінше трансляцияның басталуы мен аяқталуында қызмет
етеді.
Транскрипциядан кейін ядрода болатын екі өзгертілген шеті бар «бастапқы»
мРНҚ-лар интроникалық реттіліктер алынып тасталатын және алынған экзондар
қосылатын (транскрипциядан кейінгі өңдеу) «қосылу» процесін бастайды, оның
көмегімен ядродан шығып, цитозолға жететін жетілген транскрипциялар алынады.
Біріктіруді рибопротеидтер кешені жүзеге асырады сплизесома, бес
транскрипттен алынып тасталатын аймақтарды «тануға» қабілетті бес
рибонуклеопротеиндер мен РНҚ молекулаларынан тұрады.
Көптеген эукариоттарда «альтернативті сплайсинг» деп аталатын құбылыс
бар, демек, транскрипциядан кейінгі модификацияның әртүрлі типтері бір-бірінен
өз реттерінің кейбір аспектілері бойынша ерекшеленетін әр түрлі белоктар немесе
изозимдер түзе алады.
Піскен транскрипттер ядродан шығып, цитозольде аудару үшін
тасымалданған кезде, оларды РНҚ молекулаларымен байланысқан ақуыздар
кешенінен тұратын рибосома деп аталатын трансляциялық кешен өңдейді.
Рибосомалар цитозолда еркін диссоциацияланатын және аударылатын мРНҚ
молекуласына байланысады немесе ассоциацияланатын екі «кіші» және «кіші»
бірліктерден тұрады.
Рибосомалар мен мРНҚ арасындағы байланыс рибосомалық белоктармен
байланысатын (Рибосомалық РНҚ немесе рРНҚ және РНҚ немесе тРНҚ
тасымалдайтын) мамандандырылған РНҚ молекулаларына байланысты, олардың
әрқайсысы белгілі бір қызмет атқарады.
тРНҚ - бұл молекулалық «адаптерлер», өйткені олар бір код арқылы жетілген
мРНҚ-дағы әр кодонды немесе триплеттерді «оқи алады», ал екінші жағынан олар
«оқылған» кодонмен кодталған амин қышқылымен байланысады.
рРНҚ молекулалары, керісінше, пайда болып жатқан пептидтік тізбектегі әр
аминқышқылының байланысу процесін жеделдетуге (катализдеуге) жауапты.
Жетілген эукариоттық мРНҚ-ны жасуша қанша рет көрсетсе, сонша рет
көптеген рибосомалар «оқи алады». Басқаша айтқанда, сол мРНҚ-дан көптеген
ақуыздардың көшірмелері пайда болуы мүмкін.
Кодонды және оқудың жақтауын бастаңыз
Жетілген мРНҚ-ға рибосомалық суббірліктер жақындағанда, рибопротеидтер
кешені аталған молекулалардың тізбегін бастапқы кодон тапқанға дейін
«сканерлейді», ол әрқашан AUG болып табылады және метионин қалдықтарын
енгізуді қамтиды.
AUG кодоны әр геннің оқылу жиілігін анықтайды және сонымен бірге
табиғатта аударылған барлық белоктардың алғашқы амин қышқылын анықтайды
(бұл аминқышқыл бірнеше рет трансляциялық жолмен жойылған).
Кодондарды тоқтату
Аударманың тоқтатылуын тудыратын тағы үш кодон анықталды: UAA, UAG
және UGA.
Амин қышқылын кодтайтын триплет құрамындағы азотты негіздердің өзгеруі
және тоқтайтын кодондар пайда болатын мутациялар мағынасыз мутациялар деп
аталады, өйткені олар синтез процесінің ертерек тоқтауын туғызады, ол қысқа
белоктар түзеді.
Аударылмаған аймақтар
Жетілген мРНҚ молекулаларының 5 'ұшына жақын аудандары аударылмайды
(UTR -уридинтрифосфат). Аударылмаған аймақ, бірінші нуклеотид пен трансляция
бастау кодоны (AUG) арасында орналасқан «көшбасшы» тізбектер деп аталады.
Аударылмаған бұл УТР аймақтарында рибосомалармен және адамдармен
байланысуға арналған белгілі бір учаскелер бар, мысалы, шамамен 170 нуклеотидті
құрайды, олардың арасында реттеуші аймақтар, белоктармен байланысатын учаскелер
бар, аударма және т.б.
- Аударманың басталуы
Аударма, сондай-ақ транскрипция 3 фазадан тұрады: инициация фазасы, созылу
фазасы және ақырында аяқталу фазасы.
Бастама
Бұл инициациялық факторлар деп аталатын үш ақуыздың бірігуіне мүмкіндік
беретін мРНҚ-да трансляциялық кешенді құрастырудан тұрады (IF,
ағылшынша Бастама факторы) Рибосоманың кіші бөлімшесіне IF1, IF2 және IF3.
Бастау факторлары мен кішігірім рибосомалық суббірліктен пайда болған
«инициацияға дейінгі» комплекс өз кезегінде метионин қалдықтарын «алып жүретін»
тРНҚ-мен байланысады және бұл молекулалар жиынтығы мРНҚ-мен, бастапқы
кодонның жанында байланысады. AUG.
Бұл оқиғалар мРНҚ-ны үлкен рибосомалық суббірлікпен байланыстырып,
инициациялық факторлардың бөлінуіне әкеледі. Үлкен рибосома суббірлігінде тРНҚ
молекулаларын байланыстыратын 3 учаске бар: А орны (амин қышқылы), Р учаскесі
(полипептид) және Е учаскесі (шығу).
А учаскесі аударылып жатқан мРНҚ-ны толықтыратын аминоацил-тРНҚ
антикодонымен байланысады; P учаскесі - амин қышқылы тРНҚ-дан туындайтын
пептидке ауысады, ал E алаңы - амин қышқылын жеткізгеннен кейін цитозолға шығар
алдында «бос» тРНҚ-да кездеседі.
Ұзарту
Бұл фаза рибосоманың mRNA молекуласы бойындағы «қозғалысынан» және
полипептидтік тізбектің туылу кезіндегі өсуін немесе созылуын білдіретін
«оқитын» әрбір кодонның трансляциясынан тұрады.
Бұл процесс созылу коэффициенті G және GTP түріндегі энергия деп
аталатын факторды қажет етеді, ол созылу факторларының мРНҚ молекуласы
бойымен транслокациялануын қозғалтады.
Рибосомалық РНҚ-лардың пептидилил Трансфераза белсенділігі тізбекке
қосылатын кезекті аминқышқылдары арасында пептидтік байланыс түзуге
мүмкіндік береді.
Тоқтату
Аударма рибосома кез-келген аяқталу кодонымен кездескенде аяқталады,
өйткені тРНҚ-лар бұл кодондарды танымайды (олар аминқышқылдарын
кодтамайды). Бөліну факторлары деп аталатын ақуыздар рибосомадан мРНҚ-ның
төгілуін және оның суббірліктерінің диссоциациялануын жеңілдететін
байланысады.
Прокариоттық аударма (қадамдар-процестер)
Прокариоттарда, эукариотты жасушалардағы сияқты, ақуыз синтезіне жауап беретін
рибосомалар цитозолда кездеседі (бұл транскрипциялық машинада да бар), бұл ақуыздың цитозолдық
концентрациясының тез өсуіне мүмкіндік береді оны кодтайтын гендердің экспрессиясы көбейген
кезде.
Бұл организмдерде өте кең таралған процесс болмаса да, транскрипция кезінде пайда болатын
алғашқы мРНҚ-лар транскрипциядан кейінгі жетілуге «сплайсинг» арқылы өтуі мүмкін. Алайда, ең
жиі кездесетіні - оны транскрипциялайтын ДНҚ-ның сәйкес дәйектілігінен бір уақытта аударып
жатқан бастапқы транскриптке бекітілген рибосомаларды байқау.
Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, көптеген прокариоттардағы аударма 5 'соңынан
басталады, өйткені мРНҚ-ның 3' ұшы шаблон ДНҚ-на жабысып қалады (және транскрипциямен қатар
жүреді).
Аударылмаған аймақтар
Прокариоттық жасушалар мРНҚ-ны «Shine-Dalgarno box» деп аталатын аударылмайтын
аймақтармен шығарады және олардың консенсус дәйектілігі AGGAGG. Көрініп тұрғандай,
бактериялардың UTR аймақтары эукариоттық жасушаларға қарағанда анағұрлым қысқа, бірақ олар
трансляция кезінде ұқсас функцияларды орындайды.
Процесс
Бактериялар мен басқа прокариоттық организмдерде трансляция процесі эукариоттық
жасушалардікіне ұқсас.Ол сондай-ақ үш фазадан тұрады: инициация, созылу және аяқталу, олар
эукариоттар қолданғаннан өзгеше прокариоттық факторларға тәуелді.
ТРАНСЛЯЦИЯҒА ҚАТЫСАТЫН ФАКТОРЛАР:

• Инициация факторлары (Initiation factor – IF);
• Элонгация факторлары(Elongation factor – EF);
• Терминация факторлары (Release factor – RF).
• Полипептидтік тізбектің синтезіне қатысатын факторлар трансляцияның
нақты сатыларында ғана рибосомада болады.

Ақуыздың синтезіндегі негізгі сатылар:

• Инициация немесе трансляцияның басталуы;
• Элангация немесе полипептидтік тізбектің ұзаруы;
• Терминация немесе трансляцияның аяқталуы;
• Полипептидтік тізбектің посттрансляциялық модификациясы.
Трансляцияның басталуы мен инициациялық комплекстың түзілуі
қатар жүреді:

м-РНҚ (өзінің 5‘ – трансляцияланбайтын учаскесімен) рибосоманың кіші
суббөлігімен байланысады. Бұл кезде инициалайтын кодон (АУГ) болашақ
рибосоманың
П –орталығының деңгейінде орналасады.
АУГ (метиониннің) кодоны комплементарлы түрде инициаторлық формил -
метионинді тасымалдайтын аа-т-РНҚ-мен байланысады. Ал, бұл аа-т-РНҚ үлкен
суббөліктің П-орталығымен байланысып, рибосоманың екі суббірлігін қосады,
активті рибосома түзіледі.
Оның түзілуіне ГТФ –ың гидролизденуінен бөлінген энергия жұмсалады.
Инициацияның екі факторларының (еIF-1, еIF-2;) қатысумен жүреді.
Ақуыз синтезделу үшін рибосомаға қажет:

Ақуыздың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдары орналасу реті бар
бағдарлама;
Ақуыз түзілуіне керек аминқышқылдары;
Энергия.
- цитоплазмадағы аминқышқылдары АТФ –тың ыдырауы нәтижесінде
активтенеді,
- арнайы аминоацил-т-РНК-синтетаза ферментінің көмегімен т-РНҚ –ымен
акцептірлененеді, ковалентті түрде байланысады.
- акцептірленген аминоацил-т-РНҚ рибосомаға ақуызды синтездеуге
қатысады,
- аминқышқылы қалдықтары мен т-РНҚ арасындағы байланыс энергиясы пептидтік
байластарды түзуге жұмсалады,
- информация, материал және энергия ағымдары рибосомада бірге кездесіп,
м РНҚ –дағы генетикалық ақпарат нуклеотидтер тілінен, түзілетін ақуыздың
полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдар тіліне айналдырады.
Посттрансляциялық модификация (фолдинг)

Рибосомада синтезделген ақуыз бірінші құрылымдық деңгейде болады. Бұл
полипептидтік тізбек, ешбір қызмет атқара алмайды. Фунциялық белсенділік - ақуыздың
екінші, үшінші және төртінші құрылым деңгейлеріне тән.
Екінші құрылымдық деңгейі – тізбектегі аминқышқылдары арасында сутектік
байланыстардың көмегімен спираль тәрізді ақуыз қалыптасады. Бұл деңгейдегі ақуыздарға
кератин, оссеин және т.б. белсенділігі аз ақуыздар жатады.
Үшінші құрылымдық деңгейі – гидрофобтық байланыстардың көмегімен глобула
тәріздес ақуыз пайда болады. Бұл құрылым ферменттерге тән. Олардың активті домендері
сыртында орналасады, биохимиялық реакцияларға қатысады.
Төртінші құрылым – күрделі ақуыздарға, мысалы, гемоглобиндерге тән болады.
Глобулалар бірігіп конглормерат түзеді.
https://www.youtube.com/watch?v=b2W9TiZlAFA

https://www.youtube.com/watch?v=bLK_xZGXpc
M

Ұқсас жұмыстар

Жұмыртқаның химиялық құрамы

Ақуыздың өзгеруі

Жеке ақуыздар құрылысының ерекшеліктері. Доменді және фибриллярлы ақуыздардың құрылысының ерекшеліктері және биологиялық маңызы

Аминқышқылдарды өндіру биотехнологиясы туралы

Транскрипция процессі

Пәндер