вторник, 27 сентября 2011 г.

Трансляция

Белковые молекулы – это основа органической жизни. «Они контролируют фактически все биологические процессы: от сердцебиения и транспорта кислорода до мышления» - говорит Маттиас Сельбак (Matthias Selbach, один из ведущих авторов исследования). Информация о строении белковых молекул записана в геноме клетки, который, в свою очередь, находится ядре.
Прежде чем отправиться к «началу начал», давайте запасемся необходимыми знаниями о строении нуклеиновых кислот — ДНК (дезоксирибонуклеиновой) и  РНК (рибонуклеиновой). По своему химическому составу РНК является двойняшкой, хотя и не полным близнецом, ДНК, основного хранителя генетической информации в живой клетке. Нуклеиновые кислоты представляют собой полимерные макромолекулы, состоящие из отдельных звеньев — нуклеотидов. Скелетом макромолекулы являются молекулы пятиуглеродного сахара, соединенные остатками фосфорной кислоты. К каждой молекуле сахара присоединяется одно азотистое основание. Главное отличие нуклеиновых кислот заключается в их углеводной компоненте. В РНК сахар — рибоза, а в ДНК — дезоксирибоза: там, где у ДНК имеется атом водорода (Н), у РНК стоит оксигруппа (ОН). Результаты таких незначительных, на неискушенный взгляд, различий поражают. Так, ДНК существуют в основном в форме всем известных жестких спиралей, в которых две цепи ДНК удерживаются вместе за счет образования водородных связей между комплементарными нуклеотидами.
Нуклеотиды, которые различаются между собою только разными азотистыми основаниями, обозначаются буквами A, U, G, С (в РНК) и А, Т,  G,  С(в ДНК).



Молекулы  ДНК являются хранителями генетической информации, а РНК отвечают главным образом за процессы, связанные производством белка (хотя геномы ряда вирусов состоят только из РНК). Одним из этапов синтеза белка называется трансляцией.



(На первых двух изображениях- строение РНК и ДНК)

Трансляция

 

ТРАНСЛЯЦИЯ (от лат. translatio-передача), программируемый генами процесс синтеза белка. Посредством трансляции осуществляется реализация генетической информации нуклеиновых кислот.

По современным представлениям, исходный ген в виде ДНК непосредственно транслироваться не может; для трансляции он должен быть сперва транскрибирован-переписан в форме молекул матричных рибонуклеиновых кислот (мРНК) и именно последняя связывается с рибосомой и транслируется.
В ходе трансляции 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, идущего одновременно с трансляцией или по ее завершении. Трансляция каждой молекулы мРНК рибосомой разделяется на три четкие последовательные стадии-инициацию, элонгацию полипептида (собственно трансляция) и терминацию .
  • Инициация — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза.
  • Юлонгация — собственно синтез белка.
  • Терминация — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.
 
(На иллюстрациях модели процесса трансляции)

 


Дополнительно:

Последние исследования, проведенные учеными.
Информационные РНК (иРНК), образующиеся в ядре клетки (в ходе транскрипции) несут в себе отображение информации о необходимых белках и отправляются из ядра в цитоплазму клетки – на рибосомы, где данные органеллы определённым образом транслируют иРНК в аминокислотные последовательности. Вопрос, который долго не давал покоя специалистам, заключается в том, какой из двух процессов (транскрипция или трансляция) в большей степени участвует в регуляции уровня содержания в клетке белковых молекул.
С помощью количественной масс-спектрометрии и новейших методик сиквенирования авторы исследований отобразили количество белковых молекул и иРНК, информация о которых хранится более чем в 5 000 генах. Математическое моделирование, проведённое на основании полученных данных, помогло учёным сделать определённые выводы о контроле уровня содержания белковых молекул внутри клетки. По словам авторов, уровень содержания белковых молекул внутри клетки в основном зависит от процесса трансляции, протекающего в цитоплазме. «В конечном счёте, рибосомы определяют количество белков. Некоторые иРНК транслируются за 1 час в одну белковую молекулу, другие иРНК за это время успевают трансливароться 200 раз» - говорит Сельбак.


Клетка работает как энергосберегающая система
Кроме того авторы исследований обнаружили, что клетки используют свои ресурсы по наиболее эффективному пути. Большое количество иРНК и белков, которые являются продуктами конститутивных генов, обладает высокой стабильностью. Эта стабильность иРНК и белков необходима клетке для сохранения энергии (известно, что процесс синтеза белков требует немалого количества энергии). В отличие от указанных выше иРНК и белковых молекул ряд ферментов, обеспечивающих быстрое формирование и передачу сигналов, наоборот, как правило, обладает низкой стабильностью. Благодаря существованию белков, обладающих низкой и высокой стабильностью, клетка может быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Такое положение дел так же может объяснить то, почему контроль белкового синтеза преимущественно осуществляется в цитоплазме, а не в ядре. Дело в том, что в цитоплазме происходит последний этап формирования белков – трансляция. Регуляция трансляции позволяет клеткам быстро подстраиваться под «требования» окружающей их среды.


Репликация. Удвоение ДНК

Биосинтез белка - принципиальный атрибут любой живой клетки, необходимый для поддержания баланса разнообразных белков в клетке или организме. Первой стадией необходимой для начала синтеза белка является репликация.


понедельник, 26 сентября 2011 г.

среда, 21 сентября 2011 г.