Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ
Юров И. Ю., Воинова В. Ю., Ворсанова С. Г., Юров Ю. Б.,
2.3. Синтез белка
Информация о последовательностях молекул белка закодирована в линейной последовательности азотистых оснований нуклеиновых кислот в виде триплетов. Каждый триплет кодирует определенный аминокислотный остаток (аминокислоту), последовательная цепь (полипептидная цепь) которых впоследствии формирует молекулы белка.
Синтез белка начинается с процесса транскрипции. В ходе этого процесса на основе молекул ДНК по принципу комплиментарности синтезируются молекулы матричной РНК (mРНК) с помощью фермента РНК полимеразы. Присоединение РНК полимеразы к началу последовательности ДНК гена инициирует транскрипцию. Синтез мРНК происходит по мере продвижения РНК полимеразы по последовательности ДНК гена. Затем, в ходе транскрипции происходит модификация мРНК (РНК процессинг), которая необходима для дальнейших биохимических процессов, лежащих в основе синтеза белка.
Гены состоят как из последовательностей ДНК, кодирующих аминокислотные остатки (экзоны), так и некодирующих последовательностей (интронов). РНК процессинг включает в себя удаление мРНК, синтезированной на основе интронов. Некоторые нуклеотиды также удаляются с 3′ конца молекулы, и к этому концу присоединяется последовательность, состоящая исключительно из аденина (полиадениновая последовательность или поли(А). Она необходима для транспортировки молекул мРНК за пределы клеточного ядра в цитоплазму. В ходе РНК процессинга модифицируются также нуклеотиды мРНК в 5′ положении и происходит так называемое кэпирование (образование кэпа) – метилирование гуанина и последующих пуриновых азотистых оснований. Это необходимо для присоединения мРНК к рибосоме. Рибосомы состоят из рибосомальной РНК и белковой компоненты. Они представляют собой клеточные органеллы, на которых происходит синтез белков. Имея две субъединицы, между которыми располагается мРНК, они считывают закодированную в ней информацию о последовательности аминокислотных остатков в белковой молекуле. Следующей стадией синтеза белков является трансляция. Полипептидная цепь (последовательность аминокислотных остатков) синтезируется во время этой стадии на базе мРНК посредством другого типа РНК, транспортной РНК (тРНК). В её состав входят антикодоны – тринуклеотиды, которые комплементарны триплетам мРНК, другие специфические последовательности РНК и аминокислотный остаток. После считывания кодона мРНК рибосомой он взаимодействует с антикодоном тРНК, в структуру которой входит соответствующий аминокислотный остаток. Далее происходит образование пептидных связей между считанными аминокислотными остатками до обнаружения стоп-кодона – сигнала завершения синтеза белка.
Следует упомянуть также понятие вырожденности генетического кода, которое используется для обозначения того факта, что аминокислотные остатки кодируются несколькими триплетами: различные комбинации 4-х азотистых оснований дают 64 триплета, 61 из них кодирует аминокислотные остатки, число которых составляет 20, три стоп-кодона останавливают белковый синтез.