Трансляція ДНК: що це таке і які її фази

Трансляція ДНК - це другий процес синтезу білка. Це відбувається у всіх живих істот і відбувається в цитоплазмі, де знаходяться рибосоми, які набувають фундаментальної ролі в процесі.

Переклад не відбувається раптово. Необхідно, щоб заздалегідь був зроблений перший крок, транскрипція, при якому генетичний матеріал у формі ДНК транскрибується у згадану вище молекулу РНК. Давайте подивимося, як це відбувається і що для цього потрібно.

• Пов’язана стаття: "Відмінності між ДНК та РНК"

Що таке трансляція ДНК?

Добре відомо, що ДНК, зокрема його ділянки, гени, містять генетичну інформацію про те, як ми. Однак, щоб гени могли кодувати інформацію та змушувати синтезувати білки, це необхідно цілий процес зчитування та кодування ДНК, РНК різних типів, крім участі рибосоми.

Існує два кроки, необхідні для перетворення інформації, прихованої в гені, у добре розроблений білок:

Перший - це транскрипція ДНК. Послідовність ДНК, тобто ген, складається з нуклеотидів, які є аденіном, тиміном, гуаніном та цитозином (A, T, G та C відповідно).

Під час транскрипції шматок ДНК транскрибується в молекулу РНК (рибонуклеїнова кислота), яка відрізняється від ДНК тим, що замість нуклеотиду тиміну (Т) вона містить урацил (U). A доповнює T, а C - U. Ця РНК обробляється і обрізається, стаючи інформаційною РНК (мРНК).

Після транскрипції настає переклад, який є етап, на якому зчитування РНК утворює поліпептидний ланцюг, який в основному є білком, але має дуже лінійну структуру. Щоб це сталося, необхідно приєднати амінокислоти, які залежатимуть від нуклеотидів у РНК.

Генетичний код

Як ми вже говорили, під час трансляції інформація, що міститься в мРНК, зчитується, використовуючи ніби вони є інструкцією з утворення ланцюга амінокислот, тобто поліпептид. Саме на цій фазі буде отримано те, що можна розглядати як структуру безпосередньо перед білком., який в основному є ланцюгом амінокислот, але з тривимірною структурою.

Кожна послідовність трьох нуклеотидів, що називаються кодонами, мРНК (A, G, C та U) відповідає певній амінокислоті або сигналу старту або зупинки. Триплетами, що кодують кінець синтезу поліпептидів, є UGA, UAG та UAA, тоді як кодон AUG кодує сигнал старту, а також амінокислоту метіонін.

Разом кодон-амінокислотні відносини складають генетичний код. Саме це дозволяє клітинам через мРНК декодувати ланцюг нуклеотидів до ланцюга амінокислот. Щоб краще це зрозуміти, нижче ми маємо ланцюг мРНК з нуклеотидами. Поруч ми маємо амінокислоти, які відповідають кожному триплету нуклеотидів, а також сигнали запуску та зупинки.

• 5'
• СЕРПЕНЬ - метіонін / старт
• GAG - Глутамат
• CUU - лейцин
• AGC - серин
• UAG - СТОП
• 3'

Роль рибосом і тРНК

Перш ніж детально розбиратися, як відбувається трансляція ДНК, ми поговоримо про два елементи, які дозволяють зчитувати мРНК і синтезувати рядок: рибосоми та переносна РНК.

Передача РНК (тРНК)

Трансферна РНК (тРНК) - це тип РНК, який служить молекулярним містком для з'єднання кодонів мРНК з амінокислотами, коди яких вони кодують. Без цього типу РНК було б неможливо пов’язати амінокислоту з триплетом нуклеотидів, присутніми в мРНК..

У кожній тРНК є один кінець, який має послідовність з трьох нуклеотидів, званий антикодоном, який є комплементарним триплету нуклеотидів мРНК. На іншому кінці вони несуть амінокислоту.

Рибосоми

Рибосоми - це органели, що складаються з двох субодиниць із зовнішнім виглядом, подібним до вигляду двох булочок з гамбургерами.: велика субодиниця та мала субодиниця. Крім того, у рибосомі є три порожнисті місця, де тРНК зв’язується з мРНК: ділянки A, P та E. Саме в рибосомах будуються поліпептиди.

Великі та малі субодиниці збираються навколо мРНК, а завдяки ферментативній дії - рибосома каталізує хімічну реакцію, яка з’єднує амінокислоти тРНК в ланцюг поліпептид.

• Вас може зацікавити: "Найважливіші частини клітин та органели: огляд"

Трансляція ДНК: процес

Щосекунди наші клітини виробляють сотні білків. Саме з цієї причини переклад є настільки важливим процесом для життя, оскільки без нього ми залишились би без можливості перетворити інформацію, що міститься в генах, у щось корисне. Трансляція ДНК відбувається у три стадії: ініціація, елонгація та термінація.

Ініціація

Ініціювання трансляції ДНК відбувається в рибосомі. Ця органела зібрана навколо молекули мРНК, звідки буде надходити тРНК.

Цей останній тип РНК повинен нести амінокислоту метіонін, кодовану кодоном AUG, що є сигналом для ініціювання синтезу поліпептидного ланцюга.

Цей комплекс рибосома-тРНК-мРНК-метіонін відомий як ініціаційний комплекс і необхідний для трансляції.

Подовження

Подовження, як випливає з назви, є стадія, на якій амінокислоти додаються до поліпептидного ланцюга, роблячи його довшим і довшим. У міру перекладу більше триплетів нуклеотидних мРНК, тим більше амінокислот буде у поліпептиду.

Кожного разу, коли виставляється новий кодон, зв’язується відповідна тРНК. Існуючий ланцюг амінокислот приєднується до амінокислоти тРНК за допомогою хімічної реакції. МРНК переміщує кодон на рибосому, виставляючи новий кодон для зчитування.

У межах подовження можна виділити три стадії:

У першому - антикодон, тобто триплет тРНК, який містить комплементарні основи до основ триплету мРНК, "пари" з відкритим кодоном мРНК на ділянці A.

Пептидний зв’язок утворюється завдяки каталітичній дії аміноацил-тРНК-синтетази між нещодавно введеною амінокислотою та безпосередньо перед нею. Нова амінокислота міститься в ділянці А рибосоми, а стара - у Р. Після того, як ланка сформована, поліпептид переноситься з P-сайту в A.

Рибосома просуває кодон в мРНК. ТРНК на ділянці А, що несе поліпептид, рухається до ділянки Р. Потім він переміщається до ділянки Е і виходить з рибосоми.

Цей процес повторюється багато разів, скільки нових амінокислот поміщається, якщо сигнал не з'явився до того, як вказати, що продовження поліпептидного ланцюга має бути зупинено.

Припинення

Термінація - це момент, коли поліпептидний ланцюг звільняється, перестаючи рости. Він починається, коли в мРНК з’являється стоп-кодон (UAG, UAA або UGA). Це, коли він вводиться в рибосому, він запускає низку подій, що призводять до відділення нитки від її тРНК, дозволяючи йому плисти до цитозолю.

Може бути так, що, незважаючи на термінацію, поліпептиду все ж потрібно прийняти правильну тривимірну форму, щоб він став добре сформованим білком.

Хоча, по суті, білки є поліпептидними ланцюгами, їх відмінність від нещодавно виготовлених поліпептидних ланцюгів у комплексі рибосомний полягає в тому, що вони мають тривимірну форму, тоді як новий поліпептидний ланцюг тринка в основному є дуже лінійним ланцюгом амінокислоти.

Бібліографічні посилання:

• Памела С Чампе, Річард Харві та Деніз Р Ферріє (2005). Ілюстровані огляди Ліппінкотта: Біохімія (3-е видання). Ліппінкотт Вільямс і Вілкінс. ISBN 0-7817-2265-9
• Девід Л. Нельсон і Майкл М. Кокс (2005). Ленінгерські принципи біохімії (4-е видання). В. H. Фрімен. ISBN 0-7167-4339-6
• Хірокава та ін. (2006). Крок переробки рибосоми: консенсус чи суперечка? Тенденції в біохімічних науках, 31 (3), 143-149.