кодирует определенную аминокислоту. В то же время три из них, а именно УАГ, УАА, У ГА, оказываются «бессмысленными»; они были названы нонсенс-кодо-нами, так как не кодируют ни одной из 20 аминокислот. Однако эти кодоны не лишены смысла, поскольку по крайней мере два из них выполняют важную функцию сигналов терминации в синтезе полипептида в рибосомах (функцию окончания, терминации синтеза).

При исследовании генетического кода в опытах in vivo также были получены доказательства универсальности кода, однако в последние годы выявлены некоторые особенности его в митохондриях животных, включая клетки человека. Генетический код цитоплазмы отличается от такового митохондрий 4 кодонами. Два кодона: АУГ, который обычно является инициаторным кодоном, кодирует также метионин в цепи, и УГА, являющийся нонсенс-кодоном, кодирует в митохондриях триптофан. Кодоны АГА и АГГ являются для митохондрий скорее терминирующими, а не кодирующими аргинин. В результате для считывания генетического кода митохондрий требуется меньше разных тРНК, в то время как цито-плазматическая система трансляции обладает полным набором тРНК.

ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА

Синтез белка представляет собой циклический энергозависимый многоступенчатый процесс, в котором свободные аминокислоты полимеризуются в генетически детермп11 мроим\ \\ iyio 11 оследоваюл ы юст \> с образов ант-тем полипептндов. ('исхема белкового синтеза, точнее система трансляции, которая использует генетическую информацию, транскрибированную в мРНК, включает участие множества разнообразных молекул (низкомолекулярные вещества и макромолекулы, а также надмолекулярные структуры). В табл. 14.1 обобщены известные к настоящему времени данные о составе белоксинтезирующей системы у про- и эукариот в каждой из 5 стадий синтеза, из которых 3 стадии (ижщжация, элонгация и терминацжя) по аналогии со стадиями синтеза полимерных молекул ДНК и РНК (см. главу 13) считаются главными и основными, а 2 стадии (активация аминокислот и постсинтетический процессинг) рассматриваются в качестве дополнительных, вспомогательных стадий синтеза. Более 100 макромолекул участвует в активировании аминокислот и их переносе на рибосомы (все 114 IК, аминоацил-тРНК снп и тазы), более 60 макромолекул входит в состав 70S и 80S рибосом, и около 10 макромолекул, называемых белковыми (факторами, принимающих непосредственное участие в системе трансляции. Не разбирая подробно природу других важных для синтеза факторов, рассмотрим механизм индивидуальных путей синтеза белковой молекулы в искусственной синтезирующей системе. Прежде всего при помоттти изотопного метода было выяснено, что синтез белка начинается с N конца и завершается ( концом, т.е. процесс протекает в направлении NH, (ООН.

ЬелковыМ синтез, или процесс трансляции, может бить условно разделен на 5 стадий, из которых две считаются подготовительными и завершающимися, в частности активирование аминокислот и постсинтетическая модификация белковой молекулы, и 3 стадии составляют собственно

трансжщжю.

Активирование аминокислот

Необходимым условием синтеза белка, который в конечном счете сводится к полимеризации аминокислот, является наличие в системе не свободных, а так называемых активированных аминокислот со своим впут ре in in м запасом терпит. Активация свободных аминокислот оеуш.сствля ется При помощи специфических <|)ермептов амппоацил тРНК сшнетаз в присутствии АТФ.

Этот процесс протекает в две стадии:

/ЦФ IT;

| R—CH— СООН R—СН СО ~ о—АМФ

Амиш. гциг-тРНК- .

синтеза | Аминояциляд&нилят

I • —' Н + TF'Hf 1, _ - т(- + АМФ

NH2 NH2

Амит 11 in л ;|ДГ'| млат Ai-,ih iicsu in rill IK

Обе стадии катализируются одним и тем же ферментом. На I стадии аминокислота вступает в реакцию с АТФ, при этом освобождается пирофосфат и образуется промежуточный продукт, который на II стадии реагирует с соответствующей З'-ОН-тРНК, Б результате чего образуется аминощмл-тРНЖ (аа-тРНК) и освобождается ЛМФ. Аминоацил-тРНК располагает необходимым запасом *nepiни и IIMCCI следующее строение:

Необходимо еще раз подчеркнуть, что аминокислота присоединяется к свободному концевому 3'-ОН-гидроксилу (или 2'-ОН) АМФ, который вместе с двумя остатками ЦМФ образует концевой триплет ЦЦА, являющийся одинаковым для всех транспортных РНК.

Процессы трансляции

Многоступенчатый матричный синтез белка, или собственно трансляцию, протекающую в рибосоме, также условно делят на 3 стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

Инициация трансляции. Стадия интроддш. являющаяся «точкой отсчета» начала синтеза бел к а, требует соблюдения ряда условий, в часшосш наличия в системе, помимо 70S (или 80S) рибосом, инициаторной амино-ацил-тРНК (аа-тРНК), инициирующих кодонов в составе мРНК и белковых факторов инициации. Экспериментально доказано, что синтез белка инициирует единственная аминокислота - метионин. В кодовом «словаре» имеется только един кодом для метионина (ЛУГ), однако во всех живых организмах открыты две тРНК для метионина: одна используется при иниц