Лекарственное ингибирование

1. Гетероциклические соединения доксорубицин, дауномицин и актиномицин D обладают способностью интеркалировать (встраиваться в молекулу ДНК) между двумя соседними парами оснований Г‑Ц. В результате возникает препятствие для движения РНК-полимеразы («заедание молнии») и остановка транскрипции.

2. Рифампицин связывается с b‑субъединицей РНК‑полимеразы прокариот и ингибирует ее. Благодаря такой избирательности действия рифампицин действует только на бактерии и является препаратом для лечения туберкулеза.

3. a‑Аманитин, октапептид, вещество бледной поганки (Amanita phalloides) блокирует РНК‑полимеразу II эукариот и предотвращает продукцию мРНК.

Лекарственная активация

Активация транскрипции используется в клинике намного реже и заключается в применении аналогов стероидных гормонов для достижения анаболического эффекта в органе-мишени (см тему "Гормоны"/"Механизм действия стероидных гормонов").

Биологический код

Биологический код – это способ перевода четырехзначного языка нуклеотидов в двадцатизначный язык аминокислотной последовательности.

Свойства биологического кода:

Триплетность – три нуклеотида формируют кодон, кодирующий аминокислоту. Всего насчитывают 61 кодон.

Специфичность (или однозначность) – каждому кодону соответствует только одна аминокислота.

Вырожденность – одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

Универсальность – биологический код одинаков для всех видов организмов на Земле (однако в митохондриях млекопитающих есть исключения).

Колинеарность – последовательность кодонов соответствует последовательности аминокислот в кодируемом белке.

Неперекрываемость – триплеты не накладываются друг на друга, располагаясь рядом.

Отсутствие знаков препинания – между триплетами нет дополнительных нуклеотидов или каких-либо иных сигналов. При синтезе белка считывание кодонов идет последовательно, без пропусков или возвратов назад.

Однонаправленность – ???

Адапторная роль транспортных РНК

Транспортные РНК является единственным посредником между 4‑х буквенной последовательностью нуклеиновых кислот и 20‑ти буквенной последовательностью белков. Именно от наличия того или иного антикодона в тРНК зависит, какая аминокислота включится в белковую молекулу, т.к. ни рибосома, ни мРНК не узнают аминокислоту.

Присоединение аминокислоты к тРНК осуществляется ферментом аминоацил-тРНК-синтетазой, имеющей специфичность одновременно к двум соединениям: какой-либо аминокислоте и соответствующей ей тРНК.

Так как существует около 60 различных тРНК, то некоторым аминокислотам соответствует две или более тРНК. Транспортные РНК, способные присоединять одну и ту же аминокислоту называют изоакцепторными

Биосинтез белков

После считывания информации с ДНК и переноса ее на матричную РНК начинается синтез белков. Каждая зрелая мРНК несет информацию только об одной полипептидной цепи. Если клетке необходимы другие белки, то необходимо транскрибировать мРНК с иных участков ДНК.

Биосинтез белков или трансляция происходит на рибосомах, внутриклеточных белок­синтезирующих органеллах, и включает 5 ключевых элементов:

· матрица – матричная РНК

· растущая цепь – полипептид

· субстрат для синтеза – 20 протеиногенных аминокислот

· источник энергии – ГТФ

· ферменты – рибосомальные белки и рРНК

Выделяют три основных стадии трансляции: инициация, элонгация, терминация.

Инициация

Для инициации необходимы мРНК, ГТФ, малая и большая субъединицы рибосомы, три белковых фактора инициации (ИФ‑1, ИФ‑2, ИФ‑3), метионин и тРНК для метионина

В начале этой стадии формируются два тройных комплекса: первый – мРНК, малая субъединица, ИФ‑3; второй – мет‑тРНК, ИФ‑2, ГТФ. После их объединения и присоединения большой субъединицы начинается стадия элонгации.

Элонгация

Для этой стадии необходимы все 20 аминокислот, тРНК для всех аминокислот, белковые факторы элонгации, ГТФ. Элонгация представляет собой циклический процесс, повторяющийся столько раз, сколько аминокислот необходимо включить в полипептидную цепь. Удлинение цепи происходит со скоростью примерно 20 аминокислот в секунду.

Терминация

Синтез белка будет продолжаться до тех пор, пока рибосома не достигнет на мРНК особых терминирующих кодонов – стоп-кодонов УАА, УАГ, УГА. Данные триплеты не кодируют ни одной из аминокислот, их также называют нонсенс-кодоны. Кроме стоп-кодонов для окончания синтеза белка требуются ГТФ и белковые факторы терминации, которые последовательно катализируют

1. Гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК

2. Отделение от П‑участка последней, уже пустой, тРНК,

3. Диссоциацию рибосомы.

Полирибосомы

По причине того, что продолжительность жизни матричной РНК невелика, перед клеткой стоит задача использовать ее максимально эффективно, т.е. получить максимальное количество «белковых копий». Для достижения этой цели на каждой мРНК может располагаться не одна, а несколько рибосом, встающих последовательно друг за другом и синтезирующих пептидные цепи. Такие образования называются полирибосомы.