Aminoácido
Antes de que proceda la síntesis de la cadena peptídica, esta debe activarse, luego combinarse con su ARNt específico y llevarse a la posición correspondiente del ARNm. Este proceso está catalizado por la ARNt sintetasa, que cataliza la combinación de aminoácidos específicos con ARNt específico para generar varios aminoacil ARNt. Cada aminoácido es catalizado por su sintetasa específica para unirse al ARNt correspondiente. Bajo la catálisis de la aminoacil-ARNt sintetasa, el ATP proporciona energía para la síntesis de proteínas. El ATP se activa en el grupo carboxilo de los aminoácidos para formar aminoacil-AMP, y luego el aminoacil-AMP se combina con la aminoacil-ARNt sintetasa para formar un complejo ternario. Este complejo reacciona con un ARNt específico para transferir el aminoacilo al brazo de aminoácidos del ARNt (es decir, el CCA-OH 3'-terminal) (Figura 1). Después de la activación inicial de los aminoácidos en las células procarióticas, se forma el ARNt de formilmetionina y el grupo formilo es donado por el formiltetrahidrofolato N10. Las células eucariotas no tienen este proceso. Como se mencionó anteriormente, un conjunto de diferentes ARNt que transportan el mismo aminoácido se denomina mismo ARNt de trabajo. Un grupo de ARNt isocinéticos son catalizados por la misma aminoacil ARNt sintetasa. La aminoacil-ARNt sintetasa es específica tanto para el ARNt como para los aminoácidos. Tiene una alta especificidad para el reconocimiento de aminoácidos, pero una baja especificidad para el reconocimiento de ARNt. ¿Cómo selecciona la aminoacil-ARNt sintetasa el aminoácido y el ARNt apropiados? Según principios generales, la combinación correcta de enzima y sustrato está determinada por la geometría en la que están incrustados. Sólo cuando el aminoácido y el ARNt apropiados ingresan al sitio correspondiente de la sintetasa se puede sintetizar el aminoacil ARNt correcto. Ahora se sabe que la sintasa se une a la superficie interna del ARNt en forma de L, y los puntos de unión incluyen el brazo proximal, el brazo DHU y el brazo anticodón (Figura 2). Las interacciones entre la aminoacil-ARNt sintetasa y el ARNt indican el procesamiento del receptor de aminoácidos. A primera vista, el anticodón parece estar involucrado en la carga correcta de aminoácidos y, de hecho, este es el caso para algunos ARNt. Sin embargo, este no es el caso de la mayoría de los ARNt. Se sabe desde hace mucho tiempo que cuando los anticodones de ciertos ARNt mutan, los aminoácidos que transportan no cambian. En 1988, los experimentos de Hou Zhiming y Schimmel demostraron que la mutación G3:U70 en el brazo de aminoácidos de la molécula de alanina tRNA ácido afectará el reconocimiento correcto de la alanil tRNA sintetasa, lo que indica que G3:U70 determina la naturaleza de la molécula de alanina tRNA. factores principales. La región de la molécula de ARNt que determina el aminoácido que transporta se llama codón. Una aminoacil-ARNt sintetasa puede reconocer un grupo de ARNt con la misma función, lo que indica que tienen las mismas propiedades. Por ejemplo, tres ARNt de alanina (trnaalm/cua, trnaaim/GGC, trnaain/ugc) tienen el codón G3:u70. Sin embargo, no hay pruebas suficientes de que otras aminoacil-ARNt sintetasas también reconozcan los mismos codones en el mismo conjunto de ARNt de trabajo. Además, los codones no tienen una posición fija y pueden tener más de un par de bases.
Síntesis de cadenas polipeptídicas
Las subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas, el ARNm de iniciación, el ARNt y los factores de iniciación* * * intervienen en el inicio de la síntesis de cadenas peptídicas. 1. El proceso de formación del complejo de iniciación de la traducción en células de E. coli: 1) La pequeña subunidad del ribosoma 30S está unida al sitio de señal de inicio del ARNm: Cada ARNm en procariotas tiene su sitio de unión al ribosoma, es un segmento corto de 8-13 nucleótidos aguas arriba de AUG, llamada secuencia SD.
Esta secuencia es exactamente complementaria a una parte de la secuencia en el extremo 3'3' del ARNr 16S en la subunidad pequeña 30S, por lo que la secuencia SD también se denomina secuencia de unión a ribosomas. Esta complementariedad significa que el ribosoma puede seleccionar la posición correcta de AUG en el ARNm para iniciar la síntesis de la cadena peptídica, y esta reacción de unión está mediada por el factor de iniciación 3 (IF-3). Además, IF-1 promueve la unión de IF-3 a la subunidad pequeña, por lo que primero se forma IF3-30S. (2) Formación del complejo inicial antes de 30S: bajo la acción del factor inicial 2, el ARNt iniciado con formil-aminoacilo se une al AUG en la molécula de ARNm, es decir, el codón y el anticodón están emparejados, y los complejos IF3 del ternario Se desprende de la sustancia y forma el complejo inicial antes de los 30S, es decir, el complejo subunidad IF2-3S-ARNm-fMet-ARNtfmet. Este paso requiere proteína G para sintetizar TP y Mg2+. (3) Formación del complejo inicial 70S: la subunidad 50S se combina con el complejo inicial 30S mencionado anteriormente, y IF2 se cae al mismo tiempo para formar el complejo inicial 70S, es decir, la subunidad 30S-ARNm-subunidad 50S-ARNm- Complejo fMet-tRNAfmet. En este momento, fMet-tRNAfmet ocupa la posición peptidilo de la subunidad 50S. Sin embargo, el sitio A se deja vacío para permitir que entre el aminoacil tRNA correspondiente al segundo codón del mRNA, entrando así en la fase de elongación. El proceso anterior se muestra en la Figura 3 y la Figura 4. 2. Inicio de la síntesis de proteínas en células eucariotas. La formación de complejos de iniciación de la síntesis de proteínas en células eucariotas requiere más factores de iniciación y por tanto el proceso de iniciación es más complejo. (1) Se requiere un ARNt inicial específico, a saber, -tRNAfmet, y no se requiere la formilación N-terminal. Se han descubierto casi 10 tipos de factores de iniciación eucariotas (EIF). (2) El complejo inicial forma una estructura de tapa aguas arriba del extremo 5' del ARNm (excepto algunos ARNm virales). (3) El ATP se hidroliza en ADP para proporcionar la energía necesaria para la unión del ARNm. El proceso de formación del complejo de iniciación eucariota es: el inicio de la traducción también se inicia mediante la unión de eIF-3 a la subunidad pequeña 40S, lo que hace que el ribosoma 80S se disocia de la subunidad grande 60S, al mismo tiempo, eIF-2 ayuda a eIF-2; Se une a Met-tRNAfmet y GTP, luego se une a la subunidad pequeña 40S y luego se une al ARNm bajo la acción de eIF-3 y eIF-4C. Cuando el ARNm se une a la subunidad pequeña 40S, además de eIF-3, también se requieren eIF-1, eIF-4A y eIF-4B. Se alimentan de la descomposición de ATP en ADP y Pi y se transfieren a través de la cápsula. factores de unión con ARNm en la subunidad. Sin embargo, no se encontró ninguna secuencia S-D en el extremo 5' del ARNm que pudiera emparejarse con la subunidad pequeña 18SRNA. Actualmente se cree que después de la unión de la tapa, el ARNm se mueve hacia abajo en la subunidad pequeña y escanea, lo que puede fijar el código inicial AUG en el ARNm en la posición anticódigo de Met-tRNAfmet e iniciar la traducción.
Extensión, terminación y liberación de la cadena polipeptídica
La elongación de la cadena polipeptídica requiere tres pasos: el transporte, la transferencia peptídica y el desplazamiento de cada aminoácido añadido a la cadena polipeptídica. (1) El aminoácido ARNt especificado por el codón se une a la posición A del ribosoma, lo que se denomina acarreo. El aminoacil tRNA requiere tres factores de elongación antes de transportarse, a saber, E termolábil (temperatura inestable, EF) EF-Tu, EF termoestable (temperatura estable EF, EF-Ts) y factor de translocación dependiente de GTP. EF-Tu primero se une a GTP y luego se une al aminoacil tRNA para formar un complejo ternario, lo que permite que el complejo ternario ingrese a la posición A. En este momento, el GTP se hidroliza en GDP, y EF-Tu y GDP se separan del aminoacil-tRNA unido en la posición a
Procesamiento y modificación de la cadena polipeptídica después de la síntesis
1. Procesamiento y modificación de la estructura primaria: (1) Formilmetionina N-terminal o escisión de metionina: la formilmetionina N-terminal es el aminoácido inicial para la síntesis de la cadena polipeptídica y debe plegarse en una determinada estructura espacial antes de la resección de la cadena polipeptídica. El proceso es el siguiente: ① deformación; ② eliminación del grupo aminoacilo del huevo. ⑵ Modificación de aminoácidos: las modificaciones son catalizadas por enzimas específicas, que incluyen glicosilación, hidroxilación, fosforilación y formilación. ⑶Formación de enlace disulfuro: -SH se oxida a -S-S- bajo la catálisis de una oxidasa específica. ⑷ Escisión de péptidos: escisión de parte del segmento peptídico bajo la catálisis de una proteasa específica. 2. Formación de estructuras de orden superior: (1) Formación de conformación: con la ayuda de chaperonas intramoleculares, enzimas auxiliares y chaperonas moleculares, se forma una conformación espacial específica. (2) Polimerización de subunidades.
(3) Conexión de grupos auxiliares. 3. Entrega dirigida: Después de la síntesis de proteínas, se denomina entrega dirigida al lugar donde realiza su función. En la mayoría de los casos, las moléculas de proteína transportadas deben atravesar una estructura de membrana para llegar a un lugar específico. Por lo tanto, en el extremo amino de estas moléculas de proteína, generalmente hay un péptido hidrofóbico llamado péptido señal. El transporte direccional de proteínas secretadas significa que el péptido señal reconoce y se une específicamente a la partícula de reconocimiento del péptido señal (SRP) en el citoplasma, y luego reconoce y se une a la proteína de acoplamiento (DP) en la membrana a través de SRP, y luego envía la transportó proteínas fuera de la célula. Hipótesis del péptido señal: el péptido señal se encuentra en el extremo N de las proteínas secretadas recientemente sintetizadas. Desempeña un papel decisivo en el transporte dirigido de proteínas secretadas. ① La partícula de reconocimiento del péptido señal (SRP) en la célula reconoce el péptido señal, deteniendo temporalmente la síntesis de la cadena peptídica, y SRP guía al ribosoma para que se una a la membrana del retículo endoplásmico rugoso (2) SRP reconoce y se une a la proteína de acoplamiento en la célula; membrana del retículo endoplásmico, hidroliza GTP y separa SRP, y la cadena polipeptídica continúa extendiéndose (3) El péptido señal introduce el polipéptido extendido en la cavidad del retículo endoplásmico y es eliminado por la peptidasa señal; Las proteínas secretoras se empaquetan en gránulos secretores en el aparato de Golgi.