Что такое трансляция

Сложный и точный процесс

Что такое трансляция в биологии? Это очень сложный и одновременно удивительно слаженный и точный процесс, который включает в себя много компонентов. Все движения, реакции и другие манипуляции прекрасно скоординированы. Превращение генов в белки, по существу, проходит в два этапа: транскрипция и трансляция. Несмотря на то что во время первого никакого синтеза белка не происходит, без него не представляется возможным второй.

Трансляция является завершающим этапом реализации информации на генном уровне. Этот процесс может проходить только в живых клетках и он гораздо сложнее, чем предыдущие матричные синтезы репликация и транскрипция. В трансляции принимают участие все разновидности РНК, двадцать видов аминокислот, разнообразные ферменты и так далее. Главенствующим центром всех событий выступает такая клеточная органелла, как рибосома.

Удивительным фактом является слаженность работы всех взаимодействующих элементов белкового биосинтеза: специфика многих ферментов направлена на взаимное узнавание на молекулярном уровне. Даже случайно обнаруженные сбои и ошибки мгновенно ликвидируются теми ферментами, которые, в принципе, за них и не отвечают.

Что такое трансляция в биологии?

Трансляция является вторым шагом после транскрипции. Во время этих процессов генетический код преобразуется в аминокислоты, которые соединяются между собой пептидными связями. Цепи аминокислот называются полипептидами и располагаются внутри рибосом, крошечных органелл клетки, которые играют важную роль в процессе синтеза белка. Можно дать следующее определение: трансляция в биологии — это клеточный процесс, в котором путем декодирования образуются цепи аминокислот. Синтез белка происходит в цитоплазме, где располагаются рибосомы.

Что такое трансляция в биологии и как на самом деле происходит сборка полипептида? Есть три важных шага — инициация, элонгация и прекращение. Те же термины используются и в транскрипции для описания стадий создания цепи РНК.

Нулевой фазой считается активация, когда нужная аминокислота ковалентно связывается с подходящей РНК (тРНК) и становится «заряженной». Хотя это технически не является этапом трансляции, этот шаг так же необходим, как и все последующие. Итак, рассмотрим этапы трансляции в биологии более подробно:

1. Инициация. На данном этапе мРНК прикрепляется к тРНК, который присоединен к указанной аминокислоте. Все вместе, они объединяются в рибосоме.
2. Элонгация. Это относительное удлинение путем добавления аминокислот, сопровождающееся образованием пептидных связей. В конечном счете создается полипептид. Процесс сложения продолжается снова и снова до тех пор, пока цепь не достигнет своего предела, а это около ста аминокислот.
3. Прекращение. Когда сигнал окончания биосинтеза получен, полипептид отделяется от рибосомы. Когда высвобождается новый белок, весь комплекс трансляции распадается.

Инициация трансляции

Инициация трансляции включает следующие последовательно протекающие при участии факторов инициации этапы:

1. Присоединение 5′-конца мРНК к малой субъединице рибосомы. При этом стартовый кодон (AUG) размещается в недостроенном (из-за отсутствия большой субъединицы) P-сайте рибосомы.

2. Комплекс аа-тРНК с соответствующим антикодоном присоединяется к стартовому кодону мРНК. У эукариот кодон AUG кодирует аминокислоту метионин, у прокариот — формил-метионин. Позже эти стартовые аминокислоты вырезаются из готового полипептида.

3. Происходит объединение субъединиц рибосом, в результате чего достраиваются их P- и A-сайты.

Схема строения рибосомы (A, P, E — участки-сайты для молекул тРНК)

Таким образом, на этапе инициации происходит распознавание рибосомой стартового кодона и подготовка к началу синтеза.

Образующаяся связь между рибосомой и мРНК обратима, мРНК после синтеза полипептида может быть отсоединена от рибосомы. В последствии мРНК используется еще раз или разрушается специальными ферментами.

Стартовый кодон AUG отличается от других таких же кодонов в середине мРНК тем, что перед ним находится кэп и определенные нуклеотидные последовательности. Именно благодаря им AUG распознается как стартовый. (Это касается в основном эукариот.)

Литература

• Acker M. G., Lorsch J. R. Mechanism of ribosomal subunit joining during eukaryotic translation initiation // Biochemical Society Transactions. — 2008. — № 36. — P. 653—657.
• Benelli D., Londei P. Begin at the beginning: evolution of translational initiation // Research in Microbiology. — 2009. — № 160. — P. 493—501.
• Jackson R. J., Hellen C. U. T., Pestova T. V. The mechanism of eukaryotic translation initiation and principles of its regulation // Nature Reviews Molecular Cell Biology. — 2010. — № 10. — P. 113—127.
• Kapp L. D., Lorsch J. R. The molecular mechanics of eukaryotic translation // Annual Review of Biochemistry. — 2004. — № 73. — P. 657—704.
• Marintchev A., Wagner G. Translation initiation: structures, mechanisms and evolution // Quarterly Review of Biophysics. — 2004. — № 37. — P. 197—284.
• Mitchell S. F., Lorsch J. R. Should I stay or should I go? Eukaryotic translation initiation factors 1 and 1A control start codon recognition // Journal of Biological Chemistry. — 2008. — № 283. — P. 27345-27349.
• Schmitt E., Naveau M., Mechulam Y. Eukaryotic and archaeal translation initiation factor 2: A heterotrimeric tRNA carrier // FEBS Letters. — 2010. — № 584. — P. 405—412.
• Sonenberg N., Hinnebusch A. G. Regulation of translation initiation in eukaryotes: mechanisms and biological targets // Cell. — 2009. — № 136. — P. 731—745.
• Translational Control in Biology and Medicine / Ed. by N. Sonenberg, J. W. B. Hershey and M. B. Mathews. — Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Press, 2007. — 934 p.
• Van Der Kelen K., Beyaert R., Inze D., De Veylder L. Translational control of eukaryotic gene expression // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. — 2009. — № 44. — P. 143-168.

Элонгация трансляции

На этом этапе происходит непосредственный синтез полипептидной цепочки. Процесс элонгации состоит из множества циклов. Один цикл элонгации — это присоединение одной аминокислоты к растущей полипептидной цепочке.

Уже на этапе инициации P-сайт рибосомы оказывается занятым первой тРНК, несущей аминокислоту метионин. В первом цикле элонгации в A-сайт рибосомы заходит второй комплекс aa-тРНК. Это будет та тРНК, чей антикодон комплементарен следующему (за стартовым AUG) кодону.

A(аминоацил)- и P(пептидил)-сайты располагают комплексы аа-тРНК так, что между аминокислотами протекает химическая реакция, и образуется пептидная связь.

После этого первая (находящаяся в P-сайте) тРНК освобождается от своей аминокислоты. В результате последняя оказывается связанной только со второй аминокислотой пептидной связью. Вторая аминокислота связана со второй тРНК, находящейся в A-сайте.

Рибосома перемещается по нити мРНК на один триплет. При этом первая т-РНК оказывается в E-сайте (exit) рибосомы, после чего покидает ее. Вторая т-РНК, связанная с двумя аминокислотами, переходит в P-сайт. A-сайт освобождается для поступления третьего комплекса аа-тРНК.

Следующие циклы элонгации протекают аналогично первому. Когда A-сайт освобождается, в него может зайти аа-тРНК, чей антикодон комплементарен кодону мРНК, находящемся в этот момент в A-сайте.

Компартментализация у эукариот

В отличие от прокариот, у которых биосинтез белка происходит непосредственно во время транскрипции соответствующих мРНК, для эукариот характерна строгая компартментализация всех процессов, происходящих во время биосинтеза белка, в том числе и компартментализация трансляции.

Трансляция мРНК секреторных и мембранных белков (обычно они составляют 3—15 % от всех синтезируемых клеткой белков) происходит на рибосомах, связанных с гранулярной эндоплазматической сеткой. По классическим представлениям, ещё 35—45 % рибосом связаны с цитоскелетом, а оставшиеся 20—40 % рибосом находятся в несвязанном состоянии в цитозоле. Однако высказываются предположения, что свободные рибосомы являются артефактом, и в клетке они связаны с так называемой микротрабекулярной решеткой, образованной особым типом филаментов. Впрочем, по другим данным, само существование микротрабекулярной решетки ставится под сомнение, так что вопрос о существовании активных несвязанных рибосом остаётся открытым.

В настоящее время высказывается гипотеза, что трансляция у эукариот происходит не во всей цитоплазме клетки, а в отдельных областях цитоплазмы, условно называемых «трансляционными компартментами». Предположительно, в состав трансляционного компартмента входят следующие структуры:

• рибосомы с присоединенными к ней белковыми факторами, матричной и транспортными РНК;
• так называемые кодосомы — сложные белковые комплексы, в которые входят 7-9 аминоацил-тРНК синтетаз, пирофосфатаза, циклические нуклеотиды, ионы магния и липиды;
• eEF1H — тяжёлая (англ. heavy), или полная, форма фактора элонгации 1. Он содержит 4 фактора элонгации (eEF1A, eEF1Bα, eEF1Bβ, eEF1Bγ).

Компартментализация трансляции обеспечивает высокую скорость биосинтеза белка и широкие возможности регуляции этого процесса.

Виды препарата

В линейке средств Гиалуаль можно встретить 3 состава, которые отличаются друг от друга своей концентрацией:

Биоревитализант с содержанием гиалуроновой кислоты в составе, равным 1,1%, применяется в том случае, если пациенту от 28 до 35 лет и его беспокоит усталый вид кожи. Благодаря проведению инъекционного вмешательства можно добиться выравнивания оттенка лица, нейтрализации мелких мимических морщин, выделить овал и уменьшить глубину носогубки.

Средство применяется в том случае, если требуется снизить работу сальных желез и уменьшить количество воспалений, подготовить покров к последующим агрессивным процедурам вроде химического пилинга.

• Биоревитализант с 1,8% гиалуроновой кислоты вводится в том случае, если признаки старения видны на лице отчетливо, чему подвержены люди после 35 лет. С помощью этого препарата можно улучшить рельеф кожи, убрать бугристость и неровный тон лица, повысить эластичность и упругость покрова. Инъекционное воздействие подобного рода предотвращает возникновение новых морщин и рекомендовано специалистами в том случае, если наблюдается атрофия тканей.
• Биоревитализант с 2,2% гиалуроновой кислоты способен временно подтянуть обвислую кожу, заполнить глубокие морщины и нейтрализовать недочеты в области губ и около них. Благодаря значительному содержанию увлажняющего компонента можно создать что-то наподобие каркаса под покровом, необходимого в случае дряблости.

Благотворное сотрудничество

По мере того как клеточные рибосомы продвигаются вдоль информационной РНК, постепенно освобождается ее стартовый участок, к которому присоединяется уже другая рибосома. И количество таких органелл, работающих одновременно на одной молекуле, может достигать нескольких десятков. Таким образом, всего одна матричная основа используется, чтобы синтезировать целый ряд молекулярных дуплекатов полипептида. такое благотворное сотрудничество получило название полирибосомой (полисомой).

В зависимости от того, какие белки необходимы определенной клетке или организму в целом, происходит многоступенчатый полипептидный биосинтез, контролируемый генами и некоторыми регуляционными механизмами, которые слаженно и последовательно действуют на определенных стадиях высвобождения генетической информации, в том числе и во время трансляции.

Трансляция в Энциклопедическом словаре:

Трансляция — (от лат. translatio — передача) -..1) проведение внестудийныхрадио- и телепередач (с места событий: из театров, со стадионов и т. п.),а также передача местной радиостанцией или телевизионной станциейпрограмм, поступающих из других городов по линиям междугородной связи…2)Процесс приема электрических сигналов и последующей их передачи внаправлении от источника к приемнику, осуществляемый в промежуточныхпунктах тракта связи…3) Обиходное (устар.) название проводноговещания…4) Перевод описания программы ЭВМ с одного языкапрограммирования на другой, в частности на машинный язык…5) Переносфизического или математического объекта в пространстве на некотороерасстояние параллельно самому себе вдоль прямой, называемой осьютрансляции.

в биологии — биосинтез белков в живой клетке на рибосомах.2-й этап реализации генетической информации, в процессе которогопоследовательность нуклеотидов информационной, или матричной, РНК»переводится» в аминокислотную последовательность синтезирующегося белка.Протекает с участием транспортных РНК и соответствующих ферментов.

Активация аминокислот

Активация аминокислот необходима, так как только в таком состоянии они способны соединяться с тРНК и позже образовывать между собой пептидные связи.

В цитоплазме клеток всегда находятся свободные (не соединенные с другими веществами) аминокислоты. Специфичные ферменты в присутствии АТФ преобразуют аминокислоту в аминоациладенилат, который уже способен соединяться с тРНК.

Существует класс ферментов – аминоацил-тРНК-синтетазы, – которые активируют аминокислоты, используя при этом энергию АТФ. Каждая аминокислота активируется своим ферментом, после чего присоединяется только к своей тРНК. Образуется комплекс аминокислоты с тРНК – аминоацил-тРНК (аа-тРНК).