37. Транспортные рнк: первичная, вторичная и третичная структура, роль модифицированных нуклеотидов.

1.Первичная структура тРНК состоит из последовательности нуклеотидов, каждый из которых содержит аденин (A), урацил (U), гуанин (G) или цитозин (C). Эта последовательность кодирует информацию о последовательности аминокислот в белке, который будет синтезирован.

2.Вторичная структура тРНК образуется благодаря водородным связям между комплементарными нуклеотидами внутри молекулы. Транспортная РНК имеет характерную "листовидную" структуру, включающую три петли и четыре стебля. Одна из петель, называемая "антикодоном", содержит тринуклеотидную последовательность, которая распознает и присоединяется к комплементарному участку мРНК в процессе трансляции.

3.Третичная структура тРНК формируется благодаря взаимодействию между различными частями молекулы, такими как петли и стебли. Это взаимодействие обеспечивает правильное пространственное расположение тРНК для связывания с аминокислотами и мРНК.

Роль модифицированных нуклеотидов в тРНК:

• Улучшение стабильности: Некоторые модифицированные нуклеотиды помогают укрепить вторичную и третичную структуры тРНК, делая ее более стабильной и устойчивой к деградации.

• Влияние на распознавание мРНК: Модифицированные нуклеотиды в тРНК могут изменять способ, которым тРНК связывается с мРНК, что влияет на точность трансляции и синтез белков.

• Возможность взаимодействия с факторами и ферментами: Некоторые модифицированные нуклеотиды обеспечивают специфические взаимодействия с ферментами, факторами и другими молекулами, участвующими в процессе белкового синтеза.

38. Аминоацилирование тРнк. Аминоацил-тРнк-синтетазы, их структура и механизм действия. Специфичность аминоацилирования, механизмы ее контроля.

Аминоацилирование тРНК - это процесс присоединения конкретной аминокислоты к конкретной тРНК при помощи фермента, называемого аминоацил-тРНК-синтетазой.

Структура аминоацил-тРНК-синтетазы (аминотрансферазы): состоят из двух основных доменов: каталитического домена отвечает за связывание аминокислоты и активацию её перед передачей на тРНК, и домена распознавания транспортной РНК (тРНК) , который определяет уникальную структуру тРНК и распознает её антикодон.

Механизм действия аминоацил-тРНК-синтетазы:

• Распознавание тРНК: Аминоацил-тРНК-синтетаза распознает конкретную тРНК для связывания с определенной аминокислотой.

• Активация аминокислоты: Аминоацил-тРНК-синтетаза связывает выбранную аминокислоту с молекулой АТФ, которая приводит к образованию аминокислоты-АТФ комплекса.

• Трансфер аминокислоты на тРНК: Аминокислота-АТФ комплекс связывается с правильной тРНК, чей антикодон является комплиментарным к кодону мРНК. Аминоацил-тРНК-синтетаза обеспечивает связывание двух молекул путем расщепления связи между аминокислотой и АТФ.

• Высвобождение аминокислоты-тРНК: Аминокислота-тРНК комплекс высвобождается из активного сайта

Аминоацил-тРНКсинтетазы обладают тройной специфичностью, они способны узнавать три различных субстрата: АТФ, аминокислоту и тРНК. При этом каждая аминоацил-тРНК-синтетаза узнает только одну определенную аминокислоту и соответствующие ей изоакцепторные тРНК

Их контроль: Аминоацил-тРНК-синтетазы имеют активные сайты, которые специфично связывают только конкретную аминокислоту и её активированную форму. Механизмы точности и контроля качества также включены в процесс аминоацилирования. В случае ошибочного связывания аминокислоты с неправильной тРНК, шаг аминоацилирования может быть замедлен или предотвращен, чтобы предотвратить включение неправильной аминокислоты в полипептидную цепь.

39. Прокариотический и эукариотический типы рибосом: размеры, внешний вид, подразделение на субъединицы. Рибосомные РНК и белки, их виды и номенклатура. Роли РНК и белков в процессе трансляции. Функциональные участки рибосом.

Прокариотические рибосомы:

- Размер: Прокариотические рибосомы имеют размер 70S, состоящий из двух субъединиц: 30S (малая субъединица) и 50S (большая субъединица).

- Внешний вид: Прокариотические рибосомы имеют шарообразную форму и могут быть представлены как «маленькая» и «большая» части.

Эукариотические рибосомы:

- Размер: Эукариотические рибосомы имеют размер 80S, состоящий из малой 40S и большой 60S субъединиц.

- Внешний вид: Эукариотические рибосомы имеют сферическую форму и состоят из двух субъединиц.

Рибосомная РНК (рРНК):

- 28S рРНК: Существует в ядерном рибосомном комплексе eukaryotes и составляет большую часть большого субъединицы рамки считывания.

- 18S рРНК: Найдено в ядерном рибосомном комплексе eukaryotes и является ключевым компонентом малой субединицы рамки считывания.

- 5S рРНК: Оно присутствует в ядерном рибосоме еукариот и в прокариотических рибосомах. Отвечает за структурную поддержку рибосомы и участвует в формировании активного центра для связывания тРНК.

Белки:

- Рибосомные белки участвуют в их функционировании, включая сборку рибосомы, трансляцию и транскрипцию.

- Трансляционные белки: взаимодействуют с рибосомами и полипептид нуклеотидной цепи, ускоряя и регулируя процесс трансляции.

- Иные белки: В процессе трансляции также могут участвовать различные белки, связанные с рибосомами, транскрипцией и метаболизмом, например, факторы инициации или факторы модификации.

Роли РНК и белков в процессе трансляции

Рибосомная РНК играет структурную роль в составе рибосомы и образует каталитический центр для связывания транспортных РНК (тРНК) и образования пептидной связи между аминокислотами. Рибосомные белки составляют большую и малую субъединицы рибосомы.Они играют структурную роль, помогая организовать рибосому и связываться с мРНК и тРНК.

Функциональные участки рибосом: Рибосомы содержат несколько функциональных участков, включая сайты связывания тРНК (A, P и E сайты), а также сайт связывания мРНК.В обоих типах рибосом присутствуют как рибосомная РНК, так и белки, которые вместе образуют каталитический центр рибосомы, необходимый для трансляции мРНК

40. Последовательность событий при инициации трансляции прокариот. Инициирующие кодоны и сайт связывания рибосом на мРНК. Инициаторная тРНК и белковые факторы инициации. Инициация трансляции внутренних рамок считывания у полицистронных мРНК.

Последовательность стадий:

1. Присоединение иРНК к малой субъединице рибосомы (необходим фактор IF3 и последовательность ШайнаДальгарно);

2. Присоединение аминоацилтРНК к Р-центру малой субъединицы рибосомы (необходим фактор IF2 и энергия ГТФ)

3. Присоединение большой субъединицы рибосомы

В инициации трансляции прокариот участвуют также белковые факторы инициации: IF-1, IF-2 и IF-3. Факторы IF-1 и IF-3 влияют на организацию рибосомы в процессе инициации трансляции. Фактор IF-2 в комплексе с ГТФ взаимодействует с инициирующей аминоацил-тРНК, обеспечивая ее взаимодействие с инициирующим кодоном. Этот фактор обладает ГТФазной активностью, т.е. он катализирует гидролиз ГТФ до ГДФ и фосфата. Высвобождаемая при этом энергия используется для осуществления инициации трансляции.

Инициаторная тРНК в прокариотах обычно называется fMet-tRNA (фмет-тРНК)(также известная как fMet-tRNAiMet). Эта тРНК отличается от обычной метионил-тРНК тем, что имеет особую метионин-аминокислоту, которая обычно связывается с стартовым кодоном АУГ на мРНК.

Кроме того, в инициации трансляции в прокариотах участвуют несколько белковых факторов инициации, включая IF1, IF2 и IF3.

1. IF1 (Initiation Factor 1) – Этот белковый фактор помогает в стабилизации комплекса рибосомы и предотвращает неправильное связывание тРНК к рибосоме.

2. IF2 (Initiation Factor 2) – Этот белок является G-белком и участвует в присоединении fMet-tRNA к малой субъединице рибосомы и распознавании стартового кодона AUG на мРНК. IF2 также является белком, активирующим ГТФ, и помогает в гидролизе ГТФ для вызванного его инструментами активации АТФ под процессе инициации трансляции.

3. IF3 (Initiation Factor 3) – Этот белок также участвует в стабилизации комплекса рибосомы и предотвращении неправильных связываний, а также помогает в образовании комплекса рибосома-мРНК после связывания формы. IF3 также препятствует слиянию большой и малой субъединиц рибосомы перед началом трансляции.

Инициация трансляции внутренних рамок считывания у полицистронных мРНК: В случае полицистронных мРНК, каждый участок мРНК, кодирующий различные белки, начинается с собственного стартового кодона и инициируется отдельно, по мере процесса, о участках локализации регуляторных белков, например на сайте связывания тРНК начинается процесс трансляции.