Ініціація трансляції

На стадії ініціації з окремих компонентів збирається апарат для синтезу білка і протікають підготовчі реакції. Організуючими центрами процесу трансляції є рибосоми. Якщо рибосома не зв’язана з мРНК, вона дисоціює на субчастини (у прокаріот 30S і 50S, в еукаріот 40S і 60S). В ході ініціації проходить збирання рибосом.

В процесі трансляції поліпептидний ланцюг починає будуватись з N-кінця і закінчується С-кінцем. Сигналом до початку синтезу є сполучення трьох нуклеотидів: АУГ (метіонін), в деяких випадках ініціюючим кодоном може бути ГУГ (валін).

В клітинах прокаріот існує дві метіонінові тРНК, одна акцептує залишки метіоніну і включає їх в поліпептидний ланцюг, а друга є ініціаторною. Якщо метіонін з’єднується з ініціаторною тРНК, то відбувається його формілювання. При цьому формільна група переноситься з N¹⁰-формілтетрагідрофолієвої кислоти на метіонін-тРНК з утворенням тетрагідрофолієвої кислоти та формілметіоніл-тРНК. Блокування аміногрупи метіоніну формільним залишком дозволяє цій амінокислоті першою стати в рибосому, почавши ріст поліпептидного ланцюга. Тому у прокаріот всі поліпептиди починаються з формілметіоніну. Після закінчення синтезу поліпептиду формільна група відщеплюється від нього деформілазою, а в ряді випадків відщеплюється і метіоніновий залишок ферментом пептидазою. Інколи цей фермент відщеплює декілька десятків перших амінокислот.

Крім ініціаторної тРНК, мРНК 30S і 50S рибосомних субчастинок і для процесу ініціації синтезу білка необхідні ще ГТФ і три білки. Вони не входять, зазвичай, до складу рибосоми і називаються факторами ініціації і позначаються як IF-1, IF-2, IF-3.

Ініціація протікає так: фактор IF-3 з’єднюється з 30S-субодиницею рибосоми, білковий фактор IF-2 з’єднюється з ГТФ. До комплексу IF-2-ГТФ приєднується формілметіоніл-тРНК. На другій стадії з утвореним комплексом реагує 30S-субодиниця, що вже містить IF-3. До утвореного комплексу приєднується своїм 5´-кінцем мРНК при участі фактору IF-1. На заключному етапі приєднується 50S-субодиниця, при цьому вивільнюються всі три фактори ініціації, а також ГДФ і Ф_н. В результаті цих процесів рибосома зібрана і готова до початку синтезу.

Важливу роль в ініціації синтезу відіграють активні центри рибосом. В рибосомах знаходяться порожнини, в яких специфічно зв’язуються молекули, що беруть участь в білковому синтезі. За вибір середовища і специфічність зв’язування аміноацил-тРНК відповідає 30S-субодиниця.

Ділянка зв’язування ацильної тРНК обмежується поверхнями 30S- і 50S-субодиниць, а також відповідним кодоном мРНК внаслідок чого ділянка володіє специфічністю тільки до певної тРНК. Аміноацил-тРНК зв’язується в А-сайті 30S-субчастинки, причому аміноацил зачіпається на 50S-субчастинку, що замикає порожнину, при цьому він попадає в А-ділянку пептидилтрансферазного центру, що знаходиться в цій субодиниці. Поряд з А-ділянкою розміщена Р-(пептидил-тРНК- зв’язуюча) ділянка (Р-сайт), в якому розміщується пептидил-тРНК. Пептидил також зачіпає на 50S-субодиницю, знаходячись при цьому в Р-ділянці пептидилтрансферазного центра. На 50S-субодиниці виявлена також Е-ділянка, в якій неспецифічно зв’язується тРНК у відсутності матриці.

В результаті ініціаторних процесів формілметіоніл-тРНК стає одразу в Р- ділянку. При цьому її антикодон 3´-УАЦ-5´, очевидно, зв’язаний з метіоніновим кодоном мРНК 5´-АУГ-3´. А-ділянка вільна і в неї входить наступний кодон, цей кодон зчитується відповідною аміноацил-тРНК.

У еукаріот ініціаторною є також метіонін-тРНК, однак на відміну від такої самої у прокаріот вона не формулюється, а реагує з факторами ініціації eIF-5, eIF-2, eIF-3, з 40S-частинкою рибосом і мРНК. Реакції йдуть по тій же схемі, що і в прокаріот.

Синтез пептидів в мітохондріях і хлоропластах йде так само, як і в прокаріот, а ініціація здійснюється з допомогою формілметіоніл-тРНК.