Регуляция трансляции белками связанными с нетранслируемыми регионами некоторых мРНК.

Нетрансли́руемые о́бласти (НТО, англ. untranslated regions, UTR) — особые участки мРНК, не выступающие в качестве матрицы для синтеза белка и прилегающие с обеих сторон к транслируемой области (то есть той, на матрице которой синтезируется белок). Таких области две: 5'-нетранслируемая область, или 5'-НТО (англ. 5'-untranslated region, 5' UTR) и 3'-нетранслируемая область, или 3'-НТО (англ. 3'-untranslated region, 3' UTR), располагающиеся на 5'- и 3'-конце мРНК соответственно[1]. Такое же название имеют участки ДНК, соответствующие 5'-НТО и 3'-НТО транскрипта. Нетранслируемые области выполняют ключевые функции в посттранскрипционной регуляции экспрессии генов, включая модуляцию транспорта мРНК из ядра, регуляцию внутриклеточной локализации мРНК[11], её стабильности[12] и эффективность трансляции[13]. Нетранслируемые области могут играть роль и в других процессах, например, в котрансляционном включении нестандартной аминокислоты селеноцистеина по кодону UGA (обычно это стоп-кодон) мРНК, кодирующих селенопротеины (в этом процессе участвует консервативная шпилька, расположенная в 3'-НТО — SECIS-элемент)[14]. Важность нетранслируемых областей в регуляции экспрессии генов подтверждается ещё и тем, что мутации, затрагивающие эти области, могут приводить к серьёзным патологиям[15] (подробнее о заболеваниях, обусловленных мутациями в НТО, см. ниже). Регуляция, осуществляемая нетранслируемыми участками мРНК, может быть опосредована несколькими путями. Нуклеотидные мотивы, расположенные в 3'-НТО и 5'-НТО, могут взаимодействовать со специфическими РНК-связывающими белками. В отличие от регуляторных элементов, локализованных в ДНК, у которых ведущую роль играет первичная структура ДНК (то есть последовательность нуклеотидов), биологическая активность регуляторных мотивов, расположенных на РНК, определяется и их первичной, и вторичной структурой. Также ключевые роли в регуляции были показаны для взаимодействий между участками нетранслируемых областей и специфическими комплементарными некодирующими РНК, в частности, микроРНК[16]. Наконец, известны примеры повторяющихся элементов, важных для регуляции экспрессии генов на уровне РНК, например, CUG-связывающие белки могут взаимодействовать с CUG-повторами в 5'-НТО специфической мРНК (например, кодирующей транскрипционный фактор C/EBPβ) и тем самым влиять на эффективность трансляции. Нетранслируемые области вовлечены в регуляцию локализации, трансляции и деградации того транскрипта, в составе которого они находятся. Для них характерно наличие шпилек, внутренних инициаторных кодонов и открытых рамок считывания, сайтов связывания рибосомы, различных цис-регуляторных элементов, связывающихся с РНК-связывающими белками. Так, в них локализованы такие элементы, как IRES, uORF, ARE, последовательность Шайна — Дальгарно, рибопереключатель и другие.

Этапы процесса трансляции

Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Механизм. Синтез белка является основой жизнедеятельности клетки. Для осуществления этого процесса в клетках всех без исключения организмов имеются специальные органеллы — рибосомы. Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеидные комплексы, построенные из 2 субъединиц: большой и малой. Функция рибосом заключается в узнавании трёхбуквенных (трехнуклеотидных) кодонов мРНК, сопоставлении им соответствующих антикодонов тРНК, несущих аминокислоты, и присоединении этих аминокислот к растущей белковой цепи. Двигаясь вдоль молекулы мРНК, рибосома синтезирует белок в соответствии с информацией, заложенной в молекуле мРНК. Для узнавания аминокислот в клетке имеются специальные «адаптеры», молекулы транспортной РНК (тРНК). Эти молекулы, имеющие форму клеверного листа, имеют участок (антикодон), комплементарный кодону мРНК, а также другой участок, к которому присоединяется аминокислота, соответствующая этому кодону. Присоединение аминокислот к тРНК осуществляется в энерго-зависимой реакции ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами, а получившаяся молекула называется аминоацил-тРНК. Таким образом, специфичность трансляции определяется взаимодействием между кодоном мРНК и антикодоном тРНК, а также специфичностью аминоацил-тРНК-синтетаз, присоединяющих аминокислоты строго к соответствующим им тРНК (например, кодону ГГУ будет соответствовать тРНК, содержащая антикодон ЦЦА, а к этой тРНК будет присоединяться только аминокислота глицин). Механизмы трансляции прокариот и эукариот существенно отличаются, поэтому многие вещества, подавляющие прокариотическую трансляцию, в значительно меньшей степени действуют на трансляцию высших организмов, что позволяет использовать их в медицинской практике как антибактериальные средства безопасные для организма млекопитающих. Процесс трансляции разделяют на: инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза; элонгацию — собственно синтез белка; терминацию — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта; считывание. Поскольку каждый кодон содержит три нуклеотида, один и тот же генетический текст можно прочитать тремя разными способами (начиная с первого, второго и третьего нуклеотидов), то есть в трех разных рамках считывания. За некоторыми интересными исключениями, значимой является информация, закодированная только в одной рамке считывания. По этой причине крайне важным для синтеза белка рибосомой является её правильное позиционирование на стартовом АУГ-кодоне — инициация трансляции. Инициация. Синтез белка в большинстве случаев начинается с АУГ-кодона, кодирующего метионин. Этот кодон обычно называют стартовым или инициаторным. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной аминоацил-тРНК. Для инициации трансляции необходимо также наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона (последовательность Шайна — Дальгарно у прокариот и последовательность Козак у эукариот). Немаловажная роль в защите 5'-конца мРНК принадлежит 5'-кэпу. Существование последовательности, отличающей стартовый АУГ от внутренних совершенно необходимо, так как в противном случае инициация синтеза белка происходила бы хаотично на всех АУГ-кодонах. Механизмы инициации трансляции у про- и эукариот существенно отличаются: прокариотические рибосомы потенциально способны находить стартовый АУГ и инициировать синтез на любых участках мРНК, в то время как эукариотические рибосомы обычно присоединяются к мРНК в области кэпа и сканируют её в поисках стартового кодона. Элонгация.В процессе наращивания полипептидной цепи принимают участие два белковых фактора элонгации. Первый (EF1a у эукариот, EF-Tu — у прокариот) переносит аминоацилированную («заряженную» аминокислотой) тРНК в А (аминоацил)-сайт рибосомы. Рибосома катализирует перенос пептида, связанного с тРНК в Р-сайте, в А-сайт и образование пептидной связи с находящимся там аминокислотным остатком. Таким образом растущий пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Затем второй белок (EF2 у эукариот, EF-G — у прокариот) катализирует так называемую транслокацию. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК на один триплет (примерно 20 ангстрем), в результате которого пептидил-тРНК оказывается вновь в Р-сайте, а «пустая» тРНК из P-сайта переходит в Е-сайт (от слова exit).тРНК из E-сайта диссоциирует спонтанно, после чего рибосома готова к новому циклу элонгации. Терминация — окончание синтеза белка, осуществляется, когда в А-сайте рибосомы оказывается один из стоп- кодонов — УАГ, УАА, УГА. Из-за отсутствия тРНК, соответствующих этим кодонам, пептидил-тРНК остаётся связанной с Р-сайтом рибосомы. Здесь в действие вступают специфические белки RF1 или RF2, которые катализируют отсоединение полипептидной цепи от мРНК, а также RF3, который вызывает диссоциацию мРНК из рибосомы. RF1 узнаёт в А-участке УАА или УАГ; RF-2 — УАА или УГА. С УАА терминация эффективнее, чем с другими стоп-кодонами

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: