БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 6. ОБМІН І ФУНКЦІЇ АМІНОКИСЛОТ. БІОСИНТЕЗ БІЛКА

6.10.Біосинтез білка

6.10.8. Енергетичне забезпечення процесу трансляції.Інгібітори синтезу білка

Енергетичний баланс трансляції свідчить про витрати великої кількості вільної енергії. При формуванні аміноацил-тРНК, а також під час процесів корекції при активації амінокислот використовуються макроергічні зв'язки АТФ, на етапах ініціації, елонгації та термінації відбувається розщеплення ГТФ до ГДФ і Фн. За А. Ленінджером, на біосинтез одного пептидного зв'язку витрачається 122 кДж/моль, тоді як стандартна енергія гідролізу пептидного зв'язку становить 21 кДж/моль. Цей надлишок енергії забезпечує високу точність і надійність процесу біологічної трансляції генетичного коду в послідовність амінокислот у молекулі білка.

Полірибосоми. Трансляція ланцюга мРНК відбувається від 5'- до З'-кінця, при цьому до вивільненого 5'-кінця може приєднуватись нова рибосома й починається синтез ще одного поліпе- птидного ланцюга. Рибосоми, які одночасно синтезують білки на одній мРНК, утворюють комплекси, які називаються полісомами (полірибосомами). Рибосоми розташовані на матриці з інтервалом приблизно 100 нуклеотидів. Існування системи полірибосом значно підвищує ефективність використання мРНК.

Інгібітори білкового синтезу. Функціонування процесів, пов'язаних із матричними синтезами, часто вивчається за допомогою інгібіторів тих чи інших етапів. Є ряд специфічних інгібіторів, головним чином антибіотиків, які блокують вибірково або прокаріотичні, або еукаріотичні синтези РНК чи білка. Багато ефективних антибіотиків (лікарських препаратів) створюються переважного з урахуванням їхнього впливу на систему прокаріотичного синтезу.

Тетрацикліни інгібують на рівні центроспецифічної взаємодії на рибосомі, а саме блокують процеси кодонзалежного зв'язування аміноацил-тРНК з А-центром бактеріальної 70Sрибосоми (30S субодиницею), тим самим порушуючи елонгацію поліпептидного ланцюга.

Існують інгібітори, що пригнічують в основному взаємодію аміноацил-тРНК із рибосомою шляхом блокування факторзв'язу- вальних центрів на 50S і 60S субодиницях. Типовим представником таких інгібіторів є антибіотик сіоміцин.

Антибіотик фусідова кислота є специфічним інгібітором транс- локації. Він не діє безпосередньо на рибосому, а зв'язується з білковим фактором ЕР-G, підвищує спорідненість останнього до фак- тор-зв'язувального центру 50S субодиниці й залишається там після транслокації й гідролізу ГТФ. Отже, фусідова кислота інгібує подальше надходження та зв'язування аміноацил-тРНК в А-центрі.

Хлорсмфенікол блокує петидилтрансферазну реакцію в рибосомі.

Стрептоміцин інгібує ініціацію, заважаючи переходу від утворення ініціаторного комплексу до функціонування активної транслюючої рибосоми.

Пуроміцин, який за своєю структурою нагадує З'-кінець аміноацил-тРНК, стимулює обрив синтезу ланцюга й передчасну термінацію трансляції, оскільки пептидилпуроміцин не містить триплету антикодону й не може брати участь у транслокації.

Актиноміцин Д інгібує синтез на рівні роботи РНК-полімерази.

Циклогексимід блокує реакцію транслокації на рибосомах.

До класу інгібіторів можна віднести віруси, оскільки в інфікованих клітинах зупиняється синтез нуклеїнових кислот і білків хазяїна. Токсини інгібують синтетичні процеси як на рівні транскрипції (α-аманітин), так і трансляції - рицин, дифтерійний токсин. Останній розщеплюється на два фрагменти, один із яких каталізує реакцію АДФ-рибозилювання фактора елонгації еукаріотів eEF-2, що приводить до його інактивації та порушення процесу транслокації. З дією цього токсину пов'язані основні симптоми дифтерії. Інгібіторами є й інтерферони, оскільки вони пригнічують синтез білків, необхідних для реплікації вірусів за рахунок як активації рибонуклеаз, так і стимуляції синтезу про- теїнкіназ, які, фосфорилюючи α-субодиницю eIEF-2, інактивують його й тим самим блокують ініціацію трансляції.

Нині досліджено багато представників різних класів інгібіторів білкового синтезу, завдяки чому було встановлено ряд принципових моментів у функціонуванні певних ланок складного механізму трансляції.