61

36.    Rola modyfikacji potranskrypcyjnych w kierowaniu białek

W komórkach zwierzęcych wiele białek jest syntetyzowanych na jednej matrycy mRNA jako cząsteczka prekursorowa, która następnie musi być zmodyfikowana tak, aby powstało aktywne białko. Przykładem i prototypem jest insulina, która jest białkiem małocząsteczkowym, posiadającym dwa łańcuchy polipeptydowe zawierające międzycząsteczkowe i wewnątrzcząsteczkowe mostki disiarczkowe. Cząsteczka insuliny jest syntetyzowana jako jednołańcuchowy prekursor, czyli prohormon, który fałduje się, umożliwiając powstanie mostka disiarczkowego. Następnie swoista proteaza wycina segment, który łączy dwa łańcuchy, tworząc funkcjonalną cząsteczkę insuliny. Wiele innych peptydów jest syntetyzowanych jako proproteiny, które, zanim osiągną biologiczną aktywność, wymagają modyfikacji. Liczne potranslacyjne modyfikacje obejmują usunięcie reszt aminokwasów z końca aminowego, co zachodzi przez działanie swoistych aminopeptydaz. Kolagen, białko występujące w wielkiej ilości w przestrzeniach pozakomórkowych u wyższych eukariontów, jest syntetyzowany jako prokolagen. Trzy cząsteczki polipeptydu prokolagenu, częstu nie mające identycznej sekwencji, układają się podłużnie, a proces ten zależy od obecności swoistych peptydów na końcu aminowym. Następnie swoiste enzymy przeprowadzają hydroksylację i oksydację swoistych reszt aminokwasowych w obrębie cząsteczek prokolagenu w celu wytworzenia wiązań poprzecznych powodujących większą stabilność. Peptydy w końcu aminowym są odcięte od cząsteczki i w ten sposób tworzy się produkt końcowy - mocna, nierozpuszczalna cząsteczka kolagenu. Znane są również inne potranslacyjne modyfikacje białek. Na przykład częste są modyfikacje przez acetylację, fosforyiację i glukozylację.

37.    Różnice w procesie translacji u Eucaryota i Procaryota

a)    Eukariotyczne rybosomy są większe. Składają się z dużej podjednostki 40S, które razem tworzą rybosom 80S o masie 4200 kDa. Prokariotyczny rybosom 70S ma masę 2700 kDA. Podjednostka 40S zawiera rRNA 18S, homologiczny do prokariotycznego rRNA 16S. Podjednostka 60S zawiera trzy rodzaje RNA: 55 i 28S będące odpowiednikami prokariotycznych RNA 5S i 23S oraz RNA 58S, występujący tylko u Eucaryota.

b)    Inicjatorowy tRNA - u eukariontów aminokwasem rozpoczynającym syntezę białka jest metionina, a nie N-formylometionina. Tak jak w organizmach prokariotycznych, specjalny tRNA bierze udział w inicjacji syntezy białka. Ten aminoacylo-tRNA nazywany jest Met-tRNA_f lub Met-tRNA.

c)    Sygnał startu - kodonem inicjującym syntezę białka u eukariontów jest zawsze AUG. Eucaryota, w przeciwieństwie do Procaryota, nie zawierają sekwencji bogatej w puryny na końcu 5’ mRNA, by odróżnić kodon inicjujący AUG od wewnętrznych kodonów metioninowych. Zwykle kodon AUG najbliższy końca 5’ mRNA jest wybierany jako kodon inicjacjujący syntezę białka. Podjednostka rybosoomowa 40S przyłącza się do kapu na końcu 5’ eukariotycznego mRNA i szuka kodonu AUG systematycznie posuwając się w kierunku 3’ mRNA. Proces poszukiwania w eukariotycznej syntezie białka odbywa się na koszt hydrolizy GTP. Parowanie się antykodonu Met-tRNAi z kodonem AUG na mRNA sygnalizuje, że cel został odnaleziony. Eukariotyczny mRNA ma jedno miejsce inicjacji syntezy białka, koduje więc tylko jedno białko. Prokariotyczny mRNA przeciwnie, ma wiele miejsc inicjacji syntezy białka i może służyć jako matryca do syntezy kilku białek.

d)    Kompleks inicjujący - eukarionty zawierają znacznie więcej czynników inicjujących syntezę białka niż prokarionty, a ich współdziałanie jest znacznie bardziej zawiłe. Znamy 9 eukariotycznych czynników inicjujących elF, a niektóre z nich składają się z wielu podjednostek. Czyńnik elF - 2 (1000 kDa) związany z GTP doprowadza do podjednostki 40S inicjatorowy tRNA. Do kapu na końcu 5’ mRNA przyłączają się specyficzne białka - CBP. W przyłączaniu tych białek bierze udział elF - 3, który następnie odszukuje kodon AUG będący w najbliższym sąsiedztwie końca 5’ mRNA. Czynniki elF jest ATP-azą dostarczającą energii do tych poszukiwań. Czynnik inicjatorowy elF - 5 - po sprowaniu się z Met-tRNA z kodonem inicjującym AUG indukuje uwolnienie czynników elF - 2 i elF - 3, hydrolizując GTP związane z elF - 2 .

61