Порядок привлечения аминокислот в полипептидной цепи, образующейся при белковом синтезе
, зависит только от взаимодействий между нуклеиновыми кислотами кодоном и антикодоном; аминокислота, которую несет тРНК, никоим образом не распознается рибосомой. Итак, акцептования определенной аминокислоты молекулой тРНК соответствующего типа (и только соответствующего) является одним из важнейших моментов белкового синтеза: от точности процесса акцепта будет зависеть и точность синтеза белка в целом.
Процесс присоединения аминокислот к тРНК катализируется аминоацил-тРНК-синтетазы (АРСаза, aaRS? Aminoacyl-tRNA-Synthetase). Каждая из 20 типов (по количеству аминокислот) этих ферментов катализирует две химические реакции (рис. 8.3):
• На первой стадии происходит так называемое активации аминокислоты? ее присоединения к АМР с образованием аминоациладенилату, когда пирофосфат (гг) в составе АТР заменяется на аминокислоту (аа). Включение аминокислоты сопровождается снижением свободной энергии, но при этом значительная часть свободной энергии? Освобождается? при отщепленным пирофосфата от АТР, экономится в форме аминоациладенилату? молекулы, гидролиз которого также сопровождается большим энергетическим эффектом. Молекула АТР, который используется на этапе запуска аминокислоты,? единственный источник энергии для будущего синтеза пептидной связи на рибосоме.
• Аминоациладенилат образует промежуточный комплекс с активным центром фермента и эффективно атакует ОН-группу рибозы 3'-концевого аденозина тРНК (3'-или 2'-ОН группу зависимости от класса АРСазы): происходит перенос аминокислоты на тРНК. После диссоциации от АРСазы в составе аа-тРНК имеет место спонтанное обмен аминокислоты между двумя ОН-группами рибозы, при связывании с рибосомой аминокислота фиксируется на 3'-ОН группе. Аа-тРНК? также? макроэргические? состав: разрушение связи между аминокислотой и тРНК является энергетически выгодным, что и обеспечивает образование пептидной связи на рибосоме. Итак, АРСазы не только привлекают аминокислоты к белкового синтеза, присоединяя их к тРНК, но и обеспечивают сбережения свободной энергии, необходимой для присоединения аминокислоты к полипептидной цепи.
Двадцать типов АРСаз, между которыми нет почти ничего общего на уровне первичной структуры, можно разделить на два класса, по десять в каждом (табл. 8.2). Это всегда мультидоменные белки со сложной структурой (рис. 8.4), что обусловлено разнообразием функций? необходимостью специфически связать три субстраты и катализировать две химические реакции.
Кроме того, эукариотические АРСазы различных типов взаимодействуют между собой и с мембраной эндоплазматического ретикулума, образуя так называемую Кодос, расположенной поблизости от рибосом. Мультисубодинични АРСазы (гомодимера, гомотетрамеры или гетеротетрамеры) содержат два идентичных набора активных центров и сайтов связывания.