Весовое соотношение РНКЕ:белок в рибосомах прокариот составляет 2:1.

Прокариотический и эукариотический типы рибосом.

РИБОСОМЫ

В клетках эукариот синтез белка идет преимущественно в рибосомах эндоплазматической сети (шороховатой) + рибосомы цитоплазмы.

В клетках бактерий рибосомы рассредоточены по всей протоплазме, и их число достигает ~10 на одну клетку.

Цитоплазма недифференцированных быстро растущих эмбриональных клеток эукариот также содержит преимущественно свободные рибосомы.

Определенное число белков синтезируется также в ядре, в митохондриях и хлоропластах растений. В митохондриях выявлены рибосомы, которые несколько отличаются от обычных (цитоплазматических) рибосом по размеру. Так, митохондриальные рибосомы грибов имеют коэффициент седиментации 75S, а митохондриальные «минирибосомы» млекопитающих — 55S.

Цитоплазматические рибосомы эукариот и рибосомы прокариот очень сходны по структуре. Каждая их них состоит из двух субчастиц — большой и малой. Основу (каркас) каждой субчастицы составляют молекулы рибосомальных РНК, вокруг которых в определенном числе и порядке группируются белки малой (S-белки) и большой (L-белки) субъчастицы рибосомы. Сравнение структурных компонентов про- и эукариотических рибосом приведено на рис. 153 (Коничев). Сл.8.

Рис. 153. Белки рибосомы в определенном порядке группируются вокруг молекулы рРНк; (по А. С. Спирину, 1986) Сл.7. Изображены две проекции расположения 21 белка (Sбелки) вокруг Y-образной молекулы 16S рРНК в 30Sсубчастице рибосомы бактерий

В цитоплазме эукариот содержатся несколько более крупные 80S рибосомы, у которых соотношение РНК : белок близко к 1:1. В их составе обнаружены ионы Mg2+ и Са2+, а также небольшое количество полиаминов.

[Структура рибосом. Наиболее детально изучена структура 70S рибосом бактерий (Е. coli). В составе малой (30S) субчастицы рибосом различают определенные доли, называемые «головкой», «телом» и боковой выступ, или платформа (рис. 155,сл.9). Большая (50S) субчастица содержит три выступа, или протуберанца: центральный протуберанец (головка) и два боковых, среди которых различают «L7/L12 — стержень» («палец») и расположенные по другую сторону от головки «L1-ребро» (или боковая доля). В названии этих выступов отражена локализация в них соответствующих белков большой субчастицы (L-белков).

В последние годы в 30S-субчастице идентифицированы «канал» и выступ («шпора»). Имеющиеся в рибосоме углубления («канал», «туннель» и др.), вероятно, используются для выхода синтезированного полипептида.

рис. 155. Схема строения рибосомы бактерий (по А.С.Спирину, 1986): А — заштрихованная область показывает расположение мРНК-связывающего участка на 305-субчастице (изображена на первом плане). SOS-субчастица изображена на втором плане; Б — электронные микрофотографии рибосом бактерий

Функциональные центры рибосом. мРНК, пептидил-РНК (синтезированный на данный момент пептид, связанный с тРНК) и очередная амнноацил-тРНК.

Собственно процесс трансляции начинается со сборки ак­тивной рибосомы, что обозначается как инициация трансляции. Эта сборка происходит строго упорядоченным образом, что обеспечивается функциональными центрами рибосом.

Эти центры находятся на контактирующих поверхностях обеих субъединиц рибосомы.

Соответственно, на контактирующих поверхностях имеют­ся центры связывания мРНК, пептидил-тРНК (синтезированный на данный момент пептид, связанный с тРНК) и очередная амино- ацил-тРНК, а также центры, ката­лизирующие образование пептидной связи и постепенное перемещение рибосомы относительно мРНК.

Таким образом, рибосома в собранном виде является фактически су­перферментом. Действительно, как н обычные ферменты, она

– во-первых, правильно ориентирует участников процесса друг относительно друга;

– во-вторых, катализирует определенные ренакции между ними

В собранной рибосоме различают:

а) Центр связывания мРНК (М-центр). Он образован участком 18SрРНК, который комплементарен на протяжении 5-9 нуклеотидов 5'-нетранслируемому фрагменту мРНК.

б) Пептидильиый центр (П-центр). В начале процесса тран-
сляции с ним связывается инициирующая аа-тРНК. У эукариот инициирующий кодон всех мРНК всегда кодирует метионин. Поэтому инициирующей аа-тРНК является одна из двух метиониновых аа-тРНК, отмечаемая нижним индексом i: Мет тРНКi^Met.

На последующих стадиях трансляции в П-центре нахо­дится пептидил-тРНК, содержащая уже синтезированную часть пептидной цепи.

Иногда говорят также о Е-центре (от «exit» — выход), куда перемещается тРНК, потерявшая связь с пептидилом, перед тем, как покинуть рибосому.

в) Аминокислотный центр (А-центр) место связывания
очередной аа-тРНК.

г) Пептидилтрансферазный центр (ПТФ-
центр): он катализирует перенос пептидила из состава пепти-
дил-тРНК на поступившую в А-центр очередную аа-тРНК.
При этом образуется еще одна пептидная связь н пептиднл удли-
няется на одну аминокислоту.

Как в А-, так и в П-центре антикодоновая петля соответ­ствующей тРНК (аа-тРНК илн пептидил-тРНК), очевидно, обра­щена к М-центру (взаимодействуя с мРНК), а акцепторная петля с аминоацилом или пептидилом — к ПТФ-центру.

Итого — 4 основных центра. Из них в малой субъединице расположен М-центр, а также основная часть А-центра и небольшая часть Р-центра.

На контактирующей поверхности большой субъединицы расположены остальные части П- и А-центров. В случае П-центра – это его основная часть, а в случае А-центра – участок связывания акцепторной петлм аа-тРНК с аминокислотным радикалом; остальная и большая часть аа-тРНК связываетися с малой субъединицей.

Большой субъединице принадлежит также ПТФ-центр.

В ходе трансляции в процессе продвижения по мРНК рибосомальные субчастицы контактируют друг с другом и с мРНК. Так, установлено, в частности, что стержень («палец») большой субчастицы обладает способностью «обнимать» малую субчастицу после присоединения GTP-связывающих белковых факторов трансляции. Структура всех белков бактериальных рибосом в настоящее время досконально изучена.]

Рибосомальные РНК, составляющие более половины массы рибосомы, имеют весьма сложную пространственную организацию и выполняют, по современным представлениям, ведущую роль в биосинтезе белка. При некоторых отличиях структуры больших (16— 18S и 23 —28S) и малых (5S) рРНК в целом весьма сходны у разных организмов, что говорит об универсальном характере и ключевой роли этих молекул в функционировании рибосом. В состав рибосом входит также значительное количество белков, аминокислотные последовательности которых в эволюции менялись значительно сильнее, чем структура рРНК.

Вторичная структура рРНК характеризуется спирализацией самой на себя полирибонуклеотидной цепи. В составе этих молекул выявлены особые участки - домены, которые затем укладываются в более компактные структуры высшего порядка. (рис.57. Коничев)

Как прокариотические, так и эукариотические рибосомы содержат по одной высокополимерной РНК на каждую субчастицу и одну низкомолекулярную (5S РНК) в составе большой субчастицы.