http://addurl.nu Verification: 2eb47d17cfb1428b Your SEO optimized title page contents
آخرین خبرها
خانه / دانش آموز / آموزشی(دانش آموزان) / بیوسنتز پروتئین یا ترجمه (Translation mRNA)- زیست آموزان

بیوسنتز پروتئین یا ترجمه (Translation mRNA)- زیست آموزان

 بیوسنتز پروتئین یا ترجمه (Translation mRNA)

زیست آموزان- در این مقاله سعی شده هر آنچه دانشجویان و دانش آموزان میبایست از ترجمه پروتئینها بدانند، گنجانده و مورد استفاده همه از جمله پژوهشگران قرار گیرد. به امید موفقیت شما عزیزان.

علی اسکندری مدیر گروه زیست آموزان

فرآیندی است که طی آن اطلاعات موجود در mRNA برای ساخت پروتئین مورد استفاده قرار می‌گیرد. به بیوسنتز پروتئین ترجمه نیز گفته می‌شود. زیرا در طی این فرایند اطلاعات از زبان چهار حرفی موجود در اسیدهای نوکلئیک به زبان ۲۰ حرفی پروتئینی ترجمه می‌شوند. فرآیند ترجمه به عوامل متعددی نیاز دارد. پس از ساخته شدن پروتئین‌ها، بلوغ و پردازش آنها از طریق تغییراتی که روی آنها صورت می‌گیرد انجام می‌شود. به کمک این تغییرات ساختمان و عمل پروتئین‌ها تغییر می‌یابد. تنظیم سرعت ساخت پروتئین‌ها به دو صورت کلی و اختصاصی انجام می‌شود و در نهایت نیز وقتی نیازی به وجود پروتئین نباشد، در اثر کاتابولیسم، آنها را تجزیه می‌کند ، از اسیدهای آمینه آنها برای ساخت پروتئینهای دیگر استفاده می‌کند. سلول‌ها از نظر سنتز پروتئین متفاوت از یکدیگرند، به گونه‌ای که در گلبول‌های قرمز کاملا تمایز یافته،که فاقد هسته بوده  بیوسنتز پروتئین صورت نمی‌گیرد. در سایر سلول‌ها برای حفظ غلظت آنزیم و سایر پروتئین‌ها ، مقدار زیادی پروتئین سنتز می‌شود.

عوامل لازم برای ترجمه

۱- الگو (mRNA)

۲- مصالح ساختمانی

۳- آنزیم‌ها

۴- انرژی

۵- فاکتورهای پروتئینی

۶- tRNA

۷- ریبوزوم‌ها

الگو کد ژنتیکی (Genetic Code)

اطلاعات سلولی به شکل توالی خطی و نوکلئوتیدها در DNA ذخیره می‌شوند که مشابه قرار گرفتن حروف الفبا در کنار هم و ساختن کلمات مختلف است. زبان DNA – چهار حرف دارد که دو حرف آن بازهای پورینی (آدنین و گوانین) و دو حرف دیگر بازهای پیریمیدینی (ستوزین و تیمین) هستند. mRNA رونویسی شده از روی DNA نیز یک زبان چهار حرفی دارد. ولی با این تفاوت که در آن به جای باز تیمین، باز اوراسیل وجود دارد. به این ترتیب ملاحظه می‌شود زبان DNA و RNA عمدتا یکسان هستند ولی از آنجا که اطلاعات ژنتیکی باید به زبانی (پروتئین) ترجمه شوند که دارای بیست حرف الفبا (اسید آمینه) است. این ترجمه موضوع پیچیده‌ای است که به عوامل متعددی نیاز دارد. قبل از همه بهتر است ببینیم که مسئله انطباق حرف الفبایی دو زبان متفاوت چگونه حل شده است. درواقع از آنجا که برای هریک از اسیدهای آمینه بایستی حداقل یک رمز (کدون) وجود داشته باشد، بنابراین کدون های موجود در mRNA از گروه های سه بازی تشکیل شده اند. باتوجه به چهار نوع نوکلئوتید، به طور کلی (۶۴)۴۳ نوع ترکیب سه حرفی وجود دارند که از بین آنها، ۶۱ نوع رمز ۲۰ اسید آمینه و سه کدون باقیمانده (UAG, UGA, UAA) که به نام «کدون های خاتمه دهنده» نامیده می‌شوند، مسئول خاتمه ترجمه هستند.

به کدون های مربوط به اسیدهای آمینه «با معنی» (Sense) و به کدون های خاتمه دهنده «بی معنی» (Nonsense) نیز گفته می‌شود. از آنجا که ۶۱ نوع کدون مربوط به ۲۰ نوع اسید آمینه است، بیشتر اسیدهای آمینه دارای چند کدون هستند. متیونین و تریپتوفان دارای یک کدون و آرژنین و لوسین و سرین هریک دارای ۶ کدون هستند. به چند کدونی که مربوط به رمز یک اسید آمینه باشند در اصطلاح «کدون های مترادف» (Synoymous codons) گفته می‌شود. تفاوت‌ کدون‌های مترادف عمدتا در باز سوم (باز ۳’) آنها است. به این خاصیت، چند رمزینگی (Degenerate code) گفته می‌شود. به جز چند مورد استثنا (از قبیل اختلاف چند کدون باکتریایی و میتوکندریایی با کدون‌های هسته‌ای در یک جاندار) کدون‌های ژنتیکی عمدتا در تمام موجودات یکسان هستند.

مصالح ساختمانی پروتئینها:

اسیدهای آمینه واحدهای سازنده پروتئینها هستند و برای آن که در ساختمان پروتئین قرار بگیرند باید به tRNA های اختصاصی خود وصل شوند. به این عمل فعال شدن اسیدهای آمینه گفته می‌شود.

فعال شدن اسیدهای آمینه

پیام mRNA پس از اتصال آن به ریبوزوم توسط tRNA ها خوانده می‌شود. tRNA ها درواقع مولکول های آداپتوری (Adaptor molecules) هستند که هریک مختص یک نوع اسید آمینه هستند که با پیوند کووالان به آنها متصل شده‌اند. این اتصال توسط آنزیم «tRNA آمینواسیل سنتتاز» (tRNA- aminoacyl synthetase) صورت می‌گیرد. یک اسید آمینه ممکن است دارای یک یا بیشتر tRNA باشد. آنزیم‌های آمینواسیل tRNA سنتتازها، اسید آمینه را به انتهایی ۳’ مولکول tRNA متصل می‌کند. برای هر اسید آمینه حداقل یک و گاهی اوقات دو آنزیم آمینواسیل tRNA سنتتاز وجود دارد. این آنزیم ها در اتصال اسید آمینه به tRNA بسیار اختصاصی عمل می‌کنند. اتصال اسیدهای آمینه به tRNA طی سه مرحله انجام می‌گیرد.

۱- ابتدا اسید آمینه با استفاده از ATP فعال می‌شود (واکنش ۱). سپس tRNA وارد عمل شده AMP را از اسید آمینه جدا و خود به آن وصل می‌شود. در مرحله سوم گروه پیروفسفات PPi تجزیه می‌شود تا واکنش شماره ۳ به صورت یک طرفه انجام شود. مجموع مراحل فوق را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

+ PPi aa – + ATP ————à AMP aa                                            واکنش (۱)

    +  AMP  aa – tRNA ————à AMP  +  tRNA – aa                                           واکنش (۲)

                                              واکنش (۳)

+ AMP + 2Pi +  ATP+  tRNA  ————àtRNA- aa aa                                             واکنش کلی

واکنش کدون – آنتی کدون (Codon-anticodon interaction)

خواندن  mRNA از جهت صورت می‌گیرد و جفت شدن بازهای mRNA و tRNA به صورت موازی و مختلف الجهت (Antiparallel) انجام می‌شود. به طور کلی برای هریک از کدون‌های mRNA یک نوع tRNA وجود دارد.

فرضیه وابل (Wobble hypothesis)

برطبق این فرضیه اگر نوکلئوتیدهای mRNA در جهت  خوانده شوند، نوکلئوتید سوم (انتهای ۳’) هر کدون می‌تواند با نوکلئوتید اول آنتی کدون (انتهای ۵’) مربوط جفت شود. همان‌گونه که قبلا گفته شد، تفاوت کدون‌های مترادف که مربوط به یک نوع اسید آمینه هستند، درمورد نوکلئوتید سوم آنهاست. اتصال این نوکلئوتید با اولین نوکلئوتید آنتی کدون خیلی دقیق صورت نمی‌گیرد. به عبارت دیگر یک tRNA می‌تواند به بیش از یک نوع کدون مربوط به یک اسید آمینه متصل شود. چنین عدم دقت ظاهری در اتصال نوکلئوتید اول tRNA «وابل» نامیده می‌شود.

آنزیم‌ها

علاوه بر بیست نوع آنزیم آمینوآسیل tRNA سنتتاز، که مسئول فعال سازی اسیدهای آمینه هستند، دو نوع فعالیت آنزیمی زیر در سنتز پروتئین وجود دارد.

پپتیدیل ترانسفراز: این فعالیت آنزیمی درواقع حاصل عملکرد متقابل RNA ریبوزومی زیر واحد بزرگ و پروتئین‌های ریبوزومی است. درواقع این آنزیم نوعی ریبوزیم است که باعث ایجاد پیوند پپتیدی بین اسیدهای آمینه متصل به tRNA های موجود در جایگاه P و A می‌شود.

پپتیدیل ترانس لوکاز: این فعالیت آنزیمی هم وابسته به وجود RNA ریبوزومی و پروتئین‌های ریبوزومی (ریبوزیم) است. پپتیدیل لوکاز باعث جابجایی tRNA موجود در جایگاه A به جایگاه P می‌شود. عمل این آنزیم با مصرف GTP صورت می‌گیرد. به همین جهت به آن فاکتور G نیز گفته می‌شود. بعدا خواهیم دید سمومی مانند سم سیاه سرفه و دیفتری باعث کار افتادن این آنزیم می‌شوند.

انرژی

انرژی مورد استفاده در سنتز پروتئین‌ها از دو منبع GTP, ATP تأمین می‌شود.

tRNA ها

ساختمان tRNA هادر ترم اول توضیح داده شده است. . اجزای سازنده tRNAها  و نقش هر یک از آنها در نمودار زیر آمده است.

ریبوزوم

ساختمان کلی ریبوزوم در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها شباهت اساسی دارد و از دو زیر واحد کوچک و بزرگ ساخته شده‌اند. هریک از زیر واحدها از دو بخش پروتئینی و RNA ریبوزومی ساخته شده است که دارای نقش های ساختمانی و آنزیمی می‌باشند. ریبوزوم درواقع جایگاه سنتز پروتئین است و امکان برقراری ارتباط بین کدون‌های موجود در mRNA را با آنتی کدون‌های موجود در tRNA فراهم می‌کند. همچنین با داشتن دو فعالیت آنزیمی باعث ایجاد پیوند پپتیدی و طویل شدن رشته‌های پلی پپتیدی در حال ساخت می‌شود. اجزای سازنده ریبوزوم ها  و نقش هر یک از آنها در نمودار زیر آمده است.

 

فاکتورهای پروتئینی

به عوامل پروتئینی گفته می‌شود که در هریک از مراحل مختلف شروع، ادامه و خاتمه سنتز پروتئین شرکت می‌کنند. این فاکتورها برحسب مرحله‌ای که وارد آن می‌شوند به نام فاکتورهای شروع (IF) ادامه (EF) و خاتمه (RF) نامیده می‌شوند. تنوع فاکتورهای مختلف پروتئینی در یوکاریوت‌ها بیسار بیشتر از پروکاریوت‌ها است. به این ترتیب امکان تنظیم دقیق تر سنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها وجود دارد.

مراحل سنتز پروتئین

باوجود تفاوت های کوچک، به طور کلی مراحل سنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها بسیار شبیه به یکدیگر و شامل مراحل زیر است:

۱- مرحله شروع

۲- مرحله ادامه یا مرحله طویل شدن

۳- مرحله خاتمه

۴- مرحله پردازش

بیوسنتز پروتئین در پروکاریوت‌ها

۱- مرحله شروع

الف) تشکیل کمپلکس آغازگر S 30 اولین واقعه برای سنتز پروتئین محسوب می‌شود.

تشکیل این کمپلکس به موارد ذیل نیاز دارد:

یک رشته  mRNA :    mRNA پروکاریوت‌ها عمدتا پلی سیسترونی است یعنی دارای چندین کدون شروع است که به هریک از آنها یک ریبوزوم می‌تواند متصل گردد و ترجمه را انجام دهد.

فاکتورهای شروع (IF, IF2 , IF1)

GTP

زیر واحد s 30 ریبوزومی

– tRNA حامل فرمیل متیونین (N-Fomyl methionyl – tRNA = fmet-tRNA)

این tRNA با وجودی که آنتی کدون مشابه tRNA متیونین دارد ولی متمایز از آن است. قرار گرفتن فرمیل متیونین بر روی tRNA مربوط به آن طی دو مرحله انجام می‌شود:

۱- آنزیم آمینوآسیل tRNA سنتتاز متیونین را به tRNAfmet متصل می‌کند.

۲- سپس آنزیم ترانس فرمیلاز (Transformylase) یک گروه فرمیل را از N10 فرمیل – تتراهیدروفولات (THF) به گروه آمین متیونین اضافه می‌کند.

ب) مراحل تشکیل کمپلکس آغازگر s 30 به شرح زیر است:

۱- زیر واحد s 30 همراه با    IF1 و  IF به مکان ویژه‌ای از mRNA وصل می‌شود. در این حالت توالی غنی از بازهای پورینی (AGG AGGU) که تحت عنوان توالی «شاین – دالگارنو» (Shine-Dalgarno sequence) نامیده می‌شود، با توالی پیریمیدنی مکمل خود در s 16 rRNA جفت می‌شود.در این وضعیت کدون آغاز گر AUG در موقعیت مناسبی از زیر واحد s 30 وصل می‌شود و آنتی کدون فرمیل متیونیل tRNA  که به IF2وصل است در جایگاه P قرار می‌گیرد به این مجموعه کمپلکس آغازگر s 30  گفته می شود. سپس هر سه  IF از کمپلکس آغازگر s 30  جدا شده بنابراین  زیر واحد S 50 به آن وصل می‌شود. به این ترتیب کمپلکس آغازگر S 70 ایجاد می‌گردد.

همانگونه که قبلا گفته شد در ریبوزوم ، دو جایگاه برای قرار گرفتن آمینوآسیل tRNA وجود دارد که تحت عنوان «جایگاه P» (Peptide site) و جایگاه «A» (Amino acid site) نامیده می‌شوند.

فرمیل میتونیل tRNA. به طور کلی به استثناء فرمیل متیونین  tRNA   که در جایگاه P قرار می‌گیرد ، سایر tRNA های حامل اسید آمینه در جایگاه A قرار می‌گیرند.

۲– مرحله ادامه (طویل شدن)

عوامل موردنیاز

در طی این مرحله به تدریج tRNA های حامل اسید آمینه که آنتی کدون آنها مکمل با کدون‌های mRNA است که در جایگاه A ظاهر می‌شوند، قرار می‌گیرند. برای انجام این مرحله به دو فاکتور طویل کننده یعنی EF-G, EFT و انواع tRNA های حامل اسید آمینه احتیاج است. EFT خود از دو جزء TU, TS تشکیل شده است. پس از قرار گرفتن اسید آمینه دوم در جایگاه A، گروه کربوکسیل فرمیل متیونین با گروه آمین اسید آمینه دوم به کمک آنزیم پپتیدیل ترانسفراز (Peptidyl transferase) از طریق پیوند پپتیدی به یکدیگر وصل می‌شوند. وجود rRNA 23S در عملکرد آنزیم پپتیدیل ترانسفراز نقش اساسی دارد و در واقع مانند یک ریبوزیم عمل می‌کند. تمامی tRNA هایی که در مرحله طویل شدن عمل می‌کنند و حامل اسیدهای آمینه به جزء فرمیل متیونین هستند برای عمل خود باید به فاکتور GTP, EFT وصل باشند. با ایجاد پیوند پپتیدی tRNAfmet که حالا فاقد اسید آمینه است در جایگاه P و tRNA مربوط به اسید آمینه دوم که حالا حامل یک دی پپتید است در جایگاه A قرار دارند.

مرحله جابجایی (ترانس لوکاسیون)

در مرحله بعد، ریبوزوم به اندازه سه نوکلئوتید ( یک کدون) در جهت  در روی mRNA حرکت می‌کند که در نتیجه آن tRNA حامل دی پپتید به جایگاه P منتقل می‌شود و tRNA اول خارج می‌شود و جایگاه A برای پذیرش آمینو آسیل tRNA بعدی خالی می‌شود. عمل جابه جایی توسط EF-G و با هیدرولیز GTP انجام می‌شود.

خاتمه:

عمل طویل شدن تا رسیدن به کدون خاتمه ادامه می‌یابد. هنگامی که یک کدون ختم در مقابل جایگاه A قرار گیرد، چون هیچکدام از انواع tRNA نمی‌توانند با کدون ‌های ختم جفت شوند، فاکتورهای ختم(releasing factor)  RF1 یا RF2 وارد عمل می‌شوند. فاکتورهای ختم با القای پپتیدیل ترانسفراز موجب هیدرولیز پیوند بین tRNA  و پلی پپتید و در نتیجه آزاد شدن پلی پپتید از جایگاه P می‌شوند و در آخرین مرحله با وارد شدن فاکتور IF3 زیر واحدهای ریبوزومی از یکدیگر جدا می‌شوند.

هدف یابی پروتئین‌های ترشحی و غشائی

بیوسنتز پروتئینهای ترشحی و غشائی بر روی ریبوزوم هایی که در قسمت داخلی غشای سیتوپلاسمی پروکاریوت ها قرار گرفته اند صورت می‌گیرد و شباهت زیادی به بیوسنتز پروتئینهای ترشحی و غشائی یوکاریوت‌ها بر روی ریبوزوم های متصل به شبکه آندوپلاسمی دارد.

بیلان انرژی بیوسنتز پروتئین

تشکیل هر پیوند پپتیدی نیاز به چهار پیوند پر انرژی فسفات دارد. این انرژی صرف اتصال اسید آمینه به tRNA ، عمل شناسایی کدون – آنتی کدون و جا بجایی پپتید از جایگاه A به P می‌شود.

بیوسنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها

مکانیسم بیوسنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها مشابه پروکاریوت‌هاست و اختلافی که بین بیوسنتز آنها مشاهده می‌شود، ناشی از سازمان پیچیده‌تر سلول یوکاریوتی است.

مراحل سنتز

آغاز: مراحل شروع بیوسنتز پروتئینها در یوکاریوت‌ها به شرح زیر است:

الف) تشکیل کمپلکس آغازگر S 40: تشکیل این کمپلکس به موارد ذیل نیاز دارد:

۱- mRNA:  mRNA یوکاریوتها مونوسیترونی بوده و فاقد توالی شاین دالگارنو است ولی دارای یک توالی ترجمه نشدنی است که در انتهای َ۵ آن کلاهک ۷- متیل گوانوزین تری فسفات قرار گرفته است. توالی ترجمه نشدنی عمدتا در تنظیم سرعت رونویسی و کلاهک در حفاظت از انتهای َ۵ mRNA و نیز کمک به اتصال به ریبوزوم نقش دارد.

۲– فاکتورهای آغازگر

حداقل ۱۰ فاکتور آغازگر در یوکاریوت ها شناخته شده که به صورت (Eukaryotic initation factor) eIF نمایش داده می‌شوند.

۳- زیر واحد S 40 ریبوزومی

۴- tRNA (tRNA شروع):  در یوکاریوت‌ها tRNA آغازگر (tRNAi)  متیونین غیر فرمیله را به کمپلکس S 40 منتقل می‌کند. درواقع در یوکاریوت ها دو نوع tRNA می‌توانند متیونین را منتقل کنند. نوع tRNAi و tRNAm با وجودی که tRNAi فقط در شروع شرکت می‌کند و tRNAm متیونین‌های دیگر پروتئین را در آن قرار می‌دهد ولی آنتی کدون هر دو نوع tRNA، کدون AUG را شناسایی می‌کنند.

ب) مراحل تشکیل کمپلکس شروع S 40

ابتدا یک کمپلکس شروع اولیه توسط GTP, eIF2 و tRNA-met و زیرواحد S 40 به نام «کمپلکس سه تایی» (Ternary complex) به وجود می‌آید. در ادامه mRNA طی روندی پیچیده‌تر از پروکاریوت‌ها به این کمپلکس منتقل می‌شود. در مرحله بعد A 4 eIF- به وسیله یکی از زیر واحدهای خود به نام (Cap-Binding Protein) “CBP” به کلاهک متصل می‌شود. متعاقب این واکنش ساختمان دوم mRNA باز می‌شود و زیر واحد S40 ریبوزومی در طول آنها حرکت می‌کند تا اینکه به اولین AUG برسد. حرکت این زیر واحد نیاز به انرژی حاصل از هیدرولیز ATP دارد. در مرحله بعد زیر واحد S 60 به کمپلکس شروع S 40 وصل می‌شود. برای این اتصال و تشکیل کمپلکس S 80 نیاز به eIF-5 و eIF-4C است. با تکمیل این کمپلکس فاکتورهای آغاز کننده آزاد می‌شوند.

مرحله طویل شدن

مشابه پروکاریوت هاست و به کمپلکس آغازگر S 80، tRNA های ناقل اسیدهای آمینه، GTP و فاکتورهای طویل کننده (Eukaryotic elongation Factor) eEF1 ,eEF2, eEF1 یا آنزیم ترانس لوکاز (Translocase) نیاز دارد.

در مرحله اول آمینواسیل tRNA به صورت کمپلکس سه تایی.aa-tRNA, GTP)(eEF-1 وارد ریبوزوم می‌شود. درحالیکه به آن فاکتورهای ادامه  eEF-1،eEF1 متصل هستند. eEF-1 مشابه EF-TU پروکاریوتی وeEF-1 مشابه EFG- است.

مرحله ختم

مشابه مرحله ختم در  پروکاریوت‌هاست. ابتدا یک فاکتور آزاد کننده همراه با GTP ،کدون ختم را شناسایی می‌کند و با اتصال آن به ریبوزوم، عمل ختم به وسیله پپتیدیل ترانسفراز انجام می‌شود و بالاخره جدا شدن زیر واحدهای ریبوزومی با هیدرولیز ATP صورت می‌گیرد.

بیوسنتز پروتئین‌های ترشحی و غشائی

در سلول‌های یوکاریوتی، بخش زیادی از بیوسنتز پروتئین در سیتوپلاسم صورت می‌گیرد. از طرف دیگر، آن دسته از پروتئین‌هایی که باید ترشح شوند یا در غشاء قرار گیرند توسط ریبوزوم های روی شبکه آندوپلاسمی ساخته می‌شوند. درواقع این پروتئین‌ها پیش از آنکه به محل عمل اصلی خود برسند باید از غشاء شبکه آندوپلاسمی عبور کنند. ساخت پروتئین‌های ترشحی در پروکاریوت‌ها بر روی ریبوزوم‌های متصل بر روی غشای پلاسمایی صورت می‌گیرد. در اینجا وضعیت ساخت این پروتئین‌ها توضیح داده می‌شود. پروتئین‌های ساخته شده بر روی شبکه آندوپلاسمی به صورت پیش ساز بوده و قبل از شکل گیری نهایی، پردازش می‌شوند. پروتئین‌های ترشحی در انتهای آمینی یا در مجاورت انتهای آمینی خود حاوی یک توالی اسیدهای آمینه هیدروفوب هستند که به نام «پپتید علامتی» (Signal peptide) نامیده می‌شود. با وجودی که پپتید علامتی پروتئین‌های مختلفیکسان نیست ولی  شناسایی آنها به طور معینی صورت می گیرد. مراحل شناسایی پپتید علامتی و هدایت سنتز پروتئین از سیتوزول به شبکه آندوپلاسمی به شرح ذیل است:

۱- شناسایی توالی علامتی به وسیله ذره شناساگر علامت یا :(Signal Recognition Particle) SRP در مراحل اولیه بیوسنتز پروتئین، ۳۰-۱۵ اسید آمینه پپتید علامتی که از ریبوزوم خارج شد این پپتید به SRP موجود در سیتوزول وصل می‌شود. SRP  کمپلکسی از ۶ نوع پروتئین مختلف و یک نوع RNA کوچک با ضریب ته نشنینی S 5 است. با اتصال پپتید علامتی به SRP بیوسنتز پروتئین به طور موقت متوقف می‌شود و امکان اتصال ریبوزوم به شبکه آندوپلاسمی ایجاد می‌شود.

۲– اتصال کمپلکس پپتید علامتی SRP– ریبوزوم به شبکه آندوپلاسمی و ادامه یافتن سنتز پروتئین در داخل لومن شبکه آندوپلاسمی:

با تشکیل کمپلکس پپتید علامتی –SRP – ریبوزوم و توقف عمل ترجمه، این کمپلکس به رسپتور SRP که به پروتئین لنگری (Docking Protein) نیز معروف است و در سطح سیتوزولی غشاء واقع شده، متصل می‌شود. به دنبال این اتصال، ریبوزوم به رسپتور ریبوزومی واقع در غشاء شبکه آندوپلاسمی که تحت عنوان «ترانس لوکون» (Translocon) نامیده می‌شود، انتقال می‌یابد. از سوی دیگر SRP آزاد شده و می‌تواند مجددا به ریبوزوم دیگری متصل شود و آنها را به طرف شبکه آندوپلاسمی بیاورد. با اتصال ریبوزوم به رسپتور مربوط در روی شبکه آندوپلاسمی، بیوسنتز پروتئین از سر گرفته می‌شود. در این حالت، پپتید علامتی از طریق کانالی که توسط پروتئین ترانس لوکون ایجاد شده است، به داخل شبکه آندوپلاسمی وارد می‌شود.

در مرحله بعد، آنزیم سیگنال پپتیداز (Signal Peptidase) که یک پروتئین انتگرال غشایی است و در سطح لومنی شبکه آندوپلاسمی قرار دارد، پپتید علامتی را جدا می‌کند و بقیه پروتئین در حال ساخت به تدریج به داخل شبکه آندوپلاسمی وارد می‌شود. در نهایت در شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی پروتئین ساخته شده گلیکوزیله می‌شود. گلیکوزیلاسیون از طریق  اتصال یک گروه اولیگوساکاریدی به وسیله دولیکول فسفات موجود در سطح سیتوزولی غشاء آندوپلاسمی صورت می گیرد. دولیکول فسفات در واقع به عنوان پذیرنده -N استیل گلوکز آمین عمل می‌کند به تدریج گروه اولیگوساکاریدی بر روی آن تشکیل می‌شود. سپس اولیگو ساکاریدی که به این ترتیب تشکیل می‌شود، از روی دولیکول به روی ریشه آسپارژین پلی پپتید منتقل می‌شود. عمل گلیکوزیلاسیون ممکن است. همزمان با ساخت پروتئین و یا بعد از اتمام ساخت آن صورت گیرد.

بیوسنتز پروتئین‌های سرتاسری یا انتگرال (Integral) غشایی

بیوسنتز این نوع پروتئینها مشابه بیوسنتز پروتئین‌های ترشحی بوده ولی به دلیل وجود یک توالی هیدروفوب در پروتئین در حال ساخت که به نام «توالی متوقف کننده» (Stop-transfer signal) نامیده می‌شود، انتقال پروتئین از عرض غشاء متوقف می‌شود و بدین ترتیب توالی فوق در عرض غشاء قرار می‌گیرد. بعضی از پروتئین‌ها چندین بار از عرض غشاء عبور می‌کنند. مکانیسم‌های اختصاصی مربوط به تعیین موقعیت قرار گرفتن صحیح پروتئین‌ها در غشاء خارج از حوصله این بحث است.

مهار کننده‌های بیوسنتز پروتئین

آنتی بیوتیک هایی که جنبه درمانی دارند

۱- استرپتومایسین

آمینوگلیکوزیدی است که اغلب برای درمان عفونت‌های قلبی به کار می‌رود. این آنتی بیوتیک مانع از اتصال فرمیل متیونیل tRNA به جایگاه P کمپلکس آغازگر بیوسنتز پروتئین می‌شود. اثر این آنتی بیوتیک بر روی پروتئین S12 از زیر واحد S 30 ریبوزومی است. ضمن اینکه این آنتی بیوتیک باعث اشتباه در قرائت توالی mRNA نیز می‌شود.

۲- تتراسایکلین

آنتی بیوتیک وسیع الطیفی است که با اتصال به زیر واحد S 30 ریبوزوم باکتریایی، مانع از اتصال آمینوآسیل tRNA به جایگاه A می‌شود.

۳- کلرامفنیکل

آنتی بیوتیک وسیع الطیفی است که به زیر واحد S 50 ریبوزومی متصل می‌شود و موجب مهار واکنش پپتیدیل ترانسفراز می‌شود.

۴- اریترومایسین

دارای خاصیت ضد باکتریایی است و با اتصال به زیر واحد S 50 ریبوزومی، مانع از واکنش ترانس لوکاسیون می‌شود.

آنتی بیوتیک‌هایی که جنبه تحقیقاتی دارند:

آنتی بیوتیک هایی هستند که جنبه درمانی ندارند ولی در کارهای تحقیقاتی برای مهار بیوسنتز پروتئین به کار می‌روند.

۱- سیکلوهگزیمید (Cycloheximide)

با اتصال به زیر واحد S 40 ریبوزومی مانع از واکنش پپتیدیل ترانسفراز می‌شود.

۲- پورومایسین (Puromycin)

این آنتی بیوتیک به دلیل شباهت با tRNA حامل تیروزین مانع قرار گرفتن tRNA در جایگاه A می‌شود. به عبارت دیگر با قرار گرفتن این آنتی بیوتیک در جایگاه A، آنزیم پپتیدیل ترانسفراز، گروه آمین این آنتی بیوتیک را به گروه کربوکسیل پپتیدیل tRNA موجود در جایگاه P وصل می‌کند و همین امر باعث ختم زودرس بیوسنتز پروتئین می‌شود.

سموم (Toxins)

۱- سم دیفتری

این سم توسط باکتری کورنیه باکتریوم دیفتریه (Coryne bacterium diphtheriae) تولید می‌شود. سم دیفتری با انتقال یک گروه ADP -ریبوز از NAD بر روی فاکتور طویل کننده eEF2 باعث مهار ترانس لوکاسیون می‌شود. به این عمل ADP ریبوزیلاسیون می‌گویند.

۲- سم سیاه سرفه

این سم نیز از طریق ADP -ریبوزیلاسیون باعث مهار فعالیت آنزیم ترانس لوکاز می‌شود. تفاوت کوچکی بین عمل این سم و سم دیفتری وجود دارد.

۳-  ریسین (Ricin)

پروتئینی است که توسط دانه‌های «کرچک» تولید می‌شود. این سم با خاصیت -N گلیکوزیدازی خود یک آدنین را از rRNA S28 حذف می‌کند. این حذف، موجب مهار بیوسنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها می‌شود. باوجودی که از روغن کوچک به عنوان یک ملین (Laxative) استفاده می‌شود، ولی مصرف طولانی مدت آن شدیدا سمی بوده که با توقف عملکرد روده و ایجاد اسهال دائمی موجب مرگ می‌شود.

زیست آموزان- علی اسکندری

جوابی بنویسید

Verification: 2eb47d17cfb1428b
رفتن به نوارابزار