از RNA تا پروتئین ٢
اهداف:
آشنایی با مراحل مختلف پروتئین سازی
آشنایی با مولکول های دخیل در فرایند ترجمه به خصوص tRNA
شرح درس:
در طرح " از RNA تا پروتئین1 " به طور کلی با زبان های ترجمه بین دو مولکول از RNA و پروتئین آشنا شدیم. حال به بررسی جزئیات مکانیسم ترجمه می پردازیم. ترجمه شامل همکاری چندین مولکول درکنار هم است. یکی از مهم ترین این اجزا مولکول tRNA است.
ترجمه mRNA به پروتئین، وابسته به مولکول های واسطه ای است که می توانند هم کدون را شناسایی نموده و به آن متصل شوند و هم محل دیگری از سطح خود به اسید آمینه متصل شوند. این واسطه ها در حقیقت یک گروه از مولکول های کوچک RNA های انتقال دهنده به نام tRNA هستند که هر یک حدود 80 نوکلئوتید طول دارند. مولکول tRNA دارای چهار قسمت کوتاه است که به شکل تاخورده و مارپیچ دو تایی هستند و ایجاد یک مولکول جدید می کنند. این مولکول جدید شبیه به یک برگ شبدر به نظر می رسد.
یک توالی در یک قسمت زنجیره پلی نوکلئوتیدی می تواند با توالی دیگری که مکمل خود است و در ناحیه دیگری از همان مولکول پیوند قوی تشکیل دهد. ساختمان برگ شبدری متحمل تاخوردگی بیشتری می شود تا این که ساختمان L شکل متراکمی را بسازد به این ترتیب که توسط پیوندهای هیدروژنی اضافی بین نواحی مختلف مولکول نواحی متفاوت کنار یکدیگر نگه داشته می شوند.
دو ناحیه نوکلئوتیدی جفت نشده، واقع در هریک از دو انتهای مولکول L شکل، برای عملکرد tRNA در ساختن پروتئین مهم هستند. یکی از آن ها ناحیه آنتی کدون است، که یک مجموعه ی سه نوکلئوتیدی متوالی است که با کدون مکمل در یک مولکول mRNA جفت می شود. ناحیه دیگر یک منطقه ی تک رشته ای کوتاه در انتهای 3´ مولکول tRNA است که محل قرارگیری و اتصال اسید آمینه ی متناظر با کدون می باشد. چند کدون متفاوت می توانند ویژه ی یک اسید آمینه مشخص باشند. یا بیش از یک tRNA برای هر اسید آمینه وجود دارد یا این که بعضی از مولکول های tRNA می توانند با بیش از یک کدون، جفت باز تشکیل دهند.
در عمل هر دو حالت رخ می دهد. بعضی از اسیدآمینه ها دارای بیش از یک tRNA هستند و بعضی از tRNA ها طوری ساخته می شوند که فقط به جفت شدن دقیق بازها در دو موقعیت سوم کدون تحمل کنند. این تغییر روش در جفت شدن بازها نشان می دهد که چرا برخی از کدون های متفاوت برای یک اسید آمینه فقط در سومین نوکلئوتید شان متفاوت هستند. تغییر روش در جفت شدن بازها این امکان را ایجاد می کند که 20 اسید آمینه با 61 کدون،با حداقل 31 نوع مولکول tRNA تطبیق پیدا کنند. هر چند که تعداد انواع مختلف tRNA از یک گونه به گونه دیگر متفاوت است.
شناسایی و اتصال اسید آمینه ی صحیح بستگی به آنزیم هایی به نام آمینوآسیل tRNA سنتتاز دارد که هر اسید آمینه را به صورت کووالان به محل مناسبش روی مولکول های tRNA مربوطه متصل می کنند. برای هر اسید آمینه یک آنزیم سنتتاز مجزا وجود دارد. مثلاً یکی از آن ها گلایسین را به تمام tRNA هایی که کدون های گلایسین را شناسایی می کنند متصل می کند و دیگری آلانین را به تمام tRNA هایی که کدون آلانین را می شناسند متصل می کند و به همین ترتیب وجود نوکلئوتیدهای ویژه هم در آنتی کدون و هم در بازوی پذیرنده اسید آمینه موجب می شود که آنزیم سنتتاز tRNA صحیح را شناسایی کند.
بنابراین حدود 20 آنزیم سنتتاز tRNA وجود دارد. اسیدهای آمینه به انتهای 3´ مولکول tRNA متصل می شوند و این واکنش با مصرف انرژی از نوع ATP همراه است. بنابراین ATP هیدرولیز شده و یک پیوند پر انرژی بین tRNA و اسید آمینه ایجاد می گردد. انرژی این مرحله در ساختن پروتئین مصرف می شود و موجب اتصال اسیدآمینه به زنجیره ی پلی پپتیدی در حال رشد می گردد.
برای دریافت فایل آموزشی کلیک کنید.
آنزیم آمینوآسیل tRNA سنتتاز کار شناسایی و اتصال اسیدآمینه را برعهده دارد. این کار با کمک مولکول های انرژی مانند ATP صورت می گیرد. تغییر در این آنزیم و اتصال کدون و آنتی کدون از مهم ترین تغییرات این آنزیم است. محل شناسایی جداگانه برای هر اسید آمینه وجود دارد، بنابراین برای هر اسید آمینه یک آنزیم جداگانه وجود دارد.
