Биосинтез белка — это многостадийный процесс синтеза и созревания белков , протекающий в живых организмах . В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот , происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК ( трансляция ), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

История изучения биосинтеза белка

В 1940-х годах белки рассматривались как ключевые вещества живых организмов, которые не только выполняют биохимические функции, но и участвуют в наследственной передаче информации. Однако механизм синтеза белка оставался тогда ещё чёрным ящиком. Одним из предполагаемых механизмов объяснялся концепцией обратного протеолиза, которая поддерживалась выдающимися биохимиками того времени и . В 1940 году Торбьерн Касперссон и разработали методы измерения поглощения нуклеиновых кислот в клетках под воздействием ультрафиолетового излучения , а также микроскопию клеток под воздействием ультрафиолета. Благодаря этой разработке они смогли определить, что образование белков связано с повышенным присутствием рибонуклеиновых кислот в определённых ядерных и цитоплазматических участках. Примерно в то же время Жан Браше и и пришли к аналогичным выводам на основе дифференциального окрашивания и расщепления тканей РНКазой in situ .

Между 1945 и 1950 годами был разработан метод меченых атомов ( ³⁵ S , ³² P , ¹⁴ C и ³ H ). Радиоактивные аминокислоты для тестирования животных и после включения метки в белки различных тканей. Первоначально использовали разные аминокислоты: цистеин и метионин , меченные серой, глицин , меченный углеродом, и лизин , меченный углеродом .

Последовательность процессов синтеза полипептидной цепи белковой молекулы

1. Активация аминокислоты специфичным ферментом в присутствии АТФ с образованием аминоациладенилата
2. Присоединение активированной аминокислоты к специфичной тРНК с высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ)
3. Связывание аминоацил-тРНК (тРНК, нагруженной аминокислотой) с рибосомами, включение аминокислоты в белок с высвобождением тРНК

Энергетика биосинтеза белка

Образование белка в живых клетках тесно связано с внешними условиями и внутриклеточными потребностями. Центральной проблемой в клеточной физиологии является определение стоимости производства белка и молекулярных процессов, ограничивающих биосинтез. Это особенно важно для понимания взаимосвязей между ростом клеток, делением клеток и размером клеток. Наиболее энергозатратным процессом при синтезе белка обычно считается трансляция. Большая часть клеточного пула гуанозинтрифосфата используется для полимеризации аминокислот , тогда как значительно меньшее количество энергии используется на другие процессы, включая транскрипцию и сворачивание белков .

Примечания