Трансклация (иРНК - протеин)

Вече знаем, че хромозомите се състоят от много дълги вериги ДНК, намотани една в друга. Нещо такова. Рисувам го схематично – произволна дълга верига ДНК, намотана в себе си. Тази верига съдържа последователности, които наричаме гени. Това може да е един ген, това още един, а това тук – трети. И всеки от тези гени може да кодира определени полипептиди, определени белтъци. Ключовият въпрос е как от информацията, кодирана от тези гени, кодирана като последователности на ДНК, как от тях... Как от гена, кодиран в ДНК, стигаме до протеина, който представлява полипептидна последователност, която от своя страна се състои от аминокиселини. Често това се нарича централна догма в биологията. Вече видяхме във видеото за транскрипцията, че първата стъпка е да стигнеш от гена до информационна РНК. След това можеш да използваш иРНК като транскрипт: презаписали сме информацията под формата на иРНК. Следващата стъпка, която ще разгледаме обстойно в това видео, е трансформацията от иРНК до протеин. Този процес се нарича транслация. защото буквално превеждаме информацията в полипептидна последователност. Можеш да видиш илюстрация на това ето тук. Това е преговор, вече сме разгледали по-голямата част от тази тема във видеото за транскрипцията и в това за прегледа на транскрипцията и транслацията. Ако разгледаме една еукариотна клетка... и прокариотната клетка на бактерия е аналогична – просто няма ядрена мембрана и няма да се мине през стъпката, за която ще говоря след малко. Разгледахме това подробно във видеото за транскрипцията. Но започваш с ДНК, имаш РНК-полимеразата като основен агент, който я презаписва в РНК. Ако говорим за еукариотни клетки, получаваме нещо, което не се нарича иРНК. Наричаме го пре-иРНК, пре-иРНК. Тя след това трябва да се преработи, интроните трябва да се изрежат. Слагаме шапка и опашка тук. Когато става дума за еукариотна клетка – това вече наричаме официално иРНК. После тя може да пътува и стигаме до фазата на транслацията. Може да стигне до рибозома, където ще бъде преведена в полипептидна последователност. И се случва почти същото при бактерията, при тази прокариотна клетка ето тук. Само дето няма ядрена мембрана, понеже е прокариотна. И не виждаш фазата на обработване. Затова можеш да разглеждаш това директно като иРНК ето тук. Как точно се случва всичко това? Какво представлява рибозомата? Нека увеличим малко тази рибозома тук. Има няколко интересни участника. Първият е самата рибозома. Тя е съставена от белтъци плюс рибозомна РНК. Във видеото за транскрипцията вече се запознахме с информационната РНК. И често разглеждаме РНК аналогично на ДНК като средство за кодиране на информация. Действа като транскрипт за даден ген. Но не е задължително само да кодира информация. Може също така... Това е протеин +, а не буквата t. Може също да има структурна роля, каквато изпълнява рибозомната РНК. Изглежда като уголемена питка за хамбургер или нещо подобно. Това е много опростена илюстрация на това какво представлява рибозомата. Насърчавам те да потърсиш в интернет изображения на рибозоми. Тогава ще можеш да оцениш колко красиви са тези структури. Колко сложни са всъщност. Това е мястото – и можеш да си представиш, че все едно рибозомата има такива горна и долна половинка (като на питка). Тя ще обходи иРНК от 5 прим края до 3 прим края, за да я прочете и събере информацията, като я превръща в последователност от аминокиселини. И как точно се случва това? Всяка една последователност от три нуклеотида се нарича кодон. Това е кодон, това също. Ще ги оцветя различно, за да се виждат върху бялото и черното. Следващите три нуклеотида са един кодон, това и това са все кодони. И реално информацията е кодирана в азотните бази. Този първият кодон ето тук, е AUG – азотните бази са аденин, урацил и гуанин. Този кодон кодира аминокиселината метионин. Това е добре да се знае. нека го запиша тук – AUG е познат като старт кодон. Старт кодон. Това е мястото, където рибозомата ще се прикачи, за да започне превода на иРНК. И на тази рисунка точно започваме да превеждаме тази иРНК. Как точно се случва това? Как от тези трибуквени последователности стигаме до определени аминокиселини? Нека помислим колко възможни комбинации има между тези букви. Има четири възможни азотни бази тук. Четири варианта. Ако имаш един кодон и той има три празни места, на първото може да има едно от четири неща. За второто поред пак имаш четири възможни. И четири варианта за третото поред място. Така че има 64 възможни пермутации. 4 по 4, по 4 пермутации. Представи си го като 64 различни кодона, различни начина за подреждане на A, U и G. Това е хубаво, защото може да има много аминокиселини. Но това е повече от нужното, защото реално съществуват 22 стандартни аминокиселини. И 21, които обичайно се откриват в еукариотните клетки. В такъв случай имаме повече от достатъчно пермутации, които да покрият различните аминокиселини. И не е трудно да откриеш таблици, които показват какви различни последователности кодират те. Ето тук можеш да вземеш първата буква, втората буква и третата буква и да разгледаш различните секвенции. И да си кажеш: "Добре, виж тук – AUG, аденин, урацил, гуанин. Това е код за метионин." Виждаме го тук в таблицата. Можеш да направиш това за всеки един от тях. Например цитозин, урацил, урацил: това кодира аминокиселината левцин. И ще видиш, че една аминокиселина не отговаря на един кодон. Тук имаш четири кодона и всички те кодират левцин. Излиза, че 61 кодони – нека го запиша – 61 от 64 възможни кодони кодират някоя аминокиселина. И три кодона играят ролята да кажат на рибозомата да спре. Три кодона са стоп кодони. Можеш да ги видиш ето тук. UAA, UAG, UGA. По този начин рибозомата спира превеждането. Така, AUG е старт кодон и е код за метионин. От това разбираме, че тези полипептидни вериги ще започнат с метионин. А тези букви казват къде ще спре. Но как всъщност аминокиселините се свързват помежду си, за да образуват този полипептид? И как точно се съчетават със съответния кодон? Тук също имаме друг фактор, базиран на РНК. И това е тРНК. Т идва от транспортен, транспортна РНК. Има различни видове тРНК, всяка отговаря на различна аминокиселина. И на определени места от тРНК имат т.нар. антикодони. Те съставят двойка със съответния кодон. Това тРНК – разбира се, не изглежда точно така, ще ти покажа след малко как изглежда. Това е тРНК молекула. И единият край на молекулата се свързва с подходящата аминокиселина – метионин. Ето тук. На другия край на молекулата, където всъщност е средата на тРНК веригата, имаш антикодона. И този антикодон се съединява с подходящия кодон. Те се сблъскват по правилния начин, а рибозомата спомага за това AUG да съответства на аминокиселината метионин. Ако се вгледаш, тРНК прилича на... Това е отново илюстративно. Това е тРНК верига, последователност на РНК, ето тук. Можеш да си го представиш като двуизмерна структура. Но тогава тя се увива около себе си и образува тази доста сложна молекула. И антикодонът, който е точно тук, някъде по средата на веригата, формира основата за този край на молекулата. Тази част ще се скачи с кодона на иРНК. А другият край на молекулата е мястото, където се връзва съответната аминокиселина. И знам какво си мислиш: "Добре, виждам, че рибозомата знае къде да започне, започва при старт кодона. Виждам как подходящата тРНК може да доведе съответната аминокиселина, но как се формира самата верига?" Случва се на три стъпки. И с тези три стъпки са свързани три участъка от рибозомата. Наричаме ги A-участък... Ще го напиша с черно, за да виждаш. Хм, с жълто, добре. Нека бъде със синьо. Така, това е А-участък. Това е P-участък. И това е E-участък. След малко ще обясня защо ги наричаме A, P и E. А-участъкът е там, където съответната тРНК, носеща аминокиселината се закача първоначално. Можеш да видиш, че започва процеса на транслация. Следващото нещо, което се случва: друга тРНК, тази, която има антикодон, съответстващ на UAU, се свързва с него в А-участъка. И довежда съответната аминокиселина В този случай носи тирозин. Защо се нарича А-участък? А идва от аминоацил. Лесен начин да го запомниш: това е мястото, където тРНК, носеща аминокиселина (една аминокиселина), ще се свърже с рибозомата. И когато това стане, този участник идва тук. Нека го нарисувам. Щом този дойде ето тук – ще бъде AUA – свързан е с тирозина. Тогава може да са формира пептидна връзка между двете аминокиселини. и самата рибозома може да се премести надясно. Тази тРНК тогава ще премине в Е-участъка. А тази – в P-участъка. И А-участъка ще се освободи за следваща аминокиселина, носена от тРНК. А какво точно са P- и E-участъците? Можеш да видиш по-ясно ето тук. P-участъкът е, където се създава полипептидната верига – често P-участъкът... Можеш да го запомниш като мястото, където стои полипептидната верига. Имаш освободен А-участък за присъединяване на нова аминокиселина. И когато рибозомата се премести, тук се образува връзка – пептидна връзка. Тогава рибозомата може да се премести надясно. Ще бъде в това положение. Това, което беше в А-участъка – полипептидът сега е закачен за него – ще бъде вече в P-участъка. А това, което преди беше в P-участъка, вече ще е в Е-участъка. Вече е готово за излизане. Затова и се нарича Е-участък. Защото това е мястото, откъдето излизаш (exit). Това ще продължава да се случва, докато не стигнем до някой стоп кодон. А срещнем ли стоп кодон, тогава съответният полипептид се освобождава. Тогава сме създали нещо, което може да е или протеин, или част от протеин. Това е много вълнуващо, понеже се случва в клетките ни, докато го говорим. Всъщност, ако разгледаме антибиотиците – те работят по следния начин. Рибозомите при прокариотите са достатъчно различни от тези при растенията и животните, с други думи еукариотите. Затова можем да открием вещества, които увреждат функциите на рибозомите при прокариотите, но не и тези на еукариотите. Ако имаш бактерии в кръвта си и вземеш подходящ антибиотик, той ще попречи на процеса на транслация в бактериите, но не и този в твоите клетки, които искаш да запазиш.