Трансляция
Информация о первичной структуре любого белка, образующегося в клетке, заключена в последовательности нуклеотидных остатков в информационной рибонуклеиновой кислоте (иРНК). Эта последовательность возникает в результате транскрибирования соответствующего участка ДНК (см. Транскрипция). Перевод этих данных в информацию о последовательности аминокислотных остатков в белке, образующемся при биосинтезе, называется трансляцией (от латинского слова translatio — передача).
При трансляции радио- и телепередач сигналы, идущие от передатчиков в виде волн той или иной частоты, преобразуются в радиоприемнике или телевизоре в звук или изображение на экране, а при биосинтезе белка последовательность нуклеотидных звеньев в иРНК транслируется (переводится на другой «язык», преобразуется) в последовательность аминокислотных остатков в белковой молекуле. Информационная РНК при этом служит поли-нуклеотидной матрицей, т. е. шаблоном, при посредстве которого формируется полипептидная цепь со строго заданным чередованием аминокислот.
Возникающая в процессе биосинтеза белков при помощи матрицы (нуклеиновой кислоты) реплика (белок) имеет совершенно иную химическую природу, чем матрица, поэтому процесс трансляции называют гетерологической репликацией (от греческого слова heteros — другой, разный и латинского слова — replicatio — повторение). Когда же на матрице образуется соединение того же типа (например, с помощью ДНК при транскрипции создается РНК, но и та и другая, т. е. и матрица и реплика, являются полинуклеотидами) — это гомологическая репликация (греческое слово homos — равный, одинаковый).
В живой природе, следовательно, действует матричный принцип биосинтеза макромолекул. Он полностью отличается от принципа синтеза полимеров в неживой природе, лаборатории или заводской установке, основанного на неупорядоченном, случайном соударении молекул мономеров. Пуриновые и пиримидиновые основания (см. Нуклеиновые кислоты) комплементарны, т. е. химическое строение их молекул взаимно соответствует, что обеспечивает «узнавание» их друг другом и как следствие этого — их взаимодействие. Благодаря этому при транскрипции и трансляции осуществляется упорядоченное, четко запрограммированное взаимодействие мономеров с макромолекулой — матрицей и создание по ее подобию новых полимеров заданной структуры. Именно поэтому матричный принцип биосинтеза расценивается сейчас как неотъемлемое и специфическое свойство жизни.
Трансляция информации осуществляется в рибосоме. Здесь действует удивительный молекулярный механизм, позволяющий перевести язык матрицы на язык белка. Его образно назвали адаптерным механизмом, по аналогии с адаптером — несложным устройством, преобразующим механические сигналы на дорожке грампластинки в звуковые. В рибосоме адаптером служит транспортная РНК, несущая аминокислотный остаток (так называемая аминоацил-тРНК). Обладая триплетом нуклеотидных остатков (антикодон), кодирующих (шифрующих) определенную протеиногенную аминокислоту, аминоацил-тРНК этим триплетом взаимодействует с комплементарным триплетом оснований (кодон) в информационной (матричной) РНК и безошибочно находит на ней ту позицию, в которую потом встает аминокислота в синтезируемой белковой молекуле. Естественно, что первым в информационной РНК «узнается» тот триплет, который кодирует вступление в полипептидную цепь N-концевой аминокислоты будущей белковой молекулы. Матричная РНК в рибосоме, после того как соответствующая аминокислота попадает в полипептидную цепь белка, продергивается на один триплет, с которым взаимодействует новая аминоацил-тРНК, несущая следующую по порядку в белковой молекуле аминокислоту. Так возникает белок с точно заданной первичной структурой (см. рис.).
Как отмечено выше, каждой аминокислоте в матрице соответствует свой триплет оснований (кодон). А в каждой тРНК, переносящей аминокислоту в рибосому, есть комплементарный ему триплет оснований (антикодон). Таким образом, благодаря кодон-атикодоно-вым взаимодействиям обеспечивается воспроизведение уникальной последовательности аминокислотных остатков в синтезируемом белке, т. е. реализуется триплетный код белкового синтеза, абсолютно одинаковый у всех организмов любого уровня сложности — от бактерий до человека.
