АҚУЫЗ СИНТЕЗІ ЖӘНЕ ОНЫ РЕТТЕУ

Ақуыз биосинтезінің маңызы. Ақуыз ағзадағы биохимиялық процестерді іске асырады, яғни ақуыздың ағза үшін маңызы өмірлік. Ақуыз молекулаларын синтездеу үшін рибосома (ақуыз бен рибосомалық РНҚ-дан тұрады), тасымалдаушы РНҚ, аминқышқылдары және әр түрлі ферменттер қатысады. Әр түрдің ақуызы үлкен айырмашылықтары бойынша ажыратылады. Ендеше, әр түрдің жасушалары өз ақуызын ғана синтездеп, ұрпақтан-ұрпаққа тұқым қуалау арқылы беріліп отырады. Егер әр түрлі факторлардың әсерінен ақуыз молекулалары бұзылса, оның орнын бағалы (молекуласының құрылымы бірдей) жаңа ақуыз молекуласы басады. Жаңа ақуыз молекуласының синтезі биологиялық синтез реакциясы арқылы орындалады.

Матрицалық (қалыптық) синтез реакциялары. Біз ДНҚ-ның екі еселенуімен және РНҚ синтезімен танысқан болатынбыз, енді осы реакцияларға ұқсас жаңа реакциялардың типімен танысамыз. Мұңдай реакциялардың табиғатта бар-жоғы әлі дәлелденген жоқ. Бұл реакциялар матрицалык, синтез реакциясыдеп аталады. «Матрица» - техникалық термин. Техникада теңге, медаль, типографиялық шрифт құюға қолданылатын қалыпты осы термин арқылы түсіндіреді. Қалып кілттің қүлыпқа дәл кигізілетіндей бір нәрсенің нақты пішінінқұйып шығарады. Ал тірі жасушадағы ақуыздың молекуласының синтезі осы қалыптық принципке негізделген. Ақуыз синтезінде матрицаның рөлін нуклеин қышқылдары атқарады. Бұл реакцияларда синтезделетін полимерлердегі мономерлер бунақтары асқан дәл жүйедікте қамтамасыз етіледі. Бұл молекулалардың синтезі қалыптық принцип негізінде жылдам және өте дәлдікпен жүреді.

Жасушадағы қалыптың рөлін ДНҚ мен РНҚ-нық макромолекулалары атқарады дедік. Ендеше, полимер синтездейтін нуклеотидтер мен аминқышқылдары құрамдас бөлік негізіне сәйкес орналасады да, соңынан мономер бунақтары полимер тізбегіне жалғасып, қалыптан дайын полимер түрінде шығып қалады. Осыдан кейін қалып полимерлердің жаңа молекулаларын синтездеуге дайын тұрады. Полимер молекуласын синтездеуде қалыптың (матрицаның) механизмін трансляция әрекетінен айқын көруге болады.

Трансляция. Трансляция (латынша. «трансляцио»- көшіру, аудару) деген мағынаны білдіреді. Синтезделуге тиісті ақуыз молекуласының құрылымы туралы информацияны ядрода тұрған ДНҚ-молекуласы ген түрінде беретіндігі белгілі. Ал, ол информация ядроның ішіндегі артық нуклеотидтердің есебінен информасома денешігі түрінде синтезделіп, эндоплазмалық тордың үстіндегі рибосома органоидына келеді. Осыдан кейін іле-шала синтездеу реакциясы басталады. Енді суреттің негізінде ақуыз молекуласы биосинтезінің, жүру механизмімен қысқаша танысайық. Суретте рибосомалар и-РНҚ-ға тізіліп тұрған жұмыртқа тәрізді дене түрінде бейнеленген.

Ақуыздың синтезделуі и-РНҚ-ның тізбегіне алғашқы рибосоманың кіруінен басталады. Рибосома реакциясының сол жағынан кіріп бірнеше ангестрем оңға қарай жылжығаннан кейін іле-шала екіншісі, т. б. ретімен жылжи беретіндігін 1-суреттен аңғару қиын емес. Суретте бір ақуыз молекуласын синтездеу үшін бірнеше рибосомалар қатысатындығы бейнеленген оларды полирибосома деп атайды. Егер и-РНҚ-ның кодесіне т-РНҚ-ның үшөрімі сәйкес келсе, сол жағдайда ғана т-РНҚ өзінің әкелген аминқышқылын рибосома бетінде тастайды екен. Жоспарланған ақуыздың молекуласы и-РНҚ тізбегінің оң жақ ұшына жеткейде толықтай синтезделіп, рибосома бетінен эндоплазмалық тордың қуысына аударылып түседі, сондықтан болу керек осы әрекетті трансляция дейді.

Рисунок 1 – Полирибосома

Енді 2-суреттің негізінде прокариоттарда жүретін ақуыз синтезінің механизмімен қысқаша танысайық. Прокариоттарда ақуыз синтезі и-РНҚ молекуласындағы АУГ үшөрімі мен коден рибосомамен байланысқан кезден басталады. Ал эукариоттардікі қандай үшөрімнен басталатыны әзірге толық ашылған жоқ.

Әрбір аминқышқылын рибосомаға оған сәйкес келетін т-РНҚ тасиды. Бұл ақуыз биосинтезінің бірінші сатысы болып табылады. Ал әрбір т-РНҚ-ға сәйкес келетін аминқышқылы бір-бірімен қалай байланысады? - деген заңды сұрақ еріксіз туады. Әрине, оған ферменттер көмектеседі. Әр аминқышқылы бір-бірінен молекулалар құрылымының өзгешелігімен ерекшеленеді. Осындай айырмашылықтар т-РНҚ молекулаларының арасында да болады. Белгілі фермент өзіне тән т-РНҚ-ны анықтап, оны аминқышқылымен байланыстырады. Содан кейін т-РНҚ жабыстырып алған аминқышқылын рибосомаға жеткізеді. Бұл жерде т-РНҚ аминқышқылын өзінің үшөріміне сәйкес келгенге дейін ұстап тұрады да, артынан полипептидке қосады. т-РНҚ молекуласының бір бөлігі аминқышқылымен, ал кодеге қарсы жағы (антикоде) сол аминқышқылын анықтайтын и-РНҚ-мен косылады. Антикоде кодеге сәйкес үш негізден (үшөрімнен) тұрады. Мысалы, метионин аминқышқылын тасымалдайтын т-РНҚ-ның антикодесі УАЦ и- РНҚ-дағы АУГ кодесімен байланысады. Осымен ақуыз синтезінің екінші сатысы аяқталады. т-РНҚ өзінің аминқышқылымен бірге и-РНҚ - рибосома жиынтығымен қосылғаннан кейін, оның антикодені (кодеге қарсы үшөрім) и-РНҚ-ның кодесіне сәйкес т-РНҚ- ға тіркеледі. Одан кейін т-РНҚ аминқышқылдарын ферменттің жәрдемімен рибосома бетінде бір-біріне жалғайды. Соңынан метиониннің т-РНҚ-сы рибосомадан шығып, метиониннің жаңа молекуласымен қосылуға кетеді. Осы кезде рибосома и-РНҚ-ның бойымен қозғалады және екінші т-РНҚ қосылған аминқышқылымен рибосомада біріншісінің орнын басады. Рибосомада үшінші коде пайда болады, оған сәйкес атикодесі бар т-РНҚ аминқышқылымен қосылады. Осы әрекет и-РНҚ аялдау белгісіне жеткенге дейін жүреді. Бұл ақуыз синтезінің үшінші сатысы болып есептеледі.

Рисунок 2 – Плисомадағы ақуыз синтезі

и-РНҚ-ның молекуласы бірнеше полипептидтің тізбегін синтездейді және өздері бірнеше рет трансляцияланады.

и-РНҚ-ға бір мезгілде бірнеше, кейде жүзден астам рибосома бекітіліп, оның бойымен тасымалданады. и-РНҚ молекуласының ұзындығы алдын ала жоспарланған ақуыз молекуласына байланысты. и-РНҚ-ға сиятын рибосомалардын жиынтығын полирибосома деп атаймыз. Рибосома и-РНҚ ның сол жақ ұшынан кірісіп, оңға қарай жылжыған сайын бірінің орнын бірі баса береді. Рибосома и-РНҚ-ның оң жак ұшына жеткенде акуыз синтезі аяқталады.

Ақуыз синтезі аякталғаннан кейін, ақуыз и-РНҚ-дан тасымалданып эндоплазмалык тордың шұрығына түседі. Одан эндоплазмалық тордың шұрығы арқылы ақуыз молекуласы, жарғақшаның қажетті жеріне жеткізіледі

Жасушаның цитоплазмасында и-РНҚ бактерияда екі минут, эукариоттарда бірнешекүнге дейін созылады. Оларды ферменттер нуклеотидтерге дейін бөлшектейді де, жаңа и-РНҚ молекуласының негізін салады и-РНҚ-ның ескі молекуласын ыдыратып, жаңа молекуласын құрғанда жасушада синтезделетін ақуыздың түрі мен мөлшерін қатаң қадағалайды. Мұны транскрипция дәрежесіндегі реттеу дейді.