ترجمه پروتئین‌ها یکی از فرآیندهای حیاتی در تمامی موجودات زنده است. در پروکاریوت‌ها، آغاز فرآیند ترجمه به دقت انجام می‌شود و شامل مراحل پیچیده‌ای است که نیاز به تعاملات دقیق بین مولکول‌های RNA و ریبوزوم دارد. در این مطلب، مراحل کلیدی آغاز ترجمه در پروکاریوت‌ها را بررسی می‌کنیم.
این مقاله شامل مباحث زیر است:
در این ویدئو به مباحث زیر می پردازیم:
اتصال ریبوزوم به mRNA
قرارگیری tRNA در محل P ریبوزوم
تراز بندی صحیح ریبوزوم بر روی کدون آغاز
تشکیل کمپلکس آغاز
دینامیک اتصال
1. اتصال ریبوزوم به mRNA
در اولین مرحله، زیرواحد کوچک ریبوزوم (30S) با mRNA از طریق جفت‌گیری پایه‌ای بین سایت اتصال ریبوزوم (RBS) و RNA ریبوزومی 16S ارتباط برقرار می‌کند. این جفت‌گیری به کمک توالی شاین-داگنو (Shine-Dalgarno) که مکمل بخشی از RNA ریبوزومی 16S است، تسهیل می‌شود و پیوندهای هیدروژنی را ایجاد می‌کند.
2. قرارگیری tRNA در محل P ریبوزوم
در این مرحله، tRNA آغازگر (fMet-tRNAi fMet) به طور مستقیم به محل P ریبوزوم متصل می‌شود بدون اینکه ابتدا به محل A متصل شود. این tRNA با متیونین نوفورمید (N-formyl methionine) بارگذاری شده است.
3. تراز صحیح ریبوزوم بر روی کدون شروع
سپس ریبوزوم باید به درستی بر روی کدون شروع قرار گیرد تا فریم خوانش مناسب را established کند.
تشکیل کمپلکس آغاز
آغاز ترجمه پروکاریوت‌ها با تشکیل یک کمپلکس آغاز شامل mRNA، tRNA آغازگر و زیرواحد کوچک ریبوزوم صورت می‌گیرد. این فرآیند با کمک سه عامل آغازگر کلیدی: IF1، IF2 و IF3 تسهیل می‌شود.
نقش عوامل آغازگر:
- IF1: از اتصال tRNA های شارژ شده به محل A در زیرواحد کوچک جلوگیری می‌کند، به طوری که فقط tRNA آغازگر می‌تواند محل P را اشغال کند.
- IF2: یک GTPase است که با زیرواحد کوچک، IF1 و tRNA آغازگر (fMet-tRNAi fMet) تعامل دارد. این عامل به اتصال fMet-tRNAi fMet به زیرواحد کوچک کمک کرده و از ورود سایر tRNA های شارژ شده جلوگیری می‌کند.
- IF3: به زیرواحد کوچک متصل می‌شود و از دوباره‌سازی آن با زیرواحد بزرگ جلوگیری می‌کند و آن را برای چرخه‌های جدید ترجمه آزاد نگه می‌دارد.
دینامیک‌های اتصال
- IF1 به محل A متصل می‌شود.
- IF2 با هر دو IF1 و محل P تعامل دارد.
- IF3 محل E را اشغال می‌کند.
مرحله نهایی: تشکیل کمپلکس شروع 70S
پس از جفت‌شدن موفق بین کدون شروع (mRNA) و fMet-tRNAi fMet، زیرواحد کوچک دچار تغییر شکل می‌شود که منجر به آزادسازی IF1 و IF3 می‌شود. IF2 با هیدرولیز GTP آزاد شده و اجازه می‌دهد که زیرواحد بزرگ (50S) به زیرواحد کوچک (30S) متصل شود و کمپلکس کامل 70S تشکیل می‌شود. این فرآیند باعث می‌شود که ریبوزوم آماده پذیرش یک tRNA شارژ شده به محل A و آغاز سنتز پلی‌پپتید شود.
آغاز ترجمه در یوکاریوت‌ها
آغاز ترجمه در یوکاریوت‌ها با پروکاریوت‌ها شباهت‌هایی دارد، اما برای شناسایی mRNA و کدون شروع از مکانیزم‌های متفاوتی استفاده می‌کند. در اینجا به برخی مراحل کلیدی در آغاز ترجمه یوکاریوت‌ها می‌پردازیم:
جستجوی کدون شروع:
زیرواحد کوچک ریبوزوم در جهت 5' به 3' به جستجوی اولین کدون AUG می‌پردازد. کد RNA از طریق پروتئین‌های باند کننده کپو (eIF4) شناخته می‌شود که عوامل آغاز گر اضافی را جذب کرده و به اتصال mRNA کمک می‌کند.تشکیل کمپلکس پیش‌آغاز:
زیرواحد کوچک ریبوزوم به tRNA آغازگر (Met-tRNAi Met) متصل می‌شود و این کمپلکس به عنوان کمپلکس پیش‌آغاز 43S شناخته می‌شود.جذب زیرواحد بزرگ:
پس از جفت‌گیری صحیح، eIF2 با هیدرولیز GTP آزاد شده و عوامل آغازگر آزاد می‌شوند و زیرواحد بزرگ ریبوزوم (60S) جذب می‌شود. این امر کمپلکس آغاز 80S را تشکیل می‌دهد که آماده ایجاد پیوندهای پپتیدی است.
در نتیجه، فرآیند آغاز ترجمه در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها با تفاوت‌های کلیدی در مکانیزم‌ها و عوامل مورد نیاز ویژگی‌های خاصی دارد که بر انطباق دقیق در تولید پروتئین‌ها تأثیر می‌گذارد.
