| 12. ábra. Az információ átfordítása (transzláció).
A kis, 70-80 nukleotid hosszúságú tRNS szerepe - ahogy a neve is mutatja -, hogy az aminosavakat a fehérjeszintézis helyére szállítsa és beillessze a kialakuló polipeptidláncba. Bár sokféle eltérő szekvenciájú tRNS létezik - eukariota sejtekben mintegy 100-110 másodlagos szerkezetük nagyon hasonlít egymáshoz. Ezt a szerkezetet a “lóhere modellel” ábrázolják. Eszerint a molekula három hurkot tartalmaz. Az egyik az enzim felismerőhely, ide kapcsolódik az aminosavat a tRNS-hez kötő enzim. A másik az átellenes oldalon az antikodont tartalmazza, azt a hármas nukleotidszekvenciát, amely az mRNS valamelyik kodonjának a kiegészítője, s hozzá tud kapcsolódni - ettől függ a készülő lánc aminosav sorrendje -, a harmadik hurok pedig a tRNS-nek a riboszómához való kötődésére szolgál.
A fehérjeszintézis, a genetikai kód átfordítása, a transzláció a citoplazmában folyik.
A folyamat az aminosavak aktiválásával indul. Az aminoacilszintetáz nevű enzim, a transzláció kulcsenzime, felismeri és aktiválja a neki megfelelő aminosavat, s hozzáköti az aminosavra specifikus tRNS-hez. A polipeptidlánc szintézise úgy kezdődik, hogy a riboszóma kisebbik alegységéhez egy fehérjefaktor, iniciációs fehérje segítségével hozzákapcsolódik az mRNS-nek az a szakasza, amelyik az AUG iniciációs kodont tartalmazza. Ehhez kötődik UAC antikodonjával az iniciáló aminosavat, a metionint, illetve baktériumoknál a formil-metionint szállító tRNS. A lánchosszabbodás, elongáció megértéséhez tudnunk kell, hogy a riboszómán, amikor a két alegység összekapcsolódik, két bemélyedés alakul ki, s ezek biztosítják a megfelelő térviszonyokat a tRNS-molekulák megkötésére s a peptidkötés kialakítására. Miután a tRNS az A kötőhelyen megkötődött, átvándorol a P kötőhelyre. Az A kötőhely felszabadul, s a riboszóma egy tripletnyit elmozdul az mRNS-en. Ezt a folyamatot transzlokációnak nevezzük. Ezután a szabad A kötőhelyre belép a következő aminosavat szállító tRNS, majd a két aminosav között, a peptidiltranszferáz enzim segítségével kialakul a kötés. Az első tRNS leszakad a dipeptidről, s alkalmassá válik újabb transzportra, a második pedig a dipeptiddel átköltözik a P kötőhelyre. A riboszóma egy tripletnyit elmozdul, jön a következő tRNS, és a folyamat mindaddig tart, amíg be nem következik a szintézis vége, a termináció. Mint már említettük, a kódszótárban három “értelmetlen” (nonsense) kodon is található, amelyek nem kódolnak aminosavat. Ha ezek közül valamelyik az A kötőhellyel szembe kerül, a tRNS nem tud hozzákapcsolódni, s a peptidszintézis megszakad. A “felszabadító faktornak” nevezett fehérje, amely a riboszómához kötődik, észleli a stopkodont, és az utolsó aminosavmolekula beépülése után a polipeptidláncot leválasztja az utolsó tRNS-ről.
Egy mRNS több riboszómához is kötődhet, a riboszómák mintegy végigcsúsznak az mRNS-molekulán, s így egyszerre párhuzamosan több példányban is szintetizálódhat ugyanaz a fehérje.
A polipeptidláncon már a szintézis folyamán megindul a másodlagos és harmadlagos szerkezet kialakulása, és a szintézis befejezése után a legtöbb fehérjemolekula még jelentős változásokon megy keresztül. Majd a kész fehérjemolekula a szintézis helyéről “munkahelyére” távozik vagy a sejt belsejébe, vagy a membránba, vagy a sejten kívüli világba. Hosszú ideig - persze ez a hosszú idő viszonylagos, hiszen a molekuláris genetika egész története alig néhány évtizedet fog át - a genetikusoknak az volt a véleménye, hogy a genetikai információáramlás csak a fent ismertetett módon, egy irányban megy végbe: DNSRNSfehérje, esetleg RNSfehérje azokban a vírusokban, amelyek genetikai örökségüket nem DNS-ben, hanem RNS-ben őrzik. Ez a felfogás módosult. 1970-ben ugyanis felfedezték, hogy egyes vírusok, az úgynevezett retrovírusok RNS-ben kódolt információikat át tudják írni DNS-be. Amikor egy sejtet megfertőznek, először létrehozzák RNS-állományuk DNS-másolatát egy reverz transzkriptáz nevű enzim közreműködésével, ez beépül a gazdasejt DNS-ébe, és megkezdi az új vírusrészecskék szintézisének irányítását. A retrovírusok csoportjába tartozik az AIDS-vírus is. A későbbiekben az is kiderült, hogy a fordított átírás nincs vírusokhoz kötve, nélkülük is végbemegy; élesztő-, rovar-, emlőssejtekben egyaránt. A gének sajátosságainak vizsgálata arra a megállapításra vezetett, hogy egyetlen genetikai állományon belül is százával vagy ezrével fordulnak elő olyan szekvenciák, amelyek a fordított átírás révén jönnek létre. Az ilyen szekvenciák az ember genetikai állományának akár 10%-át is kitehetik. A fordított átírással kapcsolatban még nagyon sok a megválaszolatlan kérdés. Például az, hogy miért szerepel ez a folyamat a sejtek működési programjában.
Sok kutató azt is feltételezi, hogy az RNS volt az első biopolimer “információs ősmolekula”. J. E. Darnell a következőket írja erről: “Eltérően a DNS-től vagy a fehérjéktől, rövid RNS-láncok maguktól létrejönnek a Föld kezdeti korszakának megfelelő környezeti feltételek között. Továbbá tudjuk, hogy a RNS-lánc hasítása és újraösszekapcsolása adott helyeken bizonyos esetekben azon fehérjék (enzimek) hiányában is végbemegy, amelyek a mai sejtekben megkönnyítik a folyamatok lejátszódását (tisztán termodinamikai úton). Ez arra utal, hogy az RNS újraszerkesztése nem újonnan kialakult bonyodalom. Már a sejtek kialakulása előtt szolgálhatta jelenlegi célját, elkülönült hasznos információdarabok egyesítését. Sok más kutatóval együtt magam is valószínűnek tartom, hogy az RNS újraszerkesztésének szerepe volt az első sikeres gének által irányított fehérjeszintézisben. Az RNS csak ezt követően hozta létre, talán a visszafelé történő (reverz) átírás segítségével a DNS-t, amely azután a genetikai információ biztonságos tárházává vált” (Darnell, 1985).
Ezt a feltevést látszik igazolni az RNS sokoldalúsága: ugyanúgy képes tárolni és átmásolni az információt, mint a DNS, de közvetlenül is képes irányítani a fehérjeszintézist, amire a DNS nem képes, sőt enzimként is viselkedhet.
Az információátadás lehetséges útjait a következő ábra szemlélteti (Sebe, 1986):
|
