الدرس 128 : مراحل ترجمة البروتين

>

خطوات الترجمة :

أولاً : مرحلة بدء وإنطلاق عملية الترجمة :

هذه المرحلة عبارة عن خطوتين يحدثان مرة واحدة طوال فترة بناء البروتين .

( أ ) تكوين معقد بدء بناء البروتين:

 ( تحت وحدة الريبوسوم الصغيرة + m-RNA + الـ t-RNA الحامل للميثونين ) :

♦ ترتبط تحت وحدة ريبوسوم صغيرة بجزئ m-RNA

 من جهة الطرف `5 ( بالتحديد عند موقع الإرتباط بالريبوسوم )

بحيث تكون القواعد النيتروجينية لأول كودون به وهو AUG متجهاً لأعلى 

وهو الوضع الصحيح للترجمة .

AUG :

هو كودون بدء تخليق البروتين المشفر للحمض الأمينى الميثيونين .

♦ يأتى t-RNA حاملاً للحمض الأمينى الميثيونين

 يتعرف على الكودون الذى يتزاوج معه فى m-RNA وهو AUG

فتتزاوج وترتبط قواعد مضاد الكودون لهذا الـ t-RNA وهى ( UAC )

مع كودون البدء على m-RNA وهو (AUG) وذلك فى الموقع P للريبوسوم

 وبذلك يصبح الميثيونين هو أول حمض أمينى فى سلسلة عديد الببتيد النامية التى ستبنى .

ملحوظة :

♢ يوجد موقعان على القطعة الكبرى للريبوسوم يمكن أن

 ترتبط بهما جزئيات t-RNA وتثبت فترة بهما قبل مغادرتها هما :

( أ ) موقع الببتيديل – ويسمى موقع ( P ) – ويسمى موقع الببتيد :

يتواجد فى هذا الموقع t.Rna الذى يحمل سلسلة عديد الببتيد النامية .

( ب ) موقع الأمينو أسَيلْ – ويسمى موقع ( A ) – ويسمى موقع القراءة :

يتواجد فى هذا الموقع t.Rna الذى يحمل الحمض الأمينى اللاحق

الذى سوف يُضاف فى سلسلة عديد الببتيد النامية وذلك عن طريق مضاد كودونه

وذلك للتأكد من وجوده فى المكان المناسب حيث يرتبط بالكودون المقابل على m.Rna .

♢ يعتبر الميثيونين هو الحمض الأمينى الأول فى كل السلاسل الببتيدية

ولكن قد يزال لاحقاً ولايكون أول حمض أمينى فى البروتين المتكون .


♢ t-RNA الحامل للميثونين 

يرتبط بـ m-RNA  فى موقع الببتيديلP بالريبوسوم ويكون وقتها الموقع A شاغراً ( فارغاً )

بعد ذلك كل أنواع t-RNA التى ستحمل الأحماض الأمينية التى ستدخل فى بناء ذلك

البروتين سوف تمر أولاً على الموقع A فى الريبوسوم قبل دخولها موقع P .

♢ تتم ترجمة كودون البدء AUG إلى الحمض الأمينى الميثيونين

قبل إرتباط تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة بالصغيرة .


♢ إتجاه t.rna فى عكس إتجاه m.rna عند الترجمة

حتى تتكون الروابط الهيدروجينية بشكل سليم ( لم تُراعى الإتجاهات فى الكتاب ) .

♢ تتم قراءة الكودون المضاد من 5' إلى 3' فمثلاً فى الصورة السابقة يُقرأ CAU .

( ب ) دخول تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة :

ترتبط تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة بالمركب السابق ( معقد إنطلاق وبدء بناء البروتين )

 وعندئذٍ تبدأ تفاعلات بناء البروتين ويصبح الريبوسوم وظيفى 

حيث يبدأ بالقيام بدوره فى بناء البروتين .

ثانياً : مرحلة إستطالة سلسلة عديد الببتيد :

هذه المرحلة عبارة عن دورة من 3 خطوات تتكرر مع كل حمض أمينى يضاف للسلسلة.

- تتم قراءة شفرة الحمض الأمينى الثانى على m-RNA بواسطة الريبوسوم .

- يقوم t-RNA مخصص بحمل ونقل الحمض الأمينى الثانى فى السلسلة

 على حسب شفرته على m-RNA ( فلكل حمض أمينى t-RNA خاص بنقله ) .

إذن :

الريبوسوم وt.rna كلاهما يشارك فى قراءة m.rna وترجمته . 

بعدها تبدأ الخطوات الثلاثة :

1- يرتبط مضاد الكودون لـ t-RNA الحامل للحمض الأمينى الثانى 

(تتغير الخطوة مع كل حمض أمينى)  بالكودون الثانى على m-RNA المكمل له

 ويكون مكان هذا الإرتباط هو موقع الأمينو أسيل A (الشاغر ) .

2- يحدث تفاعل نقل الببتيديل الذى ينتج عنه :

♦ تكوين رابطة ببتيدية بين الحمض الأمينى الأول ( الميثيونين ) 

والحمض الأمينى الثانى الذى يليه فى السلسلة

بمساعدة وتدخل إنزيم منشط لهذا التفاعل تنتجه تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة .

وظيفة هذا الإنزيم هى :

 نزع جزئ ماء من الحمضين الأمينين المتجاورين .

♦ يفصل الريبوسوم الميثيونين عن t-RNA الأول 

 فيصبح t-RNA الذى كان يحمل الميثيونين السابق فى السلسلة فارغاً

فيترك ويغادر موقع ( P ) فى الريبوسوم 

تاركاً الحمض الأمينى الميثيونين خلفه ( مرتبطاً بالحمض الأمينى الثانى )

 ويذهب t-RNA هذا ليلتقط ميثيونين آخر إذا جاءت شفرته على m-RNA 

الذى يُقرأ وتُفك شفرته .

♦ يحمل t-RNA الآخر الحمضين الأمينين معاً .

تفاعل نقل الببتيديل :
هو تفاعل كيميائى يحدث فى الريبوسومات أثناء عملية بناء البروتين

ينتج عنه تكوين رابطة ببتيدية بين

حمض أمينى سابق فى السلسلة الببتيدية (مجموعة COOH منه )

والحمض الأمينى الذى يليه ( مجموعة NH2 منه )

وذلك بمساعدة إنزيم منشط تنتجه تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة

 ثم يصبح t-RNA الذى كان يحمل الحمض الأمينى الأول السابق فى السلسلة فارغاً

 فيترك موقع الريبوسوم ليلتقط ويحمل حمض أمينى آخر من نفس النوع

أما t-RNA اللاحق الذى يليه فيحمل الحمضين الأمينين معاً

 ويتكرر هذا التفاعل حتى تمام بناء السلسلة .

3 – ينزلق ويتحرك الريبوسوم ليتقدم على إمتداد m-RNA مسافة كودون واحد 

(3 نيوكليوتيدات ) باتجاه `3

فيحدث التالى نتيجة هذا التحرك :

♦ يُزاح t-RNA الحامل لثنائى الببتيد المتكون ( حمض أمينى 1 + حمض أمينى 2 )

 ليتواجد ويصبح فى موقع الببتيديل للريبوسوم ( P ) .

♦ يُصبح الموقع ( A ) شاغراً وخالياً من t-RNA السابق

الذى تركه ليجلب حمض أمينى من نفس النوع إذا أتت شفرته مرة ثانية على m-RNA 

الذى يجرى قراءته  ويصبح الموقع (A ) مستعداً

 ليستقبل t-RNA حامض حمض أمينى آخر ( ثالث ) .

♦ يأتى كودون تالى إلى موقع الأمينوأسيل ( A ) ليقرأه الريبوسوم لتبدأ الدورة مرة أخرى ...

تبدأ الدورة مرة أخرى حيث :

♦ يقوم t-RNA آخر بنقل وجلب الحمض الأمينى الثالث المناسب حسب شفرة m-RNA التى تُقرأ

 بحيث يصبح هذا الحمض فى موقع ( A ) الذى كان خالياً

 ثم تتزاوج قواعد مضاد الكودون لهذا الـ t-RNA مع الكودون المقابل على m-RNA فى موقع ( A ) .

♦ يحدث تفاعل نقل ببتيديل آخر :

حيث يرتبط الحمض الأمينى الثالث بالثانى برابطة ببتيدية ويضاف لسلسلة عديد الببتيد النامية .

♦ ثم تتحرك وحدتا الريبوسوم مرة أخرى

وهكذا يتكرر التتابع حتى يتم بناء سلسلة الأحماض الأمينية وتكون محمولة على t-RNA الأخير .

ثالثاً : مرحلة النهاية وتوقف عملية بناء البروتين :

- تقف عملية بناء البروتين عندما يصل الريبوسوم أثناء حركته على m-RNA إلى

 أحد كودونات الوقف الثلاث ( UGA أو UAA أو UAG )

وهو لا يرمز ولايشفر لأى حمض أمينى ولا يوجد t-RNA يحمل الكودون المضاد لتلك الشفرة .

- يرتبط بكودون الوقف بروتين يسمى عامل الإطلاق لتبدأ سلسلة الأحداث التالية :

مصير الريبوسوم :

⧫ يترك الريبوسوم m-RNA .

⧫ تنفصل تحت وحدتا الريبوسوم عن بعضهما البعض ( تحت الوحدة الكبرى , وتحت الوحدة الصغرى )

 ولا يرتبطان مرة أخرى إلا إذا إشتركا فى بناء بروتين جديد فى السيتوبلازم .

مصير سلسلة عديد الببتيد :

⧫ يمكن أن يحدث قص وإزالة لأول حمض أمينى فى السلسلة وهو الميثيونين ويصبح حر فى السيتوبلازم .

⧫ تنفصل سلسلة عديد الببتيد المتكونة عن آخر t-RNA وتحرر فى السيتوبلازم

 لتستخدم مع سلاسل أخرى فى بناء بروتينات تركيبية و بروتينات تنظيمية ( وظيفية )

و تُظهِرْ الصفات الوراثية المميزة للخلية .

⧫ ثم يتم توجيه البروتين إلى المكان المناسب الذى سيؤدى وظيفته فيه

 داخل الخلية أو خارجها ( كالأنسولين الذى يخرج من خلايا البنكرياس ) .

مصير t-RNA :

⧫ يغادر آخر t-RNA الريبوسوم ليعود إلى السيتوبلازم ليشترك فى عمليات بناء بروتين أخرى جديدة أو يتحلل .

مصير m-RNA :

⧫ بمجرد أن يبرز الطرف `5 لجزئ m-RNA من الريبوسوم

 يرتبط به تحت وحدة ريبوسوم صغيرة أخرى لتبدأ دورة أخرى فى بناء البروتين

 فعادة ما يصل عدد الريبوسومات التى تمر على نفس m-RNA لترجمة شفرته إلى بروتين

إلى 100 ريبوسوم أو أكثر ( يفصلهم فاصل زمنى قصير )

فيسمى وقتها بعديد الريبوسوم ( يشبه حبات العقد أو المسبحة فى الخيط )

وتكون عدد السلاسل الببتيدية المتكونة يساوى عدد الريبوسومات .

⧫ بعد قيام m-RNA بدوره يتحلل وتستخدم مكوناته بعد دخولها من السيتوبلازم إلى النواة

فى بناء جزيئات RNA جديدة ( t-RNA و m-RNA و r-RNA )

لأنه ينحل إلى ريبونيوكليوتيدات يمكن أن تبنى أى نوع من جزيئات RNA .

ملحوظة :
♢ حركة الريبوسوم على m-RNA وكذلك وضع t-RNA على الريبوسوم يحتاجان لطاقة تُصرف من الخلية .


♢ الريبوسوم هو المنزلق والمتحرك على شريط mRna وليس العكس .


♢ يتحرك الريبوسوم على شريط m.Rna فى الإتجاه من 5' إلى 3' بمقدار شفرة وراثية واحدة ( كودون واحد ) .


♢ يتحدد نوع الحمض الأمينى الذى يحمله t.Rna معين على مضاد الكودون وليس على كودون على m.Rna

بسبب إن t.Rna يحمل الحمض الأمينى قبل أن ينتقل إلى الريبوسوم أثناء بناء البروتين .


♢ سلسلة عديد الببتيد المتكونة تبدأ بمجموعة أمين من الحمض الأمينى الأول

وتنتهى بمجموعة كربوكسيل من الحمض الأمينى الأخير .

♢ يتحرك الريبوسوم فى إتجاه واحد ثابت أثناء بناء البروتين

فليس له حرية الحركة فى الإتجاهين لأن جزئ m.Rna له إتجاه محدد فى القراءة والترجمة

 ( من النهاية '5 إلى النهاية '3 )

 بدليل أنه فى البكتيريا يرتبط m.Rna بالريبوسوم ليتم ترجمته قبل أن ينتهى نسخه من DNA

فلو كان إتجاه الترجمة هو ( من النهاية '3 إلى النهاية '5 ) 

فلن تبدأ الترجمة إلا بعد الإنتهاء من نسخ m.Rna .

♢ السلسلة الببتيدية المتكونة تلتف على نفسها وتنطوى فى أجزاء معينة

 لترتبط الأحماض الأمينية مع بعضها بروابط كيميائية فيأخذ البروتين بنية فراغية ثلاثية الأبعاد

 تساعد فى عمل تجويف الموقع الفعال الذي يحدث عنده نشاط الإنزيم النوعى

بمعنى أن كل بروتين له وظيفة متخصصة فمثلاً :

بروتين الجسم المضاد له موقع للإلتصاق بجسم غريب واحد ويختلف هذا الموقع من جسم مضاد لآخر .

♢ لوحدثت طفرة أدت إلى تغيير فى :

ترتيب أو نوع أو عدد النيوكليوتيدات التى سينتج عن ترجمتها 

الأحماض الأمينية المكونة لموقع فعال فى بروتين ما

 فلن يقوم البروتين بوظيفته لأن بنية الموقع الفعال وشكله الفراغى سيتغير .

♢ الكودون على m.Rna يقرأ ويُكتب من الطرف 5' إلى الطرف 3'

أما مضاد الكودون على t.Rna فيقرأ ويُكتب من الطرف 3' إلى الطرف 5'

 ولأن كودون الوقف لايشفر لأى حمض أمينى فمن المستحيل أن تجد له t.Rna يحمل مضاد كودون له .

عامل الإطلاق ( يسمى عامل فك الإرتباط ) :

بروتين يرتبط بكودون الوقف على جزئ m-RNA عندما يصل الريبوسوم إلى هذا الكودون

 حيث ينفك الإرتباط حينئذٍ بين :

الريبوسوم 

و m-RNA 

و t-RNA الحامل لآخر حمض أمينى فى سلسلة عديد الببتيد المتكونة

 فيترك الريبوسوم m-RNA وتنفصل تحت وحدتاه عن بعضهما البعض 

بعد أن تم بناء سلسلة عديد الببتيد وإنهاء ترجمة الشفرة الوراثية الخاصة بالجين .

ملحوظة :

بروتين عامل الإطلاق سابح فى السيتوبلازم يتحرك وحده

ويصل لكودون الوقف علىm.Rna ولايحمله ولايحضره أى t.Rna .

عديد الريبوسوم (مركب من m-RNA + عدة ريبوسومات ) :

إتصال ثم مرورعدد من الريبوسومات ( قد يصل إلى 100 ريبوسوم ) على جزئ m-RNA واحد

 لترجمة رسالته وفك شفرته إلى البروتين المقابل دفعة واحدة بشكل متزامن بمجرد مرور كل منها عليه

 ويتصل بكل ريبوسوم سلسلة عديد الببتيد التى كونها

 فيتكون بذلك نسخ عديدة متشابهة من نفس البروتين ( نوع واحد ) بشكل مكثف وسريع .

• شارك هذه المقالة