Биосинтез белка в хлоропластах и митохондриях
Инициация. Системы синтеза белка в митохондриях и хлоропластах во многом похожи на системы прокариот и существенно отличаются от цитоплазматической системы. В инициации участвуют формилированная инициаторная тРНК — N-формилметионил-тРНКф - и инициирующие факторы, которые, как полагают, несмотря на недостаточность их изученности у хлоропластов и митохондрий, скорее всего, напоминают инициирующие факторы бактерий, у которых три инициирующих фактора принимают участие в этапах инициации, подобных тем, которые обнаружены у эукариот. Фактор инициации 3 (ФИ-3) - антиассоциирующий фактор, который связывается с малой субъединицей рибосомы и препятствует ее связыванию с большой субъединицей. Кроме того, ФИ-3 может участвовать в связывании мРНК с рибосомами. ФИ-2 определяют как фактор, необходимый для связывания инициаторной тРНК с рибосомами, а недостаточно исследованный ФИ-1, возможно, участвует в диссоциации рибосом на субъединицы и стабилизации инициаторного комплекса.
Элонгация. Факторы элонгации в митохондриях и хлоропластах также отличаются от соответствующих цитоплазматических факторов. Факторы элонгации изучены лучше, чем любые другие факторы синтеза белка в органеллах, и их свойства снова оказались сходными скорее с факторами элонгации у прокариот, чем с факторами элонгации в цитоплазме эукариот. Два фактора элонгации хлоропластов, ФЭ-Тхл и ФЭ-Гхл, по-видимому, образуются в самом хлоропласте на основе генетической информации, закодированной в хлоропластной ДНК. Напротив, митохондриальные факторы элонгации синтезируются в цитоплазме клетки, а не в органелле, и генетическая информация для их синтеза сосредоточена, очевидно, в ядерной ДНК. Этапы элонгации у прокариот, в органеллах и в цитоплазме эукариот, по-видимому, очень сходны. Цитоплазматический фактор элонгации-2 (ФЭ-2) сходен по своим свойствам с бактериальным фактором элонгации Г, однако ФЭ-1 цитоплазмы и бактериальный ФЭ-Т несколько различаются.
Если ФЭ-Тхл сходен по свойствам с ФЭ-Т бактерий, то он может участвовать в серии реакций, подобных тем, которые происходят в бактериальных клетках (рис. 6.7). ФЭ-Т состоит из двух компонентов, ФЭ-Тu и ФЭ-Тs, которые присутствуют в эквимолярных количествах. Только ФЭ-Тu участвует в связывании под контролем кодона аминоацил-тРНК со свободным "А" -участком рибосомы по соседству с занятым "П"-участком, в то время как ФЭ-Тs необходим только для регенерации ФЭ-Тu в активной форме. Образование бинарного комплекса ФЭ-Тu с ГТФ предшествует связыванию аминоацил-тРНК в трехкомпонентный комплекс (рис. 6.7), после чего именно в форме трехкомпонентного комплекса аминоацил-тРНК связывается с участком "А" рибосомы. После связывания ФЭ-Тu.ГДФ покидает рибосому, и ФЭ-Тs, замещает ГДФ, чтобы регенерировать активный ФЭ-Т.
Терминация. Можно ожидать, что процесс герминации синтеза белка в хлоропластах и митохондриях подобен процессу терминации у прокариот и в нем участвуют белковые факторы и терминирующие кодоны. Еще предстоит показать, все ли три терминирующие кодоны бактерий и цитоплазм эукариот, УАА, УАГ и УГА, используются в митохондриях и хлоропластах растений; известно, однако, что митохондриальные системы других эукариот прочитывают УГА как кодон для триптофана, а не как терминирующий кодон.
Хотя хлоропласт синтезирует некоторые из своих белков, например большую субъединицу белка Фракции 1 (рибулозобисфосфаткарбоксилазы, которая катализирует начальные реакции фотосинтеза и фотодыхания) и факторы элонгации T и Г, другие хлоропластные белки образуются в цитоплазме клетки и обязательно должны пройти через хлоропластную мембрану, прежде чем объединиться в функционирующие единицы хлоропласта, вероятно, через взаимодействие с белками, синтезированными в самом хлоропласте. Некоторые белковые продукты, синтезированные в цитоплазме, которые в конечном итоге становятся хлоропластными белками, синтезируются в виде высокомолекулярных белков-предшественников, например малая субъединица белка Фракции 1. Такие предшественники могут проходить через мембрану хлоропласта и расщепляться до окончательного размера зрелой молекулы внутри самого хлоропласта. Пока что идентифицировано лишь несколько белков, синтезируемых в хлоропласте, так что многочисленные минорные продукты синтеза белка в хлоропластах еще предстоит идентифицировать.
