زنگ تفریح شماره 94
در زنگ تفریح قبلی مکانیسم‌های دخیل در اتصال اسیدهای آمینه به مولکول‌های tRNA مربوطه شرح داده شد. در این بخش به توضیحاتی در ارتباط با نحوه اتصال آمینو آسیل- tRNA آغازی به کمپلکس ریبوزوم و mRNA پرداخته می‌شود. هاوارد دینتزیس (Havard Dintzis) در سال 1961 نشان داد که سنتز پروتئین از انتهای آمینو شروع شده و به انتهای کربوکسیلی آن پیش می‌رود. نقطه آغاز شروع سنتز پروتئین در اکثر موجودات زنده کدونی با ترکیب AUG است که به عنوان کدون آغازگر (Inititation codon یا Start codon)معروف است. این کدون نمایانگر سنتز اسید آمینه متیونین در زنجیر پلی پپتیدی است. نکته مهم در این زمینه این است که وجود تنها یک اسید آمینه برای این کدون یک مزیت و در عین حال یک مشکل به حساب می‌آید، به طوری که همواره تنها متیونین می‌تواند در جایگاه آغاز سنتز پروتئین قرار گیرد. در عین حال متیونین‌های دیگری (متیونین‌های معمولی که به عنوان آغازگر نیستند) که در طول زنجیر پلی پپتیدی قرار می‌گیرند باید به عنوان متیونین آغازگر تشخیص داده نشوند (که این امر طبیعتا موجب اختلال در سنتز پروتئین خواهد شد). در موجودات پروکاریوت، با ظرافت خاصی این مشکل رفع شده است: با وجود تنها یک کدون برای متیونین، دو tRNA برای متیونین وجود دارد که یکی مسئول قرار دادن متیونین آغازی و دیگری مسئول قرار دادن متیونین‌های موجود در زنجیر پروتئینی است. متیونین آغازی برای قرارگیری در ابتدای mRNA، طی دو مرحله اتصال به tRNA
 |
و انتقال یک گروه فرمیل توسط آنزیم ترانس فرمیلاز
متحمل واکنشی از نوع ترانس فرمیلاسیون شده و تبدیل به مشتقی به نام فرمیل متیونین می‌شود که این تغییر ساختاری کوچک به عنوان عامل اساسی باعث تمییز متیونین آغازگر از سایر متیونین‌ها می‌شود
 |
گرچه در یوکاریوت‌ها چنین تغییر ساختاری در متیونین آغازی رخ نمی‌دهد، در این موجودات نیز tRNA اختصاصی برای این اسید آمینه وجود دارد. شروع سنتز پروتئین نیازمند زیر واحد 30s ریبوزوم، مولکول mRNA، متیونین آغازی متصل به tRNA، گروهی از پروتئین‌های موسوم به فاکتورهای شروع (شامل IF-1، IF-2 و IF-3)، زیر واحد 50s ریبوزوم، GTP و منگنز است. مرحله شروع سنتز پروتئین را می‌توان به 3 مرحله تقسیم بندی نمود:
در مرحله اول دو فاکتور رونویسی IF-1 و IF-3 به زیرواحد 30s ریبوزوم متصل می‌شوند. IF-3 مانع از اتصال زیرواحد 50s به زیرواحد 30s ریبوزوم شده، mRNA با کمک توالی موسوم به توالی شاین- دالگارنو (Shine-Dalgarno Sequence) موجود در mRNA به سمت محل کدون آغازی AUG هدایت می‌شود. توالی شاین- دالگارنو یک پیام شروع دارای 4 تا 9 ریشه پورینی است که در فاصله 8 تا 13 جفت باز از کدون آغاز قرار دارد. این توالی با ایجاد پیوند با بخشی از زیرواحد 30S ریبوزومی منجر به استقرار صحیح mRNA در ریبوزوم و هدایت متیونین آغازگر به سمت کدون آغاز می‌شود. ریبوزوم‌های باکتریایی دارای 3 جایگاه اتصال برای آمینوآسیل- tRNA است که شامل جایگاه آمینو آسیل (A)، جایگاه پپتیدیل (P) و جایگاه خروج (E) هستند. تنها اسید آمینه‌ای که قادر به اتصال مستقیم به جایگاه P است، متیونین آغازی است. بقیه اسیدهای آمینه ابتدا به جایگاه A، سپس جایگاه P و در نهایت از طریق جایگاه E از tRNA خود جدا می‌شوند. در هنگام اتصال متیونین آغازی، IF-1 با اتصال به جایگاه A مانع از اتصال آن به این جایگاه و هدایت آن به سمت جایگاه P می‌شوند.
 |
در مرحله دوم، IF-2 متصل به GTP به کمپلکس تشکیل شده بین متیونین آغازی، زیرواحد 30s ریبوزوم و mRNA متصل شده و منجر به جفت شدگی صحیح بین آنتی کدون (متیونین) با کدون مربوطه (AUG)می‌شود
در مرحله سوم، زیر واحد 50s ریبوزوم نیز به این کمپلکس اضافه شده، GTP متصل به IF-2 به GDP هیدرولیز شده و هر سه فاکتور شروع IF-1، IF-2 و IF-3 از ریبوزوم جدا می‌شوند. در نهایت این مرحله، یک ریبوزوم 70s وظیفه‌دار به نام کمپلکس شروع تشکیل می‌شود که شامل mRNA و متونین آغازگر است.