Завершальний етап реалізації генетичної інформації, що полягає в синтезі поліпептидних ланцюгів на матриці мРНК, називається трансляцією. В результаті цього процесу генетична інформація з мови послідовності нуклеотидів в мРНК переводиться (транслюється) на мову послідовності амінокислот в молекулі білка. Роль своєрідного «словника» при цьому перекладі виконує генетичний код. Це властива всім живим організмам єдина система запису спадкової інформації у вигляді нуклеотидної послідовності, яка визначає порядок включення амінокислот в синтезирующуюся поліпептидний ланцюг. Для генетичного коду характерні наступні властивості:
триплетність - кожна амінокислота кодується трьома нуклеотидами;
універсальність - код однаковий для всіх організмів;
однозначність (специфічність) - кожному кодону відповідає лише одна певна амінокислота;
вирожденність - можливість кодування однієї і тієї ж амінокислоти кількома кодонами;
неперекриваемость - кодони зчитуються послідовно, один за іншим, чи не перекриваючи;
односпрямованість - декодування мРНК здійснюється в напрямку 53;
колінеарність - відповідність послідовність амінокислот у білку послідовності нуклеотидів в зрілої мРНК;
існування декількох типів кодонів - ініціюючого (АУГ), смислових і терминирующего (УАА, УАГ, УГА).
Для здійснення синтезу білка необхідно узгоджене взаємодія великого числа компонентів (Табл. 7.1.).
Компоненти білок-синтезуючої системи
підготовка до синтезу, що полягає в активації амінокислот і утворення аміноацил-тРНК;
власне трансляція, що складається з етапів ініціації, елонгації та термінації;
Посттрансляційна модифікація білка.
Активація амінокислот
На стадії підготовки до синтезу кожна з 20 протеіногенних амінокислот приєднується α-карбоксильною групою до 2- або 3-гідроксильних радикалів акцепторного кінця відповідної тРНК з утворенням складноефірний зв'язку. Ці реакції, що відбуваються в цитоплазмі, каталізує сімейство аміноацил-тРНК-синтетаз (аа-тРНК-синтетаз). Кожен фермент цього сімейства дізнається тільки одну певну амінокислоту і ті тРНК, які здатні зв'язатися з цією амінокислотою. Аминоацил-тРНК-синтетази активують амінокислоти в 2 стадії. В ході першої амінокислота приєднується до ферменту і реагує з АТФ з утворенням багатого енергією проміжного сполуки - аденилат. На другій стадії амінокислотний залишок аміноаціладенілата, залишаючись що з ферментом, взаємодіє з молекулою відповідної тРНК з утворенням аміноацил-тРНК. Енергія, укладена в макроергічним зв'язку аміноацил
тРНК, згодом використовується на освіту пептидного зв'язку в ході синтезу білка.
Висока специфічність аа-тРНК-синтетаз в зв'язуванні амінокислоти з відповідними тРНК лежить в основі точності трансляції генетичної інформації. В активному центрі цих ферментів є 4 специфічних ділянки для впізнавання: амінокислоти, тРНК, АТФ і четвертий - для приєднання молекули Н2 О, яка бере участь в гідролізі неправильних аміноаціладенілатов. Тобто, в активному центрі цих ферментів існує коригувальний механізм, що забезпечує негайне видалення помилково приєднаного амінокислотного залишку.
Амінокислота, приєднуючись до тРНК, надалі не визначає специфічних властивостей аа-тРНК, її структуру не впізнає ні рибосома, ні мРНК. І участь конкретної амінокислоти в синтезі білка залежить тільки від структури тРНК, а точніше, від комплементарного взаємодії антикодону аміноацил-тРНК з кодоном мРНК. Іншими словами, молекули тРНК в синтезі білка грають роль адаптерів. тобто пристосувань, за допомогою яких амінокислоти включаються в певному порядку в зростаючу поліпептидний ланцюг.