Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Translacja i proteom komórki
1. Kod genetyczny
2. Budowa rybosomów
3. Inicjacja translacji
4. Elongacja translacji
5. Terminacja translacji
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów
7. Translacja a retikulum eukariontów
1. Kod genetyczny
Kluczowe dla przetłumaczenia zapisu DNA na sekwencje białek są małe
cząsteczki RNA, zwane transportującym RNA, tRNA.
1. Kod genetyczny
W komórkach różnych organizmów istnieje 30-50 różnych tRNA, a
ponieważ aminokwasów jest 20, to jeden aminokwas może być
przenoszony przez kilka różnych tRNA, nazywamy je
izoakceptorowymi.
Kodon mRNA rozpozna się z komplementarnym antykodonem tRNA,
ale jak zapewnić, żeby tRNA o danym antykodonie miał właściwy
aminokwas?
1. Kod genetyczny
Odnalezienie się aminokwasu z
właściwym dla niego tRNA zachodzi
w reakcji aminoacylacji dokonywanej
orzez enzym syntetazę aminoacylo-
tRNA.
W komórkach istnieje 20 różnych
takich syntetaz. Są specyficzne,
każda potrafi rozpoznać jeden
aminokwas i odpowiadający mu jeden
tRNA (częściej jedną grupę
izoakceptorowych tRNA).
1. Kod genetyczny
Kod genetyczny jest:
- trójkowy
- bez przecinków
- bez zachodzących na
siebie kodonów (rzadkie
wyjątki)
- niemal uniwersalny (pewne
wyjątki to np. w
mitochondriach)
- niejednoznaczny inaczej
zdegenerowany (czyli do 4
kodonów na 1 aminokwas)
- specyficzny dla startu
(AUG) i końca (UAA, UAG,
UGA)
1. Kod genetyczny
Niejednoznaczność kodu ma
ważne konsekwencje dla
ewolucji sekwencji
nukleotydów.
W wielu kodonach zamiana na
trzecim miejscu jest
synonimowa (nie zmienia się
aminokwas) natomiast
zmiana w dwóch pierwszych
pozycjach jest niesynonimowa.
Mutacje na pozycjach
synonimowych nie są usuwane
przez dobór (ewolucja
sekwencji szybka) a na
pozycjach niesynonimowych
są (ewolucja wolna).
2. Bodowa rybosomów
Rybosomy to centra syntezy polipeptydów. Składa się na nie kilka
łańcuchów rRNA i kilkadziesiąt białek.
2. Bodowa
rybosomów
Szkieletem rybosomów
jest złożona struktura
powstająca po
sfałdowaniu rRNA, do
niej przyczepiają się
białka.
Obok mamy rRNA
szkieletowe małej
podjednostki
rybosomów
bakteryjnych, czerwono
oznaczono miejsca
przyczepiania się
białek.
2. Bodowa rybosomów
Poniżej rybosom
bakteryjny. Szersze
wstęgi to RNA, węższe
to białka.
Złotym kolorem
pokazano miejsce gdzie
wchodzi tRNA z
aminokwasem, synteza
zachodzi nieopodal, w
widocznej bruździe
między małą (niebieską)
a dużą (szarą)
podjednostką rybosomu.
3. Inicjacja translacji
Inicjacja translacji u bakterii polega na przyłączeniu się małej jednostki
rybosomalnej do sekwencji AGGAGGU występującej przed kodonem
START (zawsze AUG).
3. Inicjacja translacji
Następnie do kodonu START
przyczepia się tRNA z
formylometioniną (fM).
W dołączeniu dużej jednostki i
składaniu funkcjonalnego
rybosomu uczestniczą też białka
IF (initiation factors).
3. Inicjacja translacji
Inicjacja translacji u eukariontów
jest inna, rozpoczyna się od
stworzenia kompleksu preinicjalnego.
Do tego kompleksu przyłączają się
kolejne białka inicjujące (eIF) i mRNA
ze swoją czapeczką (cap). Powstaje
kompleks przyłączenia czapeczki
(cap binding complex), który wiąże
się od pierwszego nukleotydu
mRNA.
3. Inicjacja translacji
(cd. eukarionty) Kompleks
przyłączenia czapeczki wędruje
poszukując (scanning) kodonu
START (AUG). Znajduje się on
wewnątrz dłuższej sekwencji
ACCAUGG (Kozak consensus).
4. Elongacja translacji
W czasie elongacji rybosom przesuwa się w stronę 3’ transkryptu po 3
nukleotydy a pomiędzy dostarczanymi aminokwasami powstają wiązania
peptydowe..
4. Elongacja translacji
Nigdy nie znaleziono
białka, które byłoby
odpowiedzialne za
syntezę wiązań
peptydowych.
Udowodniono, że ta jedna
z najważniejszych
aktywności katalitycznych
organizmów należy nie do
enzymu a do rybozymu
czyli katalitycznie
aktywnego RNA.
5. Terminacja translacji
Gdy pojawi się kodon
STOP, jeden z trzech
możliwych, zabraknie
tRNA
Jego miejsce zajmą białka
RF (release factor).
Do uwolnienia mRNA i
rozejścia się podjednostek
rybosomu potrzebne jest
inne białko, RRF (ribosme
release factor).
Podsumowanie: sygnały transkrypcji i translacji
Rycina pokazuje jak z DNA (góra) powstaje transkrypt, który zawiera
sekwencje z odcinka przed i po genie, a następnie, która część transkryptu
zostanie przeznaczona do translacji.
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów - fałdowanie
Kolejność aminokwasów to struktura pierwszorzędowa polipeptydu. To ona
determinuje strukturę drugo- i trzeciorzędową.
Łańcuch polipeptydów ma
dużą energie oddzialywań z
cząsteczkami wody.
Pierwszym etapem jej
zmniejszenia jest wydzielenie
niektórych tlenów i wodorów
do wytworzenia
wewnętrznych wiązań
wodorowych.
Daje to strukturę
drygorzędową, przybierająca
dwie formy w zależności od
sekwencji.
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów - fałdowanie
Kluczowa dla funkcji białka jest struktura trzeciorzędowa. Wyróżnia się w
niej: koniec N (bo wolna jest tu grupa aminowa, powstaje na początku
translacji), koniec C (wolna grupa kwasowa, powstaje na końcu translacji),
helisy α, harmonijki β i pętle łączące.
Motorem powstawania
struktury trzeciorzędowej
jest znowu dążność do
minimalizacji energii
oddziaływań z wodą.
Hydrofobowe powierzchnie
zapadają się do środka
struktury białka a polarne
są eksponowane na
zewnątrz.
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów
Są 4 typy zmian surowego polipeptydu po translacji: fałdowanie, przycinanie,
modyfikacja chemiczna i usuwanie intein (fragmentów polipeptydów) tak by
złożyć ze sobą eksteiny (fragmenty poza inteinami, jest tu analogia do
intronów i egzonow, ale oba procesy nie są od siebie zależne).
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów - fałdowanie
Dotyczy każdego polipeptydu, każdy musi szybko przyjąć prawidłową
strukturę przestrzenną aby nie został usunięty z komórki. Fałdowanie
odbywa się poprzez chowanie się do środka hydrofobowych odcinków
białka.
6. Potranslacyjne
zmiany polipeptydów
– cięcie
proteolityczne
Przykładem jest
insulina.
Peptyd sygnałowy jest
całkowicie usunięty.
Trzy pozostałe części
(łańcuchy-chains)
fałdują.
Struktura
trzeciorzędowa jest
stabilizowana przez
wiązania
dwusiarczkowe
Potem zachodzi
usunięcie łańcucha B.
7. Translacja a retikulum eukariontów.
W komórkach eukariotycznych produkty translacji są uwalniane do wewnątrz
retikulum endoplazmatycznego (ER). Ponieważ jeden mRNA jest
wykorzystywany wiele razy, dochodzi do charakterystycznej wędrówki mRNA
po powierzchni retikulum.