BIOCHEMICZNE PODSTAWY

EKSPRESJI GENÓW

Dr Monika Słomińska-Wojewódzka

Katedra Biologii Molekularnej UG

Pokój A112

[e-mail]

Środy:

•

Wykład

13.15-14.00 sala C107

Ćwiczenia audytoryjne sala C110

14.15-15.00 grupa Bioinformatyka

15.15.-16.00 grupa 1 Biologia

(15.05-15.50)

16.15-17.00 grupa 2 Biologia

(16.00-16.45)

OGÓLNE ZAGADNIENIA

PROCES TRANSLACJI BIAŁEK

mRNA, tRNA, kod genetyczny, syntetazy aminoacylo-tRNA,
rybosomy

Etapy i regulacja translacji białek

FAŁDOWANIE I DEGRADACJA BIAŁEK

Procesy posttranslacyjne

Degradacja białek: rola ubikwityny w procesie degradacji; proces autofagii

LITERATURA

• Molecular Cell Biology

Lodish, Berk i inni

• Molecular Biology of the Cell Alberts, Johnson i inni

• Genes VIII

B. Lewin (www.ergito.com)

• Biochemia

L. Stryer

• Cytobiochemia

L.Kłyszejko-Stefanowicz

Informacja jest powielana przez replikację

DNA

Informacja zawarta w DNA ulega ekspresji

w procesie dwustopniowym:

1. W wyniku transkrypcji powstaje

jednoniciowy mRNA. Jego synteza

odbywa się na nici matrycowej DNA.
Sekwencja nukleotydów mRNA jest

więc komplementarna do sekwencji nici
matrycowej i analogiczna do sekwencji
drugiej nici DNA, nazywanej

kodującą.

2. W procesie translacji sekwencja

nukleotydowa mRNA zostaje

przetworzona w sekwencję

aminokwasów białka.

Ekspresja informacji genetycznej

W procesie

translacji

wykorzystywane

są trzy typy RNA

Ekspresja informacji genetycznej w komórkach

eukariotycznych i prokariotycznych

Sprzężenie procesu

transkrypcji i

translacji w

komórkach

prokariotycznych

Sprzężenie procesu transkrypcji i translacji w

komórkach prokariotycznych

Modyfikacje i

transport

eukariotycznego

mRNA

z jądra do

cytoplazmy

Bakteryjne mRNA jest policistronowe

Translacja policistronowego mRNA

Modyfikacje końców eukariotycznego mRNA

5’

Gppp

+ pppA(G)pNpN

5’

Gp

ppApNpN +

pp

+ p

Modyfikacja końca 5’ eukariotycznego mRNA

Metylacje:
Czapeczka typ 0 - grupa
metylowa w pozycji N7
guaniny

Czapeczka typ 1- grupa
metylowa do grupy 2’OH
rybozy
Czasami metylacja grupy
aminowej adeniny

Czapeczka typu 2 -
grupa metylowa do
grupy 2’OH kolejnej
rybozy (10-15%)

Porównanie struktury mRNA prokariotycznych i

eukariotycznych

Koniec 3’-mRNA ulega

poliadenylacji

CPSF – clevage and polyadenylation
specificity factor

CstF – cleavege stimulation factor F

Sygnały startu translacji
mRNA prokariotycznego

Sygnały startu
translacji mRNA
eukariotycznego

Małe adaptorowe cząsteczki przenoszące

aminokwasy

„

Pierwsze naiwne

pomysły postulowały, że mRNA przybiera konfigurację zdolną do

utworzenia dwudziestu

różnych zagłębień, po jednym dla łańcucha bocznego

każdego z dwudziestu aminokwasów. Jeśli istotnie tak jest, to można by oczekiwać,

że rozwiązanie problemu polega na odwrotnym podejściu, tj. znalezieniu
odpowiednich konfiguracji mRNA, w których

występowałyby takie zagłębienia.

Wszystkie poszukiwania

były jednak bezowocne; zresztą pomiary fizykochemiczne

nie

sugerują nawet pozornej wiarygodności tego pomysłu”.

FRANCIS CRICK, 1955

„

RNA jest przede wszystkim

sekwencją centrów zdolnych do tworzenia wiązań

wodorowych.

Można więc oczekiwać, że cokolwiek zwiąże się w sposób specyficzny

na matrycy, uczyni to przez utworzenie

wiązań wodorowych. Dlatego też najbardziej

naturalna jest hipoteza

zakładająca, że aminokwas jest przenoszony na matrycę

przez

cząsteczkę adaptorową i że właśnie adaptor jest tym elementem, który wiąże

się z RNA. W najprostszej wersji hipotezy potrzeba dwudziestu adaptorów – po
jednym dla

każdego aminokwasu”.

FRANCIS CRICK, 1955

tRNA

jako cząstka transportująca

Rok 1958: Paul Zamecnik, Elizabeth Keller , Mahlon Hoagland

- cytoplazmatyczne tRNA

są zdolne do przyłączania aminokwasów

- aminoacylo-tRNA

są niezbędne w procesie translacji

Rok 1965 Robert Holley - sekwencja nukleotydowa pierwszej

cząsteczki tRNA

Mahlon Hoagland (po lewej) oraz Paul Zamecnik

Robert Holley

Budowa tRNA –

struktura drugorzędowa

struktura pierwszorzędowa:
- 74-

95 nt (najczęściej 76 nt)

- nietypowe zasady (7-15)

-

ramię zmienne: od 3 do 21 nt

„liść koniczyny” – struktura

drugorzędowa wspólna dla
wszystkich tRNA

Budowa tRNA –

struktura trzeciorzędowa

Rok

1974

–

ustalenie

struktury

trzeciorzędowej tRNA. Aleksander
Rich, Aaron Klug

• struktura litery L
• parowanie między nt z pętli D i pętli

T

ψC

• tRNA zawiera dwie

główne domeny:

-

akceptorową (minihelisy), w jej

skład wchodzi ramię akceptorowe
oraz

pętla TψC

-

antykodonową

zbudowaną

z

ramienia

i

pętli antykodonowej

oraz ramienia i

pętli D

Modyfikacje zasad w cząsteczce tRNA

Dojrzewanie tRNA

W procesie dojrzewania
tRNA

uczestniczą

RNaza P oraz RNaza D

tRNA

pochodzą z dużego prekursora RNA

Siedem

cząsteczek

tRNA

powstaje wskutek

rozcięcia

950-nukleotydowego
pierwotnego transkryptu