Translacja i proteom komórki
1. Kod genetyczny
2. Budowa rybosomów
3. Inicjacja translacji
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
czÄ…steczki RNA, zwane transportujÄ…cym 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 siÄ™ z komplementarnym antykodonem tRNA,
ale jak zapewnić, żeby tRNA o danym antykodonie miał właściwy
aminokwas?
1. Kod genetyczny
Odnalezienie siÄ™ aminokwasu z
właściwym dla niego tRNA zachodzi
w reakcji aminoacylacji dokonywanej
orzez enzym syntetazÄ™ aminoacylo-
tRNA.
W komórkach istnieje 20 różnych
W komórkach istnieje 20 różnych
takich syntetaz. SÄ… specyficzne,
każda potrafi rozpoznać jeden
aminokwas i odpowiadajÄ…cy mu jeden
tRNA (lub jednÄ… grupÄ™
izoakceptorowych tRNA).
1. Kod genetyczny
Kod genetyczny jest:
- trójkowy
- bez przecinków
- bez zachodzÄ…cych na
siebie kodonów (rzadkie
wyjÄ…tki)
- niemal uniwersalny (pewne
wyjÄ…tki to np. w
mitochondriach)
- zdegenerowany (czyli do 4
kodonów na 1 aminokwas)
- specyficzny dla startu
(AUG) i końca (UAA, UAG,
UGA)
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
powstajÄ…ca po
sfałdowaniu rRNA, do
niej przyczepiajÄ… siÄ™
białka.
Obok mamy rRNA
Obok mamy rRNA
szkieletowe małej
podjednostki
rybosomów
bakteryjnych, czerwono
oznaczono miejsca
przyczepiania siÄ™
białek.
2. Bodowa rybosomów
Poniżej rybosom
bakteryjny. Szersze
wstęgi to RNA, węższe
to białka.
ZÅ‚otym kolorem
pokazano miejsce gdzie
wchodzi tRNA z
wchodzi tRNA z
aminokwasem, synteza
zachodzi nieopodal, w
widocznej bruz
dzie
między małą (niebieską)
a dużą (szarą)
podjednostkÄ… 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 siÄ™ tRNA z
formylometioninÄ… (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 siÄ™ od
stworzenia kompleksu preinicjalnego.
Do tego kompleksu przyłączają się
kolejne białka inicjujące (eIF) i mRNA
ze swojÄ… czapeczkÄ… (cap). Powstaje
kompleks przyłączenia czapeczki
(cap binding complex), który wiąże
siÄ™ od pierwszego nukleotydu
mRNA.
3. Inicjacja translacji
(cd. eukarionty) Kompleks
przyłączenia czapeczki wędruje
poszukujÄ…c (scanning) kodonu
START (AUG). Znajduje siÄ™ on
wewnątrz dłuższej sekwencji
ACCAUGG (Kozak consensus).
4. Elongacja translacji
W czasie elongacji rybosom przesuwa siÄ™ w stronÄ™ 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 siÄ™ kodon
STOP, jeden z trzech
możliwych, zabraknie
tRNA
Jego miejsce zajmą białka
RF (release factor).
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.
Struktura drugorzÄ™dowa przybiera formÄ™ helisy Ä… lub harmonijki ².
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 poczÄ…tku
translacji), koniec C (wolna grupa kwasowa, powstaje na końcu translacji),
helisy Ä…, harmonijki ² i pÄ™tle Å‚Ä…czÄ…ce.
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).
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
Trzy pozostałe części
(łańcuchy-chains)
fałdują.
Struktura
trzeciorzędowa jest
stabilizowana przez
wiÄ…zania
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.