WYKŁAD Z BIOLOGI MOLEKULARNEJ 20.04

Reguła tolerancji Cricka

W kodzie genetycznym jest 61 kodonów aminokwasowych- jednak w komórkach występuje mniej rodzajów tRNA

WNIOSEK

Jeden rodzaj(cząsteczka) tRNA może rozpoznawać więcej niż jeden kodon. Jest to możliwe, gdyż do rozpoznania kodonu (w mRNA) przez antykodon (w tRNA) wystarcza komplementarność oddziaływania pomiędzy dwoma pierwszymi parami zasad (licząc dla kodonu)

CZYLI: istnieje tolerancja oddziaływania pomiędzy ostatnią zasadą kodonu a pierwszą antykodonu.

Jeden aminokwas może kodować jeden lub więcej kodonów które mogą być rozpoznawane przez jeden lub więcej cząsteczek tRNA. Jeżeli jest ich więcej – różnią się antykodonami oraz/albo resztą sekwencji.

Izoakceptorowe tRNA- obsługują ten sam aminokwas ale mają różne sekwencje(są produktami różnych genów)

tRNA

Nomenklatura: tRNA^ser(AGA)

Ser-tRNA^ser(AGA). Cząsteczki mają dł.74- 95 nukleotydów. Wykazują obecność rejonów helikalnych w których parują się komplementarne odcinki sekwencji ( wewnątrzcząsteczkowa komplementarność zasad). Rejony helikalne są oddzielone pętlami utworzonymi z niesparowanych nukleotydów. Dlatego dwuwymiarowe przedstawienie cząsteczki kształtem przypomina liść koniczyny.

Pętle w cząsteczce tRNA:

-pętla pseudourydynowa

-pętla dihydrourydynowa

-pętla zmienna

-pętla antykodonowa (najważniejsza!!)

Pętla zmienna odpowiada za zróżnicowaną dł. poszczególnych tRNA. Pseudouryd zawiera izomer uracylu – pseudouracyl

Rybotymidyna – zawiera tyminę , dihydrourydyna- zawiera dihydrouracyl

Badania krystalograficzne wskazują iż kształt cząsteczki przypomina literę „L”

-ramię dłuższe – antykodonowe

- ramię krótkie akceptorowe (zawiera koniec 3’ z sekwencją CCA- do jej reszty adenylanowej dołączany jest aminokwas.

Cząsteczki tRNA są rozpoznawane przez syntetazy aminoacylo tRNA dzięki sekwencji antykodonowej oraz cechom ramienia akceptorowego.

Syntetazy aminoacylo-tRNA są to enzymy przyłączające aminokwasy do odpowiednich tRNA . Dana syntetaza rozpoznaje i aminokwas i tRNA. Jest ich mniej więcej tyle ile aminokwasów białkowych (20)- po jednej dla każdego aminokwasu .Izoakceptorowe tRNA są obsługiwane przez tą samą syntetazę.

Aminoacylacja tRNA przebiega dwuetapowo:

1. Gr. Karboksylowa aminokwasu reaguje z gr.α-fosforanową ATP wypierając pirofosforan- tworzy się wiązanie bezwodnikowe tzw. Aminoacyloadenylanu( aktyw. Aminokwasu)

2. Przeniesienie reszty aminokwasowej na gr 2’ lub 3’-OH końcowej reszty adenylanowej tRNA. Reakcję napędza rozpad dwóch makroergicznych wiązań fosforanowych.

Rybosomy- organelle w których zachodzi translacja. Każdy rybosom jest złożony z dwóch podjednostek

-duzej i małej. Obydwie podjednostki sa zbudowane z RNA oraz białek. Rybosomy tworzące je podjednostki oraz wchodzące w ich skład rRNA oznacza się ich stałymi sedymentacji.

Stała sedymentacji- współczynnik określający tempo opadania (sedymentacji
) czastki w czasie wirowania , wyraza się go w Svedbergach[10^-13s], matematycznie jest to stosunek prędkości sedymentacji cząsteczki i przyspieszenia jakiemu jest ona poddawana(s=v_t/a) wartość ta nie jest zależna od przyspieszenia- zależy od własności cząstek (masa, objętość, kształt
) i medium w którym są one zawieszone

Rybosom zawiera 3 miejsca wiązania tRNA:

A-m. aminoacylowe- wiąże aminoacylo tRNA

P- m. peptydowe- wiąże peptydylo-tRNA

E- m.wyjścia- wiąże wolny (zdeacylowany) tRNA zanim opuści on rybosom

INICJACJA

1.powstaje kompleks pre-inicjacyjny złożony z IF-1, IF-3 podjednostki 30S, który wiąże się z mRNA w rejonie kodonu inicjacyjnego AUG (dla Met) przy końcu 5’

2. z kompleksem pre- inicjacyjnym (oraz mRNA) wiąże się kompleks fMet-tRNA^fMet i IF-2 połączonego z GTP- powstaje kompleks inicjacyjny (w nim nawiązuje się kontakt kodonu z antykodonem)

3. następuje hydroliza GTP, dysocjacja czynników inicjacyjnych i przyłączenie podjednostki 50S

tRNA^fMet jest wykorzystywany tylko do inicjacji, po przyłączeniu metioniny formylotransferaza Met-tRNA^fMet przyłącza gr.formylową (reszta kwasu mrówkowego) Reszta fMet jest potem usuwana- nie ma jej w dojrzałym białku.

Rozpoznanie kodonu inicjacyjnego prokarionty- przed startowym AUG znajduje się sekwencja Shine-Dalgarn jest ona komplementarna do fragmentu końca 3’ 16S rRNA eukarionty- kodonem inicjacyjnym jest często pierwszy AUG za czapeczką (5’ cap)- ale niekoniecznie, bo do rozpoznania istotny jest bezpośredni kontekst sekwencyjny kodonu AUG(sekwencja Kozak)

ELONGACJA

Zachodzi w kierunku N do C (5’-3’)

1. W miejsce A wnika aa-tRNA determinowany sekwencją kolejnego kodonu. Aa-tRNA jest wnoszony w kompleksie z EF-Tu/GTP. Po połączeniu kodonu z antykodonem GTP ulega hydrolizie i EF-Tu opuszcza rybosom. EF-Tu jest następnie regenerowany

2. Następuje atak nukleofilowy gr. α- aminowej nowo- inkorporowanego aminokwasu na na gr. karbonylową poprzedniego aminokwasu (fMet lub ostatnio włączonego aminokwasu reszty peptydylowej). Powstaje : peptydylo- tRNA w A oraz wolny tRNA (tRNA^fMet) w P.

Aktywność

Peptydylotransferazy (enzymu katalizującego wytworzenie wiązania peptydowego)

Wykazuje 23S(prokarionty) lub 28 S eukarionty rRNA