TRANSLACIJA Doc. dr Snežana Marković Doc. dr Snežana Marković Doc. dr Snežana Marković Doc. dr Snežana Marković Institut za biologiju i ekologiju nstitut za biologiju i ekologiju Prirodno rirodno-matematički fakultet matematički fakultet Univerzitet u Kragujevcu niverzitet u Kragujevcu
29
Embed
Doc. dr Snežana Markovi ć - CPCTAS-LCMBcpctas-lcmb.pmf.kg.ac.rs/lcmb/molekularna biologija/translacija.pdfAntibiotici koji inhibiraju sintezu proteina prokariota i eukariota: –
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TRANSLACIJA
Doc. dr Snežana MarkovićDoc. dr Snežana MarkovićDoc. dr Snežana MarkovićDoc. dr Snežana MarkovićIInstitut za biologiju i ekologijunstitut za biologiju i ekologijuPPrirodnorirodno--matematički fakultetmatematički fakultet
UUniverzitet u Kragujevcuniverzitet u Kragujevcu
BIOSINTEZA PROTEINA - TRANSLACIJA� U toku translacije dolazi do specifičnog prepoznavanja
– Aminoacil-tRNK sintetaza vezuje COOH grupu AK vezuje COOH grupu AK za AMP
– Oslobađa se AMP; aktivirana COOH grupa se vezuje za OH grupu riboze adeninskog nukleotida na 3’ kraju odgovaraju će tRNK → nastaje aminoacil-tRNK
AMP
� OPŠTI PREGLED TRANSLACIJE� Sinteza polipeptidnog lanca – formiranje peptidne veze između
COOH grupe na kraju rastućeg lanca i NH2 grupe aktivirane aminokiseline
� Energetski zavisan proces (peptidil-tRNK molekul→nova peptidna veza)
� Sparivanje kodon – antikodon� Ribozomi; poliribozomi� P (peptidil-tRNK), A
(aminoacil-tRNK) i E mesto (tRNK koja napušta ribozom)
� Ribozomalni ciklus
� INICIJACIJA TRANSLACIJE
� Proces udruživanja ribozomskih subjedinica, tRNK i iRNK → kompleks koji otpočinje elongaciju polipeptidnog lanca sa određenog lanca sa određenog mesta na iRNK (okvir čitanja)
� Faktori inicijacije translacije
� INICIJACIJA TRANSLACIJE KOD PROKARIOTA
� Dve tRNK za metionin (inicijatorska i elongacijska)
� Inicijatorska tRNK za metionin – NH2 grupa Met se formiluje (N10-formil-tetrahidrofolat) → N-formilmetionil-tRNK (fMet-tRNK f
Met)tRNK f )� fMet-tRNK f
Met prepoznaje start kodone (AUG, GUG)
� Nakon sintetisanog polipeptidnog lanca od 15-30 AK, deformilaza uklanja formil grupu startnog Met, a aminopeptidaza uklanja i Met (ne uvek)
� 30S INICIJACIONI KOMPLEKS: mala subjedinica ribozoma, GTP, iRNK, inicijacioni faktor 2 (IF-2) i fMet-tRNK f
Met
� Binarni (IF-2 i fMet-tRNK fMet) ili
ternarni kompleks (iRNK, GTP, IF-2 i fMet-tRNK f
Met)� Na čeonom nizu iRNK sa Šajn-
Dalgarnovim (ŠD) nizom (na 5’ Dalgarnovim (ŠD) nizom (na 5’ kraju), komplementaran 3’ kraju 16S rRNK (invertovani ponovci) → hibrid iRNK -rRNK
� Nekompletno P mesto sa AUG (GUG) kodonom vezuje inicijatorsku tRNK
� Više ŠD nizova na policistronskoj iRNK
� Sledeća faza: 30S kompleksu se pridružuje velika subjedinica (50S) ribozoma – 70S
� Dolazi do hidrolize GTP i oslobađanje IF
� Inicijatorska tRNK u kompletnom P mestukompletnom P mestu
� Prazno kompletno A mesto za vezivanje drugih tRNK
� Prva peptidna veza između formilmetionina i sledeće AK
� INICIJACIONI FAKTORI PROKARIOTA
� IF-1 – vezuje se za malu subjed. ribozoma u budućem A mestu; pomaže delovanje IF-3 i oslobađanje IF-2
� IF-2 – vezuje inicijatorsku � IF-2 – vezuje inicijatorsku tRNK za nekompletno P mesto na 30S; izaziva hidrolizu GTP
� IF-3 – za vezivanje male subjedinice na iRNK; disocijacija ribozoma na subjedinice; vezuje se za 30S i stabilizuje je (E mesto)
� INICIJACIJA TRANSLACIJE KOD EUKARIOTA� Start signal je AUG� Metionin u inicijatorskoj tRNK (Met-tRNK i
Met) nije formilovan� Prvo se vezuje inicijatorska tRNK za malu subjedinicu ribozoma, pa zatim
iRNK uz pomoć kompleksa eIF4� Inicijacioni kompleks
– Binarni kompleks (eIF-2 i GTP)– Ternarni kompleks (eIF-2, GTP, Met-tRNK i
Met)– Mala subjedinica ribozoma (40S) sa eIF-3– iRNK, eIF-4, uz hidrolizu ATP– iRNK, eIF-4, uz hidrolizu ATP
� Mala (40S) subjedinica se vezuje pomoću eIF-4 za iRNK (za 5’ kapu) → pomera se duž čeonog niza do prvog start kodona
� Prepoznavanje AUG kodona omogućeno je sparivanjem sa antikodonom inicijatorske tRNK
� Velika subjedinica se vezuje kada se oslobode eIF-2 i eIF-3 uz pomoć eIF-5
� Stvaranje kompletnog ribozoma (80S) u blizini start kodona i inicijatorska tRNK se vezuje za kompletno P mesto, uz hidrolizu GTPGTP
� Ribozom je formiran na inicijacionom kodonu, A mesto je kompletno, a na P mestu je inicijatorska tRNK sa Met, odnosno formilmet
� Tri faze elongacije� I faza:
– Aminoacil-tRNK se vezuje za A – Aminoacil-tRNK se vezuje za A mesto (P mesto zauzeto)
– EF-T (prokarioti) –termostabilna (EF-Ts) i termolabilna komponenta (EF-Tu)
Aminoacil-tRNK•EF-Tu•GTP → vezuje se za A mesto → oslobađa se EF-Tu•GDP → EF-Ts•EF-Tu → EF-Tu•GTP
– EF-1 (eukarioti), dve subjedinice
� II faza – transpeptidacija– Veza između COOH i tRNK
u P mestu se raskida, a stvara se peptidna veza sa NH2 grupom AK vezane za tRNK u A mestu
– Peptidil transferaza – deo velike subjedinice ribozoma (nekoliko r-proteina, 5S i deo (nekoliko r-proteina, 5S i deo 23S rRNK; ribozim)
– P mesto sa deacilovanom tRNK, A mesto sa rastućim polipeptidom (peptidil-tRNK)
� III faza – translokacija– Nova peptidil-tRNK se pomera iz A u P mesto, a ribozom se pomera za tri
nukleotida duž iRNK– Deacilovana tRNK iz A mesta prelazi u E mesto– Prva podfaza: Hibridno A/P mesto (akceptorski krak nove peptidil-tRNK prelazi u P mesto, a
antikodon je u A mestu) na velikoj subjediniciHibridno P/E mesto (akceptorski kraj deacilovane tRNK prelazi u E mesto, a
antikodon ostaje u P mestu) na velikoj subjedinici– Druga podfaza: EF-G•GTP – antikodonski krajevi ovih tRNK se pomeraju sa iRNK u odnosu EF-G•GTP – antikodonski krajevi ovih tRNK se pomeraju sa iRNK u odnosu
na malu subjedinicu ribozoma (peptidil-tRNK u P/P mestu)Oslobađanje tRNK iz E mesta, vezivanje nove aminoacil-tRNK za A mesto– EF-G (kod prokariota) sa GTPom se vezuje za ribozom, hidrolizu GTPa vrši
jedan od r-proteina– EF-T i EF-G se vezuju alternativno za ribozom– EF-2 kod eukariota– Energetski skup proces; 1 peptidna veza = 4 fosfodiestarske veze GTP (2 veze
za formiranje 2 aminoacil-tRNK, 1 za vezivanje aminoacil-tRNK za A mesto i 1 za translokaciju ribozoma)
� TERMINACIJA TRANSLACIJE� Stop kodon (UAA, UAG, UGA) se nađe u A mestu, za koje se
– RF-1 prepoznaje stop kodone UAA i UAG– RF-2 prepoznaje stop kodone UAA i UGA– RF-3 vezuje GTP i stimuliše aktivnost prva dva faktora
� Eukarioti: eRF1 (analog RF1 i 2 prokariota) i eRF3 (analog RF3 prokariota)
� Pri vezivanju terminacionih faktora stimulisana je hidroliti čka aktivnost peptidil transferaze (hidroliza veze između tRNK i sintetisanog polipeptidnog lanca)
� Hidrolizom GTP dobija se energija za oslobađanje terminacionih faktora
� Izbacivanje dezacilovanih tRNK sa P i E mesta pomoću faktora za recikliranje ribozoma (RRF)
� Disocijacija iRNK sa ribozoma pomoću IF3� Recikliranje ribozoma
� TAČNOST TRANSLACIJE� Prosečna učestalost grešaka je 10-4 po kodonu� Greške usled:� 1. Aktivacije aminokiselina;
– sprečeno korekcionim mehanizmom u vezi aminoacil-tRNK sintetaze, tRNK i odgovarajuće AK
� 2. Interakcija kodon-antikodon; – Strukturne komponente ribozoma u okviru A mesta;
promena geometrije A mesta omogućena S4, S5 i S12 promena geometrije A mesta omogućena S4, S5 i S12 proteinima
– Brzina elongacije; brzina stvaranja peptidne veze – pravilno popunjavanje A mesta; S12 protein
– Delovanje kodona kao alosteričnog efektora; pravilno sparivanje kodon-antikodon → konformaciona promena aminoacil-tRNK → interakcije ostalih petlji tRNK sa r-proteinima
� REGULACIJA BRZINE SINTEZE PROTEINA U ĆELIJI� Prokarioti: ekspresija gena regulisana na nivou transkripcije� Eukarioti: regulacija translacije – klju čan faktor eIF-2
– eIF-2 od α, β i γ subjedinice, vezuje GTP i Met-tRNKiMet,
vezivanje za P mesto– Fosforilacija/defosforilacija α subjedinice posredstvom
kinaza (agensi koji stimulišu rast i proliferaciju inhibiraju aktivnost kinaze i obrnuto)
– Nakon inicijacije translacije neophodna je regeneracija – Nakon inicijacije translacije neophodna je regeneracija eIF-2•GDP
Zamenu GDP sa GTP vrši eIF-2B (manje količine u odnosu na eIF-2)
� INHIBITORI SINTEZE PROTEINA� Antibiotici, toksini se vezuju za različite proteine ribozoma� Antibiotici koji inhibiraju sintezu proteina samo kod prokariota:
– Tetraciklin – blokira vezivanje aminoacil-tRNK za A mesto– Streptomicin – sprečava prelazak inicijacionog kompleksa u kompletan
ribozom (visoke koncentracije) ili povećava greške u prevođenju genetičke šifre (niske koncentracije)