Trans Laci Ja

Translacija

Translacija

• Redosled nukleotida u zrelom molekulu iRNK se prevodi u redosled aminokiselina u polipeptidu

Transportne RNK

• Adapterski molekul-vezuje iRNK i aminokiselinu (ak)

• 3D struktura omogućava ostvarivanje funkcije-zajednička za sve tRNK

• Male razlike u tRNK određuju specifičnost prema ak

• Izoakceptorske tRNK-vezuju istu ak

• 20 ak=>20 izoakceptorskih grupa tRNK =>20 aminoacil-tRNK sintetaza

Primarna struktura tRNK • 75-95 nukleotida, 4S

• Nepromenjiva mesta u molekulu tRNK (u 90-95% slučajeva ista baza)

• Polupromenjiva mesta-uvek nose ili purin ili pirimidin

• Visok sadržaj baza modifikovanih na najrazličitije načine

• Metilacija 2’ OH grupe riboze

• Modifikacije bitne za funkciju, a regioni koji podležu modifikacijama očuvani su tokom evolucije

Sekundarna struktura tRNK

• Sve tRNK imaju sličnu 2D strukturu-unutarmolekulske vodonične veze

• Model trolisne deteline


• Akceptorski krak

Ne sadrži petlju

6 bp i 4 nukleotida na kraju

CCA dodaje enzim nukleotidil transferaza

A na 3´ kraju vezuje ak za koju je konkretna tRNK specifična


• T krak (TΨC), Ψ-pseudouridin 5 bp i petlja od 7

nukleotida, uključujući TΨC

• Antikodonski krak 5 bp i petlja od 7

nukleotida, uključujući antikodon (komplementaran kodonu na iRNK)


• D (dihidrouridinski) krak

3-4 bp i petlja od 8-12 nukleotida, uključujući dihidrouridin

• Varijabilna petlja

Odgovorna sa D petljom za razlike u dužini sekvence tRNK

Uglavnom 3-5 nukleotida, ponekad i 20

Tercijerna struktura tRNK

• Rendgenska kristalografija-utvrđivanje tercijerne strukture

• Oblik slova L

• Akceptorski i T krak formiraju jednu granu, a D i antikodonski krak drugu granu slova L



• Održava se H vezama, često se formiraju nestandardni bazni parovi

• Tercijerne H veze formiraju uglavnom nepromenljive i polupromenljive baze, najviše u T i D petlji

Konzervativnost tercijerne strukture tRNK

Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze

• Dve uloge molekula tRNK u translaciji

1. Aktivacija ak

2. Obezbeđivanje da ispravna ak bude ugrađena u polipeptid (kodon-antikodon interakcija)

• Aminoacil-tRNK sintetaze

• Specifične za ak i sve tRNK koje joj odgovaraju

• Formira se aminoacil tRNK, u hemijskoj vezi je energija potrebna za formiranje peptidne veze


Prvi korak-formiranje adenilovane ak


Drugi korak-formiranje aminoacil-tRNK, visokoenergetska veza


• Interakcija aminoacil-tRNK sa ispravnim parom ak i tRNK indukuje konformacionu promenu na enzimu, i ubrzava se reakcija

• Ukoliko je par neodgovarajući reakcija se odvija sporo i veća je verovatnoća da ak disosuje sa tRNK nego da se formira aminoacil-tRNK

Kinetička selektivnost enzima-drastično povećanje brzine reakcije kada se veže pravi supstrat


• Neke aminoacil-tRNK sintetaze poseduju korektivni centar-udubljenje u koje mogu da se smeste ak manje od one prave, što favorizuje njihovu hidrolizu sa tRNK

• Nalik editorskoj ulozi DNK i RNK polimeraza

• Kinetička selektivnost enzima i korektivni centar povećavaju verovatnoću formiranja ispravnog ak-tRNK para po 100 puta (100x100=104)


• Varijacije u tercijernoj strukturi utiču na specifičnost prepoznavanja sa aa-tRNK sintetazom

• Akceptorski krak i antikodonska petlja tRNK bitne za interakciju sa enzimom

• Po konvenciji: – Acilovana tRNK, na pr. za metionin: Met-tRNKmet

– Deacilovana tRNK, na pr. za metionin: tRNKmet

Interakcija kodon-antikodon

• Genetički kod je izrođen-više kodona kodira jednu ak

• Ili postoji 61 antikodon

• Ili jedna tRNK prepoznaje više različitih kodona

• Hipoteza o kolebljivosti interakcije kodon-antikodon (eng. wobbling hypothesis), Fransis Krik

– Prva baza antikodona i treća kodona se ne sparuju po standardnim pravilima


Prvi nukleotid antikodona Treći nukleotid kodona

C G

A U

U A ili G

G U ili C

I U, C ili A

•Jedna tRNK (antikodon) može interagovati sa više kodona •Jedan kodon može interagovati sa više tRNK (antikodona)


• Kolebljivost kodon-antikodon interakcije:

– Efikasna zaštita od mutacija

• Modifikovane baze u tRNK i konformacija antikodonske petlje odgovorne za kolebljivost

Ribozomi

• Supramolekularne strukture-ribonukleoproteinski kompleksi

• Ribozomi prokariota i eukariota, mitohondrijski i bakterijski slični:

– Dve subjedinice

– rRNK i r-proteini

Ribozomi

• Ribozomi eukariota i bakterija

Ribozomi

• Proteini za sekreciju sintetišu se na ribozomima na GER-u (granulirani endoplazmatični retikulum; granuliran od ribozoma)

• Nesekretorni proteini sintetišu se u citoplazmi na slobodnim ribozomima

rRNK

• Određuju položaj r-proteina

• Velike rRNK su GC bogate i imaju izraženu sekundarnu strukturu

• GC sadržaj raste sa složenošću organizma

• Evolucija u pravcu stabilizacije sekundarne strukture rRNK (zaštita od delovanja RNaza, duži poluživot)

rRNK

• Prisustvo modifikovanih baza: pseudouracil, 2-metilguanin, 3-metilcitozin, 3-metiluracil

• Metilacija 2‘ OH grupe riboze

• Metilacija baza stabilizuje jednolančane petlje, izraženija kod eukariota

• Regioni sa visokom zastupljenošću metilovanih baza, kao i svi regioni bitni za formiranje sekundarne strukture, očuvani su tokom evolucije

rRNK

• Predviđanje sekundarne strukture rRNK-komparativne analize

• 16S rRNK

4 glavna domena

Skoro 50% nukleotida spareno

Dvolančani regioni do 8 bp, nesavršeni

rRNK

• Struktura 16S rRNK, kao i celog ribozoma, menja se prilikom vezivanja iRNK za malu subjedinicu, u toku asocijacije subjedinica, kao i prilikom vezivanja tRNK za ribozom.

• 5S rRNK u velikoj subjedinici prokariota i eukariota

• Kod eukariota 5S i 5,8S podelile uloge 5S prokariota (interakcija sa tRNK, inicijatorskom i običnom)

• Ribozomi mitohondrija sisara ne sadrže 5S rRNK

Ribozomski proteini

• Proteini jezgra ribozoma-čvrsto vezani za rRNK Uklanjaju se sa ribozoma drastičnim tretmanom

jonskim detrdžentima

Interakcije uglavnom u regionima petlji (eksperimenti sa digestijom nukleazama)

• Slabije vezani ribozomski proteini Vezuju se samo kada su proteini jezgra već vezani

Uklanjaju se povišenom koncentracijom soli

• Uslovno ribozomski proteini Faktori inicijacije, elongacije i terminacije

Funkcionalni centri ribozoma

• Oblik prokariotskih i eukariotskih ribozoma je sličan:

– Mala subjedinica-spljoštena, izdužena, centralno udubljenje

– Velika subjedinica-telo sfernog oblika sa 3 ispupčenja


• Tri mesta za koja se vezuje tRNK

– P (peptidil-tRNK) mesto

– A (aminoacil-tRNK) mesto

– E (“exit”) mesto

• Sva tri mesta obuhvataju obe subjedinice


• P mesto:

– 16S RNK pri 3´ kraju i nekoliko proteina velike subjedinice

– Vezuje se peptidil-tRNK, koja nosi rastući polipeptidni lanac


• A mesto:

– 16S RNK i nekoliko proteina velike subjedinice

– Vezuje se aminoacil-tRNK

• E mesto

– Vezuje se deacilovana tRNK, neposredno pred napuštanje ribozoma


• Peptidil-transferazni centar

– Katalizuje formiranje peptidne veze

– U velikoj subjedinici

– Čini ga isključivo velika rRNK (ribozimi)

• Dekodirajući centar

– U maloj subjedinici

– Interakcija 16S RNK sa kodonima i antikodonima


• Centar za vezivanje faktora – Inicijacije, elongacije i terminacije


• Tuneli za ulazak i izlazak iRNK u ribozom – U maloj subjedinici

– Uzak ulazni tunel (ne dozvoljava formiranje sekundarne strukture iRNK)

– Pregib između kodona vezanih za tRNK u P i A mestu


• Tunel za izlazak polipeptida iz ribozoma


– Uzak tunel, dozvoljava formiranje samo α zavojnice

Biogeneza ribozoma

• Potrebna je koordinisana sinteza rRNK i r-proteina

• U velikoj količini:

– 40-50% mase bakterija su ribozomi

• Geni prisutni u velikom broju kopija

Biogeneza ribozoma • E. coli

• 7 operona, svaki sadrži gen za 16S, 23S i 5S rRNK, kao i gene za neke tRNK

Već tokom transkripcije dešava se obrada prekursor rRNK: iskrajanje, vezivanje r-proteina i modifikacija baza

R-proteini se sintetišu sa policistronskih iRNK i vezuju se u takvim grupama za rRNK

Biogeneza ribozoma

• Eukarioti

• Geni za rRNK u nukleolusu, osim za 5S rRNK

Prekursor rRNK prvo podleže hemijskim modifikacijama: metilacija 2’-OH grupa riboza i izomerizacija uridina u pseudouridin

Mesta modifikacija i hidrolize određuju snoRNK (male nukleolarne RNK, eng. Small Nucleolar RNA) hibridizacijom

Biogeneza ribozoma

• Još prilikom transkripcije vezuju se r-proteini za rRNK

• Mala i velika subjedinica se formiraju u nukleusu

• Kompletan ribozom se formira u citoplazmi (da ne dodje do translacije u nukleusu)

Elongacija translacije

http://www.youtube.com/watch?v=1PSwhTGFMxs&feature=related

Trans Laci Ja

Documents