translacja i proteom komórki - jagiellonian universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09...
TRANSCRIPT
![Page 1: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/1.jpg)
Translacja i proteom komórki
1. Kod genetyczny
2. Budowa rybosomów
3. Inicjacja translacji
4. Elongacja translacji
5. Terminacja translacji
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów
7. Translacja a retikulum eukariontów
![Page 2: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Kod genetyczny
Kluczowe dla przetłumaczenia zapisu DNA na sekwencje białek są małe
cząsteczki RNA, zwane transportującym RNA, tRNA.
![Page 3: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/3.jpg)
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 się z komplementarnym antykodonem tRNA,
ale jak zapewnić, żeby tRNA o danym antykodonie miał właściwy
aminokwas?
![Page 4: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/4.jpg)
1. Kod genetyczny
Odnalezienie się aminokwasu z
właściwym dla niego tRNA zachodzi
w reakcji aminoacylacji dokonywanej
orzez enzym syntetazę aminoacylo-
tRNA.
W komórkach istnieje 20 różnych
takich syntetaz. Są specyficzne,
każda potrafi rozpoznać jeden
aminokwas i odpowiadający mu jeden
tRNA (częściej jedną grupę
izoakceptorowych tRNA).
![Page 5: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/5.jpg)
1. Kod genetyczny
Kod genetyczny jest:
- trójkowy
- bez przecinków
- bez zachodzących na
siebie kodonów (rzadkie
wyjątki)
- niemal uniwersalny (pewne
wyjątki to np. w
mitochondriach)
- niejednoznaczny inaczej
zdegenerowany (czyli do 4
kodonów na 1 aminokwas)
- specyficzny dla startu
(AUG) i końca (UAA, UAG,
UGA)
![Page 6: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/6.jpg)
1. Kod genetyczny
Niejednoznaczność kodu ma
ważne konsekwencje dla
ewolucji sekwencji
nukleotydów.
W wielu kodonach zamiana na
trzecim miejscu jest
synonimowa (nie zmienia się
aminokwas) natomiast
zmiana w dwóch pierwszych
pozycjach jest niesynonimowa.
Mutacje na pozycjach
synonimowych nie są usuwane
przez dobór (ewolucja
sekwencji szybka) a na
pozycjach niesynonimowych
są (ewolucja wolna).
![Page 7: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/7.jpg)
2. Bodowa rybosomów
Rybosomy to centra syntezy polipeptydów. Składa się na nie kilka
łańcuchów rRNA i kilkadziesiąt białek.
![Page 8: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/8.jpg)
2. Bodowa
rybosomów
Szkieletem rybosomów
jest złożona struktura
powstająca po
sfałdowaniu rRNA, do
niej przyczepiają się
białka.
Obok mamy rRNA
szkieletowe małej
podjednostki
rybosomów
bakteryjnych, czerwono
oznaczono miejsca
przyczepiania się
białek.
![Page 9: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/9.jpg)
2. Bodowa rybosomów
Poniżej rybosom
bakteryjny. Szersze
wstęgi to RNA, węższe
to białka.
Złotym kolorem
pokazano miejsce gdzie
wchodzi tRNA z
aminokwasem, synteza
zachodzi nieopodal, w
widocznej bruździe
między małą (niebieską)
a dużą (szarą)
podjednostką rybosomu.
![Page 10: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/10.jpg)
3. Inicjacja translacji
Inicjacja translacji u bakterii polega na przyłączeniu się małej jednostki
rybosomalnej do sekwencji AGGAGGU występującej przed kodonem
START (zawsze AUG).
![Page 11: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/11.jpg)
3. Inicjacja translacji
Następnie do kodonu START
przyczepia się tRNA z
formylometioniną (fM).
W dołączeniu dużej jednostki i
składaniu funkcjonalnego
rybosomu uczestniczą też białka
IF (initiation factors).
![Page 12: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/12.jpg)
3. Inicjacja translacji
Inicjacja translacji u eukariontów
jest inna, rozpoczyna się od
stworzenia kompleksu preinicjalnego.
Do tego kompleksu przyłączają się
kolejne białka inicjujące (eIF) i mRNA
ze swoją czapeczką (cap). Powstaje
kompleks przyłączenia czapeczki
(cap binding complex), który wiąże
się od pierwszego nukleotydu
mRNA.
![Page 13: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/13.jpg)
3. Inicjacja translacji
(cd. eukarionty) Kompleks
przyłączenia czapeczki wędruje
poszukując (scanning) kodonu
START (AUG). Znajduje się on
wewnątrz dłuższej sekwencji
ACCAUGG (Kozak consensus).
![Page 14: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/14.jpg)
4. Elongacja translacji
W czasie elongacji rybosom przesuwa się w stronę 3’ transkryptu po 3
nukleotydy a pomiędzy dostarczanymi aminokwasami powstają wiązania
peptydowe..
![Page 15: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/15.jpg)
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.
![Page 16: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/16.jpg)
5. Terminacja translacji
Gdy pojawi się kodon
STOP, jeden z trzech
możliwych, zabraknie
tRNA
Jego miejsce zajmą białka
RF (release factor).
Do uwolnienia mRNA i
rozejścia się podjednostek
rybosomu potrzebne jest
inne białko, RRF (ribosme
release factor).
![Page 17: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/17.jpg)
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.
![Page 18: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/18.jpg)
6. Potranslacyjne zmiany polipeptydów - fałdowanie
Kolejność aminokwasów to struktura pierwszorzędowa polipeptydu. To ona
determinuje strukturę drugo- i trzeciorzędową.
Łańcuch polipeptydów ma
dużą energie oddzialywań z
cząsteczkami wody.
Pierwszym etapem jej
zmniejszenia jest wydzielenie
niektórych tlenów i wodorów
do wytworzenia
wewnętrznych wiązań
wodorowych.
Daje to strukturę
drygorzędową, przybierająca
dwie formy w zależności od
sekwencji.
![Page 19: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/19.jpg)
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 początku
translacji), koniec C (wolna grupa kwasowa, powstaje na końcu translacji),
helisy α, harmonijki β i pętle łączące.
Motorem powstawania
struktury trzeciorzędowej
jest znowu dążność do
minimalizacji energii
oddziaływań z wodą.
Hydrofobowe powierzchnie
zapadają się do środka
struktury białka a polarne
są eksponowane na
zewnątrz.
![Page 20: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/20.jpg)
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, ale oba procesy nie są od siebie zależne).
![Page 21: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/21.jpg)
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.
![Page 22: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/22.jpg)
6. Potranslacyjne
zmiany polipeptydów
– cięcie
proteolityczne
Przykładem jest
insulina.
Peptyd sygnałowy jest
całkowicie usunięty.
Trzy pozostałe części
(łańcuchy-chains)
fałdują.
Struktura
trzeciorzędowa jest
stabilizowana przez
wiązania
dwusiarczkowe
Potem zachodzi
usunięcie łańcucha B.
![Page 23: Translacja i proteom komórki - Jagiellonian Universityeko.uj.edu.pl/korona/wykl/09 Translacja.pdf · 2015. 1. 28. · Translacja i proteom komórki 1. Kod genetyczny 2. Budowa rybosomów](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062606/5fe807b188af3c78bf7ceb41/html5/thumbnails/23.jpg)
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.