Transzláció. Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

Átírás

1 Transzláció

2 Transzláció Fehérje bioszintézis a genetikai információ kifejeződése Szükséges: mrns: trns: ~40 Riboszóma: 4 rrns + ~ 70 protein 20 Aminosav aktiváló enzim ~12 egyéb enzim Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

3

4

5 trns Intramolekuláris bázispárok kettősszálú szakaszok 3 hurok DHU-hurok: aminoacyl-trnsszintetázhoz köt dihidro-uridin-monofoszfátot tartalmaz Antikodon-hurok: az mrns kodonjához köt TφC-hurok: a riboszómához köt T = timidine-monofoszfát Φ = pszeudouridin-monofoszfát 3 -vég: CCA-szekvencia a szállítandó aminopsav karboxil csoportjához köt észter kötéssel TφC-loop DHU-loop Anticodonloop

6 trns

7 Az aminosavak aktiválása A megfelelő aminosavat a trns CCA farkának 3 végéhez kötjük észter kötéssel : Aminoacil-tRNS-szintetáz: a trns-re és az aminosavra is specifikus Aminoacil-tRNS-szintetáz ATP-t köt ATP+Aminosav aminoacil-amp + Pp an Aminoacil-AMP: az aminosav az AMP foszfát csoportjához köt savanhidrid kötéssel Aminoacil-tRNS-szintetáz a trns DHU hurkához köt Aminoacil-AMP + trns aminoacil-trns + AMP Aminoacil-tRNS: az aminosav karboxil csoportja a trns CCA toldalékszekvenciájának 3 OH csoportjához köt észter kötéssel

8 A riboszómák szerkezete rrns + fehérjék Nagy alegység: Eukarióták: 5S rrns; 5,8S rrns; 28S rrns + 49 protein Prokarióták: 5S rrns; 23S rrns + 34 protein Kis alegység: Eukarióták: 18S rrns +33 protein Prokarióták: 16S rrns + 21 protein

9 A riboszómák szerkezete

10 A riboszómák kötőhelyei A kis alegység kötőhelyei: mrns-binding site A nagy alegység kötőhelyei: A = Aminoacil-tRNS P = Peptidil-tRNS E = Exit

11 Transzláció eukariótákban Helyszín Citoplazma (mrns-nek ki kell jutnia a sejtmagból) Durva felszínű endoplazmatikus retikulum : membrán + riboszómák Leolvasás iránya: 5 3 Szintézis iránya: N C

12 A transzláció iniciációja eukariótákban 1. Riboszóma kis alegység+ eif-2-gtp + más eif-k + trns Met Pre-iniciációs komplex 2. Kozak-scanning mechanismus: a pre-iniciációs komplex végigszalad az mrns-en a START kodonig (AUG=Met) (1 ATP/nukleotid) 3. Start kodont felismeri riboszóma kis alegysége az mrns RBS-hez köt 4. GTP hidrolizál Riboszóma nagy alegység köt, eif-ek ledisszociálnak Iniciációs komplex

13 A transzláció iniciációja eukariótákban

14 A transzláció elongációja eukariótákban Az iniciáció végén: Iniciációs komplex met-trns a TφC-hurokkal a riboszóma P kötőhelyéhez köt Az A kötőhely szabad Az elongáció ciklusokból áll: Minden ciklusban egy aminosavval hosszabbodik a peptid-lánc

15 A transzláció elongációja eukariótákban 1. aminoacil-trns köt a riboszóma A kötőhelyéhez a TφC-hurokkal, és az mrns következő kodonjához az antikodon hurokkal EF-1α + GTP

16 A transzláció elongációja eukariótákban 2. Metionin (vagy a 2. ciklustól a peptid lánc) áthelyeződik a trns-ről az újjonnan kötött aminoacil-trns-re (P A): peptidil-transzferáz ribozim: a riboszóma 28S rrns-e ATP nem kell 2 aminosav között peptidkötés alakul ki dipeptidiltrns (vagy a 2. ciklustól: hosszabb peptidil-trns) Az üres trns az E kötőhelyre kerül, majd disszociál

17 A transzláció elongációja eukariótákban 3. Transzlokáció: dipeptidil-trna (vagy hosszabb) a P kötőhelyről átkerül az A kötőhelyre translocase EF-2 + GTP Riboszóma egy kodonnal továbblép

18 A transzláció elongációja eukariótákban Az ciklus végén: Dipeptidil-tRNS (vagy hosszabb) a riboszóna P kötőhelyén van A kötőhely szabad Következő ciklus : Új aminoacil-trns köt az A kötőhelyhez Már meglévő peptidlánc átkerül az új aminoacil-trns-re (P A) Az új peptidlánc átkerül a P kötőhelyre, A-kötőhely felszabadul és így tovább Peptidlánc minden ciklusban egy aminosavval nő

19 A transzláció elongációja eukariótákban

20 A transzláció terminációja prokariótákban és eukariótákban STOP kodonhoz (UAA, UAG or UGA) nem tartozik trns PRF köt az A kötőhelyhez PRF = protein releasing factor PRF lehasítja a peptidlácot (GTP kell) A riboszóma alegységek és az mrns disszociál

21 A transzláció terminációja (in pro- and eukaryotes)

22 A Transzláció iniciációja prokariótákban 1. Riboszóma kis alegység+ IF-1 és IF IF-2-GTP + trns ini + mrns 30S pre-iniciációs komplex Nincs Kozak-scanning, kis alegység az mrns Shine-Dalgarno-szekvenciájához köt 3. IF-1 és IF-3 disszociál, GTP hidrolizál nagy alegység köt 70S iniciációs komplex

23 A Transzláció iniciációja prokariótákban Főbb különbségek: Csak 3 IF kell eukariótáknál sok Iniciator (első) aminosav: N-formil-metionine Nincs Kozak-scanning mechanism

24 A Transzláció iniciációja prokariótákban

25 A Transzláció elongációja prokariótákban Más elongációs faktorok: EF-1α EF-Tu EF-2 EF-G Transzkripció és transzláció egy időben Egy mrns több riboszómához köt Transzláció párhuzamosan több génről poliriboszoma

26 A Transzláció elongációja prokariótákban Polycistronic mrna polyribosome

27 A transzláció energiamérlege Iniciáció: 1 GTP (eif-2 or IF-2) Kozak-scanning (csak eukarióták): 1 ATP/nukleotid Elongáció: 4 ATP/aminosav Aminosav aktiválás: 2 ATP (ATP AMP+PP in,) aminoacil-trna köt az A-helyre: 1 GTP (EF-1α or EF-Tu) Transzlokáció: 1 GTP (EF-2 or EF-G) Termináció: 1 GTP (PRF)

28 A transzláció szabályozása Komplementaritás mrns 5 vége és a riboszóma kis alegysége között : Hosszabb RBS gyorsabb iniciáció Preferált kodon: Szinonim kódok esetén van aminek gyakoribb a trns-e (vagy jobban köt)

29 A transzláció szabályozása micrns (mrna inhibiting complementary RNA or micro RNA, mirna) micrns mrns 5 végéhez köt kis alegység nem tud kötni

30 Overview of translation

31 A fehérjék poszttranszlációs módosításai Hasítás Iniciátor metionine (v. N-formil-Met) lehasad Proinzulin inzulin átalakulás Zimogének aktiválása pl. tripszinogen tripszin Foszforiláció (OH-group of Ser, Thr or Tyr) Enzimaktivitás szabályozása (aktiválás/inaktiválás)

32 A fehérjék poszttranszlációs módosításai Hidroxiláció Kollagén: Lys és Pro Glikoziláció glikoproteinek Szénhidrát köt OH-csoporthoz(Ser, Thr, Tyr vagy hidroxilezett aminosavhoz: hydroxy-lys and Pro) Glikoproteinek: pl. membrán fehérjék

33 A fehérjék poszttranszlációs módosításai: glikoziláció

34 A fehérjék poszttranszlációs módosításai Acetiláció Hiszton acetiláció epigenetikus szabályozás Oxidáció Diszulfid hidak pl inzulin A és B lánca

35 Fehérje hajtogatás és transzport Szintetizált fehérjék még nem funkcionálnak folding natív szerkezet (Transzláció után!) Fehérjék a riboszómáról a felhasználási helyre szállítódnak Szignál szekvencia fehérje része Szignál-peptidáz lehasítja a szignál szekvenciát ha elért a helyére