A TRANSZLÁCIÓ Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak?

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A TRANSZLÁCIÓ Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak?"

Adél Vinczené
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 A TRANSZLÁCIÓ Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak? mrns, trns, riboszómák felfedezése A GENETIKAI KÓD 20 AS és csak 4 bázis, a kódolás hogy lehetséges? Elméleti megfontolások 2 bázis sem elég (4x4 = 42 = 16) hárombetűs (43 = 64 triplet, kodon) Degenerált Genetikai kísérletek (T4 rii rendszer) Francis Crick és Sydney Brenner, Hárombetűs, vesszőmentes, nem átfedő A genetikai kód megfejtése az 1960-as évek elején. start kodon AUG, (GUG és más) stop kodonok, UGA, UAG, UAA kodon és antikodon leolvasási keret, ORF a fordítógép a RIBOSZÓMA 9-1

2 Kódfejtés biokémiai és genetikai kísérletekkel Radioaktív aminosavakkal kimutaták, hogy a fehérjék a citoplazmában képződnek. Genetikai információ a sejtmagban. Mi a közvetítő? RNS? Radioaktív uracil a sejtmagban beépül az RNS-be, a jelölt RNS kijut a citoplazmába. mrns In vitro sejtmentes transzlációs rendszer. Milyen polipeptid keletkezik mesterséges mrns-ek alkalmazásával? A genetikai kód néhány tripletjének megfejtése. A nukleinsavak szekvenciájának meghatározása ekkor még nem volt lehetséges! 9-2

3 Nirenberg és Leder vizsgálati rendszerével volt megfejthető véglegesen a genetikai kód: Sejtmentes rendszer. Egy radioaktív aminosav: 14 C-Ser, 14C-Leu bázis hosszú, ismert szekvenciájú mrns molekulák (CUC) egyenként tesztelve riboszómák jelenlétében. Ha egy radioaktív aminosav (AA-tRNS) nem kötődött az adott mini mrns szekvenciához (kodonhoz), akkor átjutott a filteren. Ha egy mini mrns szekvencia (CUC) elősegítette egy radioaktív aminosav pl. 14C-Leu (AA-tRNS) kötését a riboszómákhoz, szűréskor a radioaktív jel a filteren maradt, mert a riboszómával együtt már túl nagy volt, hogy átjusson A bemutatott kísérletből kodon leucint jelent. következik, hogy a CUC Az összes kodon egyértelmű azonosítása ezzel a kísérleti rendszerrel vált lehetségessé. 9-3

4 Az UNIVERZÁLIS kódszótár START AUG Met STOP UAA, UGA, UAG Met (AUG) és Trp (UGG) esetén egyetlen kodon DE a legtöbb aminosavra 2-6 kodon Leu (L), Arg (R), Ser (S) 6 kodon összefügg az előfordulás gyakoriságával (kodonhasználat és G+C tartalom) Az első két bázis általában elég az aminosav meghatározásához xyu, xyc, xya, xyg 8 aminosavnál (Leu, Val, Ser, Pro, Thr, Ala, Arg, Gly) vagy xyr (purin: A vagy G) Leu, Gln, Lys, Arg vagy xyy (pirimidin: C vagy U) Phe, Tyr, His, Asn, Cys, Ser lásd trns antikodon, lőtyögő pozíció 9-4

5 Mégsem univerzális? Növényekben a kloroplaszt és a mitokondrium kodonok is egyeznek az univerzálissal. Más eukariótákban az mtdns egyes kodonjai más jelentéssel bírnak (lásd a humán példát). Egyes egysejtűekben a nukleáris kodonok sem teljesen univerzálisak. 9-5

6 A START kodon nem csak AUG, de mindig Met épül be az első helyre! 9-6

7 A trns A keresett adapter molekula a mrns és az aminosavak között. több trns - egy transzkript pre-trns rrns vagy mrns átírással együtt is 1965 az első szekvencia élesztő alanil-trns trnaala jellegzetes másodlagos (lóhere) és harmadlagos szerkezet (L-alak), kb. 50% bázispárosodott bázis TψCG hurok (psi) D loop antikodon hurok 5 (P) és 3 OH végek a 3 CCA-OH köti az aktivált aminosavat utólag módosított bázisok: D dihidro-uridin I inozin - a lötyögést segíti! ψ pszeudouridin I6A izopentenil adenozin (hidrofobicitást erősít, antikodon 3 végén) 9-7

8 rrns-trns gének együtt íródnak át Prokarióta trns érés trns géncsoportok rrns-trns együtt íródik át mrns-trns együtt íródik át Két fehérjekódoló rész között is lehet trns gén (spacer trna) -CCA-OH 3 vég van speciális ribonukleázok segítik az érést RNáz-P RNáz-D 9-8

9 trns érés Az RNáz-P egy ribozim! (RNS enzim) trns 5 vég érésénél 9-9

10 eukarióta trns érés eukariótáknál átírás RNS pol-iii RNáz-P, RNáz-D hasítások, intron kivágás az antikodon hurok kialakításához nincs CCA-OH 3 vég, utólag kerül rá trns nukleotidil transzferáz bázisok módosítása 9-10

szekvencia részletek is fontosak a felismerésben trns 3 CCA-OH aminosav I. osztály főleg a bázikus aminosavakra (2 -OH aciláció) II.

11 aminoacyl-trns-szintetáz + AS + ATP aminoacyl-trns-szintetáz AS-AMP komplex + PPi ( P + P) aminoacyl-trns-szintetáz- AS-AMP (aktivált enzim) + trnsx aminoacyl-trns-szintetáz +AMP + aminoacyl-trnsx ( töltött trns, aktivált aminosav) specifikus enzimek minden aminosavra, antikodon triplet és más szekvencia részletek is fontosak a felismerésben trns 3 CCA-OH aminosav I. osztály főleg a bázikus aminosavakra (2 -OH aciláció) II. osztály kisebb aminosavakra (3 -OH aciláció) a legtöbb enzimen acilációs hely és hidrolitikus hely is található (hibajavító funkció is, ha véletlenül egy hasonló aminosav épült be) 9-11

12 aminoacyl-trns-szintetáz acilációs hely (activtion site) hidrolitikus hely (editing site) antikodon felismerő domén 9-12

13 Kodon-antikodon, a lötyögő kapcsolat előnyei Nem 61 különböző trns van, általában kevesebb. Egy töltött trns több kodonhoz is képes illeszkedni. Módosított bázisok szerepe: az antikodon 5 végről az 1. bázis a kodon 5 végről a 3. bázisoz illeszkedik. Ez a kapcsolat nem egészen specifikus: pl. 1. inozin (Gre hasonlít) DE párosodhat C mellett A és U bázisokkal is. (Lásd a táblázatot fent és a rajzot balra.) 9-13

14 A RIBOSZÓMA 9-14

15 A 30S kis alegység 16S rrns, 1500 bázis A prokarióta 16S RNS 3 vége komplementer a fehérje kódoló nyitott leolvasási keretek (ORF-ek) előtt található riboszóma kötő hellyel (RBS) Shine-Dalgarno (SD) vagy ribosome binding site (RBS) szekvencia 9-15

16 Shine-Dalgarno (SD) vagy ribosome binding site (RBS) prokariótáknál komplementer a 16S RNS 3 végével kb. 10 bázissal az iniciációs kodon (START kodon) előtt található, sokszor csak 3-4 bázis komplementer minden kódoló rész előtt megtalálható egy policisztronos mrns szekvencián 5 RBS ORF-1 RBS ORF-2 RBS ORF-3 3 egy policisztronos mrns 9-16

17 A nyitott leolvasási keret (ORF) 9-17

18 A nyitott leolvasási keret (ORF) ORF nyitott leolvasási keret, (open reading frame) 6 lehetőség (csak 5 3 irányban) első ATG STOP között (egy valószínű ORF) STOP-STOP a maximális ORF RBS-szerű szekvencia azonosítása segíthet a START kodon tippelésében Lehetséges nyitott leolvasási keretek egy DNS-szakaszon, mindkét szálon bejelölve 1,2,3: a felső szál három keretében megtalálható ORF-ek 4,5,6: Fordított irányban, az alsó szálon található ORF-ek. A leghosszabb a legvalószínűbb valódi kódoló ORF, azaz egy lehetséges gén helyzetét jelzi. 9-18

19 Az 50S nagy alegység 23S rrns, 2900 bázis hosszú 5S rrns 9-19

20 A 23S rrna 2900 bázis 9-20

21 A aminoacil trns kötőhely P peptidil trns kötőhely E exit hely 23S rrns 5S rrns új polipeptid lánc Az iniciációs faktor IF3 a kis alegységhez, az IF6 a nagy alegységhez kötődve megakadályozza az alegységek összekapcsolódását, amelyet egy bonyolultabb iniciációs lépés előzi meg. 9-21

22 EUKARIÓTA TRANSZLÁCIÓ INICIÁCIÓ PROKARIÓTA policisztronos mrns-ek! (RBS szerepe) fmet-trns formilálás (tetrahidrofolát) utólag, DE trnsf más! láncközi szintézishez trnsm IF1, IF2, IF3 GTP, mrns, fmet-trnsf az első trns a PEPTIDIL kötőhelyre kerül! + 50S GDP + Pi + IFx EUKARIÓTA Kozak szekvencia: ACCAUGG faktorok elnevezése: eifx kezdő: Met-tRNSi más eukariótáknál is! szabályozás: eif2-ser-(p) GDP/GTP csere nincs, szintézis nem indul mrns CAP: cap kötő komplex eif4 eif4a helikáz is (ATP felhasználás) 9-22

23 eif3, eif1 eif2 - trnsmet eif4 komplex mrns Kis alegység-mrns-trnsmet komplex Aktivált 60S alegység -eif5(gtp), eif6 iniciációs faktorok átmeneti kötődése és GTP és ATP felhasználása után a teljes komplex összeállt kész az ELONGÁCIÓra 9-23

24 YouTube filmek

25 ELONGÁCIÓ elongációs faktorok (EF) segítik a ciklusok lebonyolítását, belépés, peptidkötés kialakítása, transzlokáció EF1-GTP/tRNS komplex (A) helyre kötődés (antikodon/kodon kapcsolat ellenőrzése) ha rendben, akkor GTP bontás aa-trns + EF1-GDP + Pi új trns kötése EF1-GTP + aa-trna trns megdőlés, feltétele a kapcsolásnak PEPTIDKÖTÉS a 28s rrns a peptidil transzferáz!! 9-25

26 PEPTIDKÖTÉS és LÉPÉS A P pozícióban lévő aminosav (később peptidlánc) áthelyeződik (észterkötés elbomlása) az A helyen lévő aa-trns molekulára kialakul a peptidkötés COO NH2 peptidkötés után transzlokáció - EF2-GTP GTP bontás EF2-GDP + Pi - a riboszóma elmozdul, lép a mrns-en - a deacilált ( üres ) trns az E helyre kerül és távozik - a peptidil trns a P helyre kerül (marad a kodonon) - EF2-GDP leválás 9-26

27 TERMINÁCIÓ a mrns-en STOP kodon kerül az A helyhez release faktorok: erf1, erf3-gtp erf1 alakja hasonló a trns-hez, STOP kodonhoz kötődik, ha nincs trns, ami kötődne (kivétel mutáció esetén a szupresszor trns!) peptidil transzferáz működik, hidrolizál - a kész fehérje leválik az utolsó trns molekuláról GTP bontás RF3-GDP + Pi 60S (50S), 40S (30S) alegységek szétválnak trns, mrns disszociál GTP-kötő fehérjék irányítják az egyes lépéseket (IF2-GTP, EF1-GTP, EF2-GTP, RF3-GTP) GTP-kötött aktív és GDP-kötött inaktív formák, kapcsolók GTP-kötő szupercsalád tagjai számos helyen játsszák a kapcsoló szerepét (már volt szó róluk a sejtmagi transzport folyamtoknál) 9-27

Hasonló dokumentumok

TRANSZLÁCIÓ és fehérje transzport Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak?

TRANSZLÁCIÓ és fehérje transzport Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak? mrns, trns, riboszómák felfedezése A GENETIKAI KÓD 20 AS és csak 4 bázis,