EXPRIMAREA INFORMAŢIEI GENETICE

8/19/2019 EXPRIMAREA INFORMAŢIEI GENETICE

1/45

EXPRIMAREA INFORMAŢIEI GENETICE

5.1. Transcrierea

ADN are două funcţii primare: funcţia au oca a!i ică" repre#en a ă derea!i#area proce$u!ui de rep!icare %i funcţia &e eroca a!i ică ce con$ ă 'n proce$udiri(ării de că re ADN a $in e#ei unor mo!ecu!e $pecifice" 'n e$enţă pro eine) Dacăfuncţia au oca a!i ică o 'ndep!ine% e prin na ura $ ruc urii $a!e *ica enare" func&e eroca a!i ică a ADN e$ e 'ndep!ini ă prin in er+enţia unor in ermediari 'n re AD%i pro eine!e $in e i#a e cu funcţii +aria e) Ace% i in ermediari $un repre#endiferi e!e ca e,orii de aci#i ri*onuc!eici -ARN. ce!u!ari) /in e#a ace$ ora e$ e diri(a ăde că re ADN" !a ni+e!u! unor $ec+enţe $pecifice a!e ace$ uia)

Proce$u! de $in e#ă a diferi e!or ca e,orii de ARN ce!u!ar $enume% e ran$criere ,ene ică) Mo!ecu!a de ARN re#u! a ă 'n urma ace$ ui procee$ e iden ică 'n ceea ce pri+e% e $ec+enţa de nuc!eo ide cu una din re ca ene!e AD-cu e0cepţia fap u!ui că imina e$ e 'n!ocui ă de uraci!." acea$ a fiind numi ă ca en$en$ $au codo,enă %i comp!emen ară cu cea!a! ă care" de a! fe!" a $er+i ca ma rpen ru $in e#ă -acea$ a fiind denumi ă ca ena non$en$. -fi,)12.)

Fi,)12) Re!aţia din re ARN $in e i#a %i ca ene!e de ADN 3a fe! ca %i 'n ca#u! rep!icării" ran$crierea ,ene ică $e rea!i#ea#ă numai 'n

ce!u!e" e0i$ 4nd diferenţe 'n ceea ce pri+e% e !ocu! ran$crierii ,ene ice !a procario%i eucario e" impu$e de $pecificu! or,ani#ării ce!u!are) 3a procario e ran$crierea $e

rea!i#ea#ă pe ma riţa ADN !a ni+e!u! nuc!eoidu!ui" dar mo!ecu!a de ARN poa e fifo!o$i ă de ma%inăria de raducere a me$a(u!ui ,ene ic 'nain e ca $in e#a !ui $ă fiermina ă) 3a eucario e or,ani#area nuc!eară impune ca ran$crierea $ă $e

de$fă%oare 'n nuc!eu iar raducerea $ă $e producă 'n ci op!a$mă" după ce mo!ecu!e!ede ARN au $uferi proce$u! de ma urare %i au recu prin porii mem*ranei nuc!eare)


2/45

In ce!u!e" indiferen că $un procario e $au eucario e" e0i$ ă mai mu! e ipuri ARN care $un imp!ica e 'n proce$u! de *io$in e#ă pro eică) Aci#ii ri*onuc!eici $uncompu%i ri*onuc!eo idici $in e i#aţi prin po!imeri#area a pa ru ipuri de ri*onuc!eo id-AMP" GMP" 5MP %i CMP.- a*e!u! 1." reacţia fiind ca a!i#a ă de ran$crip a#ă $a

ARN6po!imera#a dependen ă de ADN)Cerce ări!e !ui C&ar,aff -789 . au indica că 'n macromo!ecu!e!e de ARN

rapor uri!e mo!are din re *a#e +aria#ă 'n !imi e foar e !ar,i %i nu $e mai re$pec ăprincipii!e $ a*i!i e pen ru ADN du*!u ca enar)

/ ruc ura primară a ARN e$ e repre#en a ă de ordinea ri*onuc!eo ide!or dinmonoca ena $a) 3un,imea diferi e!or ipuri de ARN +aria#ă 'n re ;9 !a 7 )nuc!eo ide) Ce!e mai mici mo!ecu!e de ARN $un repre#en a e de ARN de ran$fe-ARN 6 < nuc!eo ide.)

ARN6po!imera#a are capaci a ea de a recunoa% e cu mare e0ac i a e $ec+en$pecifice de *a#e a#o a e de pe ma riţa de ADN" rea!i#4nd po!imeri#area unorri*onuc!eo#id6 rifo$faţi !i*eri a!iniaţi pe ma riţă 'n +ir u ea comp!emen ari ăţiidin re *a#e!e a#o a e: adeninei din ma riţă 'i core$punde uraci!u! 'n ca ena ARN"

iminei 'i core$punde adenina iar ,uaninei 'i +a core$punde ci o#ina -%i in+er$."$pecific fiind fap u! că nuc!eo ide!e care in ră 'n componenţa ARN conţin 'n$ ruc ura !or ri*o#a -$un ri*onuc!eo ide.)

ARN6po!imera#a ca a!i#ea#ă formarea de !e,ă uri fo$fodie$ erice 'n reri*onuc!eo ide!e $ucce$i+e) Ma(ori a ea procario e!or conţin o $in,ură ARN6po!imera#ă -ce! mai *ine fiind $ udia ă cea de !a E.coli ." 'n imp ce 'n ce!u!e!eeucario e au fo$ iden ifica e rei ipuri de ARN6po!imera#e" cu !oca!i#are nuc!ea-fie 'n nuc!eop!a$mă fie !a ni+e!u! nuc!eo!u!ui." =$pecia!i#a e> 'n $in e#a unui anumi

ip de ARN)Tran$crierea nece$i ă e0i$ enţa ma riţei ADN fap pen ru care" !a ni+e!u!

unor re,iuni $pecifice" ce!e două ca ene a!e ADN $e $epară -are !oc o dena urarefi#io!o,ică." iar una din re e!e -ca ena non$en$. $er+e% e ca ma riţă pen ru $in eARN) ARN6po!imera#a are capaci a ea de a iniţia $in e#a =de no+o> a unei ca ene

ARN fără a fi nece$ară e0i$ enţa unui primer? ea =ci e% e> ca ena de ADN pe care copia#ă 'n $en$u! 1@ 9@" iar $in e#a ARN $e rea!i#ea#ă 'n $en$u! 9@ 1@) In ace$ri*onuc!eo#id6 rifo$faţii $un adău,aţi pe r4nd !a ni+e!u! ,rupării 1@OB ari*onuc!eo idei an erioare" 'n urma reacţiei de po!imeri#are fiind e!i*era e ,rupăripirofo$fa ) Tran$crierea rea!i#a ă de ARN6po!imera#ă e$ e" 'n e$enţă" a$emănă oarcu rep!icarea %i pre#in ă e ape!e de iniţiere" e!on,are %i erminare)


3/45


4/45

Produ$u! re#u! a 'n urma ran$crierii a primi denumirea de ran$cripprimar -$au produ$ primar de ran$criere.) 3a *ac erii" ARNm copia#ă mai mu! e,ene a!ă ura e -ce formea#ă un operon. fiind po!ici$ ronic" 'n imp ce !a eucario e e!copia#ă o $in,ură ,enă" fiind monoci$ ronic) De re,u!ă ace$ produ$ primar e$ e

in$ a*i!" a 4 !a procario e c4 %i !a eucario e" e! =$uferind> une!e pre!ucrpo$ ran$cripţiona!e) In ca#u! procario e!or" produ$u! primar e$ e fie de,radarapid" după ce %i6a 'ndep!ini funcţia -ARNm." fie e$ e c!i+a pen ru a forma produ%funcţiona!i -ARNr $au ARN .) 3a eucario e" produ$u! primar ce a copia o ,enădi$con inuă e$ e pre!ucra prin e!iminarea $ec+enţe!or non6informaţiona!e -in ronii.$au prin adău,area unor $ec+enţe $pecifice de nuc!eo ide !a e0 remi ăţi!e mo!ecu!ei)

Inain e de a pre#en a e ape!e proce$u!ui de ran$criere !a procario e %ieucario e" $un nece$are c4 e+a preci#ări) A unci c4nd $e +or*e% e de$p

=funcţionarea> unei ,ene $e 'nţe!e,e fap u! că re$pec i+a $ec+enţă de ADN $er+e%ca ma riţă pen ru $in e#a unei mo!ecu!e de ARN) Pe !4n,ă ,ene!e ce codifică $in e#aunor ca ene po!ipep idice $pecifice %i care $un ran$cri$e !a ARNm" !a ni+e!u! ADe0i$ ă numeroa$e a! e ,ene a căror funcţie e$ e de a codifica mo!ecu!e de ARN ne6me$a,er) Ace$ a e$ e ca#u! ,ene!or pen ru ARNr" ARN $au ARN$n) De$prepar icu!ari ăţi!e ace$ or ca e,orii de ARN %i de$pre funcţii!e !or $e +a +or*i pe !ar, 'ncapi o!u! urmă or)

9)7)7) Par icu!ari ăţi!e ran$crierii ,ene ice !a procario e

Ce! mai $ udia $i$ em *ac erian de ran$criere e$ e ce! de !a E.coli %i" cu oa e

că e0i$ ă par icu!ari ăţi 'n ca#u! anumi or *ac erii" e! a căpă a un carac er dap!ica*i!i a e ,enera!ă 'n ,rupu! *ac erii!or) In proce$u! de ran$criere e$ e imp!ica ăo uni a e ran$cripţiona!ă ce $e 'n inde de !a ni+e!u! promo oru!ui p4nă !a $ec+enţade erminare)

Promo oru!" $ec+enţă de nuc!eo ide p!a$a ă !a e0 remi a ea 9@ a ,enei" ee$enţia! pen ru ran$crierea ace$ eia dar e! nu $e re,ă$e% e 'n $ ruc ura ARNm) 3

capă u! opu$ $e ,ă$e% e re,iunea de erminare ce a$i,ură 'nc&eierea ran$crierii" darnici ea nu e$ e ran$cri$ă %i" prin urmare" nu in ră 'n a!că uirea ARNm -fi,)1


5/45

Fi,)1


6/45

Proce$u! de ran$criere ,ene ică !a procario e -ca de a! fe! %i !a eucario e. $de$fă%oară 'n rei e ape $ucce$i+e: iniţiere" a!un,ire %i erminare) Din re ace$ e e ainiţierea e$ e cea mai comp!e0ă -are mai mu! e rep e: recunoa% erea promo oru!ude$pira!i#ări !oca!e" iniţierea propriu6#i$ă a $in e#ei. %i pre$upune imp!icarea mai

mu! or e!emen e: promo or" ARN6po!imera#a %i" 'n anumi e ca#uri a unor fac o$up!imen ari)

9)7)7)7) Iniţierea ran$crierii

Proce$u! de iniţiere de*u ea#ă !a ni+e!u! unei $ec+enţe $pecifice de ADN

numi ă promo or care in eracţionea#ă cu en#ima ARN6po!imera#a)/ec+enţa promo or ce precede orice ,enă a fo$ i#o!a ă pe *a#a e0perimen e!or

rea!i#a e !a E.coli " prin ame$ ecarea ARN6po!imera#ei cu ADN %i apoi ra areaame$ ecu!ui cu en#ime care di,eră ADN dar !a$ă in ac ă re,iunea !a care $6a !e,aARN6po!imera#ă) In fina!" după di,e$ ia en#ima ică %i 'ndepăr area ARN po!imera#ei"a fo$ de ermina ă ordinea nuc!eo ide!or din $ec+enţa de ADN răma$ -apro0ima i+ 92 p*.)

E0aminarea unui număr mare de $ec+enţe promo or de !a mai mu! e ,ene de !aprocario e a e+idenţia anumi e ră$ă uri comune) A$ fe!" e0i$ ă o $ec+enţă TATAAdenumi ă =cu ia Pri*noH> $au re,iunea 7 -cen ra ă pe nuc!eo ida din po#iţia 7rapor a !a punc u! de $ ar a! ran$crierii." ea fiind con$er+a ă !a oa e $ec+enpromo or de !a procario e) O a doua $ec+enţă" denumi ă re,iunea 19" e$ e comunăprocario e!or %i e$ e !oca!i#a ă !a apro0ima i+ 19 p* 'n faţa -'n direcţia de ran$criere$i u$u!ui de $ ar a! ran$crierii -e$ e cen ra ă pe nuc!eo ida din po#iţia 19.)con$ideră că am*e!e re,iuni" 67 -TATAAT. %i 19 -TTGACA. repre#in ă $ec+enţecon$en$" adică $e re,ă$e$c !a ma(ori a ea promo ori!or *ac erieni) Mai mu! " $aprecia#ă că punc u! de $ ar a! ran$crierii e$ e de o*icei o purină" !oca!i#a !a mi(!oc

rip!e ei CAT)A! doi!ea e!emen e$enţia! rea!i#ării ran$crierii e$ e repre#en a de ARN6

po!imera#ă) Cea mai $ udia ă en#imă de ace$ ip e$ e ARN6po!imera#a d!a E.coli. 3a acea$ ă *ac erie $6a e+idenţia fap u! că e0i$ ă apro0ima i+ ;)mo!ecu!e de en#imă per ce!u!ă" +i e#a de $in e#ă fiind de ri*onuc!eo ideJ $ecund!a 1;oC) Ki e#a de ran$criere e$ e compara*i!ă cu cea de raducere -apro0ima i+ 79aminoaci#iJ$ecundă." dar e$ e cu mu! mai mică dec4 +i e#a de rep!icare -<nuc!eo ideJ$ecundă.)


7/45

ARN6po!imera#a dependen ă de ADN $au ran$crip a#a e$ e de fap uncomp!e0 en#ima ic cu $ ruc ură cua ernară) ARN6po!imera#e!e" indiferen de ori,ineau 'n ,enera! ace!ea%i rei funcţii e$enţia!e:

• =a!e,> ca ena pur ă oare de informaţie

• recuno$c 'ncepu u! %i $f4r%i u! me$a(u!ui ,ene ic• ră$pund !a acţiunea unor fac ori de re,!are po#i i+ă $au ne,a i+ă)

In ceea ce pri+e% e $ ruc ura c&imică" ARN6po!imera#a de !a E.coli are o ma$ămo!ecu!ară de 29 LDa %i e$ e a!că ui ă din pa ru $u*uni ăţi ma(ore - $u*uni ăţi c4 e o $u*uni a e %i . !a care $e mai adau,ă o $u*uni a e )

Bo!oen#ima -en#ima comp!e ă forma ă din ce!e cinci $u*uni ăţi: @ .poa e fi $epara ă 'n două componen e: mie#u! en#ima ic $au apoen#ima - @. %ifac oru! -po!ipep idu! .) Pen ru rea!i#area corec ă a ran$crierii -mai a!e$ a

iniţierii proce$u!ui. e$ e nece$ară a$am*!area u uror componen e!or - arnea" 78


8/45

ADN 'ncepe $in e#a ARN" prima ri*onuc!eo idă fiind" de re,u!ă" purinică -AMP $auGTP.)

De$eori" 'n proce$u! de iniţiere a ran$crierii" re,iunea promo or e$ e mu! maimu! dec4 un $i u$ de !e,are pen ru ARN6po!imera#ă) Ea conţine informaţia pen ru

!e,area" 'n une!e ca#uri" a fac ori!or de re,!are acce$orii" de ipu! AMPc6 CAP-adeno#in6monofo$fa cic!ic =ca a*o!i eac i+a ion pro ein> CAP pro erecep oare a AMPc CRP.)

O $i uaţie $pecia!ă e$ e cea a ,ene!or $uprapu$e: !a *ac eriofa,u!φ X7; " un,enom de numai 9"1 L* nu ar pu ea conţine 7 ,ene c4 e $6au iden ifica pe *a#apro eine!or +ira!e codifica e" iar ana!i#a a en ă a codoni!or de iniţiere %i de erminara du$ !a conc!u#ia că două ,ene $un comp!e inc!u$e 'n a! e două ,ene -Q 'n A %i E 'nD." fiind fo!o$i e două cadre de ci ire diferi e 'n aceea%i $ec+enţă de ADN) O a!

,enă S acoperă ,ene!e A %i C -fi,)18.)

Fi,)18) E+idenţierea ce!or rei cadre de ci irea diferi e a!e me$a(u!ui ,ene ic !a*ac eriofa,u!φX7;

9)7)7) ) A!un,irea ARN

Iniţierea ran$crierii face $ă fie a a%a !a ma riţă primu! NTP care oferă,ruparea 1 6OB ce +a fi pu$ă 'n !e,ă ură de că re ARN6po!imera#a cu ,ruparea 9 6fo$fa a nuc!eo idu!ui urmă or prin reacţia ce poar ă nume!e de a ac nuc!eofi!ic)/u*uni a ea a en#imei ca a!i#ea#ă formarea !e,ă urii fo$fodie$ erice %i a$ fe 'ncepe proce$u! de e!on,aţie a monoca enei po!iri*onuc!eo idice" fina!i#a ă prin r6omo!ecu!ă de ARN)

/in e#a ca enei ARN" adică ran$crierea ,ene ică $e rea!i#ea#ă 'n direcţia9 1 " acea$ a fiind direcţia de e!on,aţie" ma riţa de ADN fiind ci i ă o deauna 'direcţia 1 9 " a$ fe! că ma riţa %i produ$u! de ran$criere $un an ipara!e!e)

/pre deo$e*ire de ADN6po!imera#ă care are numai $pecifici a e de direcţie"ARN6po!imera#a are %i $pecifici a e de $ec+enţă recuno$c4nd promo oru! ,enei care

re*uie $ă funcţione#e !a un momen da ) 9)7)7)1) Terminarea ran$crierii


9/45

Inc&eierea proce$u!ui de ran$criere $e poa e rea!i#a !a *ac erii prin douămecani$me: unu! care e$ e de ermina doar de $ec+enţa de ADN %i a! u! care nece$ipre#enţa unor pro eine $pecifice) In ca#u! anumi or procario e" !a capă u! unor ,ene

ran$cri$e $e af!ă $ec+enţe de nuc!eo ide ce core$pund re,iunii de erminare" care

de ermină formarea !a ni+e!u! ARNm core$pun#ă or a unei $ ruc uri de ip = runc&i *uc!ă> -=$ em and !oop>.)

In ca#u! ce!ui ce6a! doi!ea mecani$m de erminare a ran$crierii e$ e imp!ica ă opro eină $pecifică numi ă fac oru! r&o) Acea$ a $e a a%ea#ă !a ARNm 'n cur$ formare %i $e dep!a$ea#ă de6a !un,u! mo!ecu!ei 'n urma ARN6po!imera#ei) A unci c4ndacea$ a a(un,e !a ni+e!u! re,iunii de $ opare a ran$crierii" ARN6po!imera#a '%i 'nce ine% e foar e mu! ac i+i a ea de po!imeri#are a$ fe! că fac oru! r&o poain eracţione#e cu ARN6po!imera#a) Fac oru! r&o are acţiune &e!ica#ică $pecifică

a$upra &i*ri#i!or ADN6ARN formaţi 'n cur$u! ran$crierii" re#u! a u! fina! a! ac i+i ă$a!e fiind de a%area ARNm de ma riţă %i 'nc&eierea ran$crierii -P!a " 78


10/45

nuc!eop!a$mă) Toa e ce!e rei en#ime $un a,re,a e macromo!ecu!are" de ce! puţin9 LD" a+4nd mai mu! e $u*uni ăţi po!ipep idice - +or fi ran$cri%i 'n orice ip dce!u!ă" ei fiind re$pon$a*i!i de e0primarea ,ene!or cu funcţionare con$ i u i+ă)

Iniţierea $pecifică a ran$crierii de că re ARN6po!imera#a II nece$i ăin er+enţia %i a a! or e!emen e de con ro!" cum $un fac orii induc i*i!i) Ace% iin eracţiona a 4 cu fac orii $up!imen ari c4 %i cu cei ,enera!i -in eracţiunea e$ e


11/45

ip pro eină6pro eină. precum %i cu $ec+enţe de nuc!eo ide !oca!i#a e 'n faţpunc u!ui de $ ar a! ran$crierii)

/ec+enţe!e de nuc!eo ide ce a!că uie$c promo oru! -apro0ima i+ p*. $undefini e operaţiona! pe *a#a !oca!i#ării !or -'n +ecină a ea punc u!ui de $ ar . %i

nece$i ăţi!or pen ru iniţiere) Ana!i#e!e efec ua e a$upra unor promo ori ipici aue+idenţia fap u! că ace% ia conţin rei $ec+enţe $pecifice de nuc!eo ide" cen rani+e!u! nuc!eo ide!or din po#iţii!e 1 " 6;9 %i 8 " oa e fiind nece$are pen ru iniţieop imă a proce$u!ui de ran$criere -3eHin" 788;.)

Prima $ec+enţă din re ce!e menţiona e -cen ra ă pe nuc!eo ida din po#iţia 1 " rapor a !a $i u$u! de $ ar . e$ e denumi ă cu ia Bo,ne$$" cuprinde o $ec+enţă; nuc!eo ide TATAAAA %i e$ e ec&i+a!en ă cu iei Pri*noH de !a procario e - oun,7887.) Acea$ ă $ec+enţă e$ e e$enţia!ă pen ru iniţierea ran$crierii ea fiind re,ă$i ă

cu aceea%i $ucce$iune de nuc!eo ide" !a ma(ori a ea ,ene!or de !a eucario e) Din acemo i+" acea$ ă $ec+enţă" ca de a! fe! %i $ec+enţe!e ;9 %i 8 " au fo$ denu$ec+enţe con$en$" a+4nd carac er de ,enera!i a e) 3a ni+e!u! cu iei TATA $e !ea,ădirec fac oru! TQP" iar acea$ ă $ec+enţă 'mpreună cu re,iunea iniţia or dinimedia a +ecină a e a punc u!ui de $ ar $un re$pon$a*i!e de a$i,urarea $ ar ucorec a! ran$crierii de că re ARN6po!imera#a II)

A doua $ec+enţă" cen ra ă pe nuc!eo ida din po#iţia ;9" $e nume% e cuCAAT ea fiind" de a$emenea" o $ec+enţă con$en$ -9@ GGCCCAATCT 1@/en$i*i!i a ea !a mu aţii a ace$ ei $ec+enţe $u,erea#ă fap u! că ea (oacă un ro!impor an 'n de erminarea =pu erii> unui promo or)

Pe !4n,ă ce!e două $ec+enţe menţiona e" 'n #ona 8 a ma(ori ăţiipromo ori!or $e ,ă$e% e a%a numi a cu ie GC" cu $ec+enţa con$en$ GGGCGGDe$eori" !a ni+e!u! mu! or promo ori e0i$ ă copii mu! ip!e a!e ace$ ei $ec+enţe" pu 4nd funcţiona 'n am*e!e orien ări)

In afară de promo or" 'n iniţierea proce$u!ui de ran$criere mai $unimp!ica e %i a! e $ec+enţe de ADN ce $ imu!ea#ă dec!an%area ran$crierii dar ace$$un !oca!i#a e !a o di$ anţă con$idera*i!ă 'n rapor cu punc u! de $ ar -fie $p

capă u! 9@ fie 1@ a! re,iunii de ADN !ua ă 'n di$cuţie.) A$emenea $ec+enţecon$idera e a con$ i ui un a! ip de e!emen e nece$are ran$crierii au primdenumirea de e!emen e ac i+a oare $au $ec+enţe de ip =en&ancer> - ermenu! di!im*a en,!e#ă fiind de foar e mu! e ori prefera c&iar %i 'n !ucrări!e de $pecia!i adin !im*a rom4nă.)


12/45

9)7) ) ) A!un,irea ca enei de ARN

După ce prime!e ri*onuc!eo ide au fo$ a a%a e !a ma riţa de ADN de că rARN6po!imera#a core$pun#ă oare" con inuarea $in e#ei ca enei de ARN $e

rea!i#ea#ă !a fe! ca %i !a *ac erii: ci irea me$a(u!ui ,ene ic $e face 'n $en$u! 1@ 9@$in e#a ca enei de ARN $e rea!i#ea#ă 'n $en$u! 9@ 1@)

9)7) )1) Terminarea ran$crierii !a eucario e

Dacă !a procario e a$pec e!e !e,a e de 'nc&eierea ran$crierii $un re!a i+c!are" !a eucario e !ucruri!e nu $ au !a fe!) A$ fe!" nu $e cunoa% e cum are !oc acproce$ 'n ca#u! ,ene!or eucario e nefiind iden ifica e $emna!e!e de erminare a

ran$crierii)E0perimen e!e efec ua e cu ARN6po!imera#a II au e+idenţia că acea$ ă

en#imă" a unci c4nd a(un,e 'n re,iunea 1@ a ,enei ran$cri$e" de ermină $in e#a unei$ec+enţe AA5AAA -conform ma riţei de ADN. dar" $e pare că $in e#a ARN con inuă%i după acea$ ă $ec+enţă) In fina!" o en#imă $pecia!ă aie produ$u! de ran$criere !a $cur ă di$ anţă după $ec+enţa AA5AAA" după care" o a! ă en#imă independen ă dema riţă -po!iA po!imera#a." adau,ă o $erie de nuc!eo ide cu adenină -apro0ima i+

." u i!i#4nd ca $ur$ă de nuc!eo ide ATP" form4nd =coada po!iA> -po!iadeni!a ă. !ni+e!u! căreia $e !ea,ă pro eine $pecifice) Deoarece coada po!i A !ip$e% e 'n ca#u

ARNm pen ru &i$ one" 'n$eamnă că acea$ a nu e$ e e$enţia!ă pen ru ran$criere) pare că acea$ ă $ec+enţă" adău,a ă după ce proce$u! de ran$criere $6a 'nc&eia " ar fimp!ica ă 'n a$i,urarea $ a*i!i ăţii mo!ecu!ei de ARN 'n ce!u!ă -Ro$$" 7889.)

3a eucario e $6a e+idenţia fap u! că produ$u! de ran$criere e$ e $upu$unor pre!ucrări po$ ran$cripţiona!e: adău,area co#ii po!iA? adău,area $ec+enţeicap? modificarea c&imică unor nuc!eo ide? e!iminarea in roni!or %i a$am*!areae0oni!or -fi,) .)Fig.40. Prelucrările post-transcripţionale almoleculelor de ARNm de la eucariote


13/45

De e0emp!u" imedia ce $in e#a ARN 'ncepe" !a capă u! 9@ a! ran$crip uprimar $e adau,ă $ec+enţa ;6me i!6,uano#in rifo$fa care con$ i uie ceea ce en,!e#iidenume$c =cap> -acoperire.) /emnificaţia ace$ ui $i u$ pare a fi !e,a ă de pro e(areae0 remi ăţii 9@ a ARNm de a acu! e0onuc!ea#ic %i de iniţierea proce$u!ui d

raducere) In p!u$" produ$u! primar de ran$criere de !a eucario e $uferă modificăriimpor an e da ora e fap u!ui că ,ene!e copia e au $ ruc ură di$con inuă -proce$u!

U$p!icin,>.) Po a+ea !oc" de a$emenea" modificări c&imice a!e unor *a#e a#o a e prproce$e de me i!are)Mo!ecu!e!e de ARN po forma confi,uraţii $ecundare %i erţiare noi da ori ă

'mperec&erii *a#e!or a#o a e din une!e #one cu ce!e comp!emen are !oca!i#a e 'n a!#one a!e ca enei" ceea ce duce !a a! ernanţe de re,iuni mono6 %i *ica enare 'nmo!ecu!e!e re$pec i+e)


14/45

E+idenţierea ran$crierii ,ene ice !a eucario e $e poa e rea!i#a cu uridinări ia ă" precur$or a! uraci!u!ui) Ce!e mai adec+a e $ ruc uri cromo$oma!e !a ni+e!

cărora poa e fi dece!a ă au oradio,rafic ran$crierea ,ene ică $un pufe!e %i ine!e!eQa!*iani de !a ni+e!u! cromo$omi!or po!i eni precum %i *uc!e!e !a era!e a!e

cromo$omi!or !amp*ru$&)

9)7)1) Ca e,orii de ARN ce!u!ar

A 4 'n ce!u!e!e *ac eriene c4 %i 'n ce!e eucario e e0i$ ă mai mu! e ca e,ode ARN: ARN me$a,er -ARNm.? ARN $o!u*i! $au de ran$fer -ARN . %i ARNri*o$oma! -ARNr.) 3a ace$ ea" 'n ca#u! eucario e!or" $e mai adau,ă ARN nuc!ear&e ero,en" ARN cromo$oma! %i ARN$n -=$ma!! nuc!ear> nuc!ear mic.) Ma(ori a

mo!ecu!e!or de ARN re#u! a e 'n urma ran$crierii $un $upu$e unor modificări$pecifice 'n urma cărora" mo!ecu!e!e re$pec i+e de+in *io!o,ic ac i+e) Formareamo!ecu!e!or de ARN ma ur imp!ică adiţia" de!eţia $au modificarea unor nuc!eo ide)

9)7)1)7) ARN me$a,er -ARNm.

ARNm e$ e $in,uru! ip de ARN ce!u!ar radu$ 'n $ ruc ura pro eine!or" e!

repre#en 4nd circa 9V din ARN o a!) ARNm e$ e 'n ace!a%i imp $in,ura ca e,oriede ARN ce!u!ar care pre#in ă o $ ruc ură in e,ra! monoca enară" ce! puţin 'nmomen u! raducerii me$a(u!ui ,ene ic !a ni+e!u! ri*o$omi!or)

Fiind pur ă oare de me$a( ,ene ic" mo!ecu!e!e de ARNm au !un,imi +aria*i!edeoarece %i mărimea ,ene!or de !a care preiau informaţia $un +aria e cadimen$iune) De aceea" con$ an a de $edimen are a diferi e!or mo!ecu!e de ARNm+aria#ă foar e mu! " de !a


15/45

1 /? !a ace$ ea radioac i+i a ea era foar e redu$ă) In en$i a ea ma0imă radioac i+i ăţii a fo$ a$ocia ă cu *anda ce a pre#en a con$ an a de $edimen

/? *anda repre#in ă o mică fracţiune de ARN ce!u!ar" $in e i#a rapid 'n decur$u!ce!or 1 minu e de menţinere a *ac erii!or 'n mediu cu1 P) Ana!i#a croma o,rafică a

$ec+enţe!or de nuc!eo ide a ace$ ei fracţiuni ARN" rea!i#a ă după o &idro!i#ă u%oara macromo!ecu!e!or re$pec i+e" a re!e+a că ace$ ARN e$ e comp!emen ar cu ADfa,ic) Re#u! a e!e u! erioare au ară a că ace$ a repre#in ă ARNm pen ru pro einefa,ice)

3a procario e" ARNm e$ e po!ici$ ronic pen ru că e! copia#ă informaţia,ene ică nece$ară $in e#ei mai mu! or ca ene po!ipep idice imp!ica e" de o*icei" aceea%i ca!e me a*o!ică) /pre e0emp!u" !a E.coli ca!ea me a*o!ică de $in e#ă a &i$ idineipre$upune par iciparea a 7 en#ime diferi e codifica e de 7 ,ene care $un copia e

'n r6o $in,ură mo!ecu!ă de ARNm) 5 i!i#area ARNm po!ici$ ronic !a procario erepre#in ă o ca!e economică de a re,!a $in e#a unor pro eine 'n mod coordona " cua(u oru! unui $in,ur $emna! de re,!are) Dura a de =+iaţă> a unei mo!ecu!e de ARNm +aria#ă 'n funcţie de ipu! cece!u!ă 'n care $e ,ă$e% e) / a*i!i a ea mo!ecu!e!or de ARNm pre$upune re#i$ enţace$ ora faţă de acţiunea nuc!ea#e!or ci op!a$ma ice) De,radarea ARNm $eda orea#ă fie acţiunii unor e0onuc!ea#e -care acţionea#ă a$upra mo!ecu!e!or 'ncep4nd cu e0 remi a ea 1@. $au a unor endonuc!ea#e care recuno$c %i c!i+ea#anumi e $ec+enţe $pecifice de ri*onuc!eo ide !oca!i#a e 'n in erioru! mo!ecu!ei deARNm)

Pro e(area ARNm *ac erian de acţiunea e0onuc!ea#e!or ci op!a$ma ice e$ erea!i#a ă de o $ec+enţă de nuc!eo ide !oca!i#a ă !a capă u! 1@ %i care de ermformarea unei $ ruc uri de ip = runc&i %i *uc!ă>) In ca#u! ARNm de !a eucario!ucruri!e nu $un foar e c!are dar $e pare că $ec+enţa =cap> de !a e0 remi a ea 9@coada po!iA de !a e0 remi a ea 1@ ar a$i,ura $ a*i!i a ea mo!ecu!e!or re$pec i+e

imp ce une!e $ec+enţe in erne *o,a e 'n A5 ar de ermina in$ a*i!i a ea mo!ecu!e!ode ARNm -QraHerman" 788 .)

3a procario e mo!ecu!e!e de ARNm $un menţinu e funcţiona!e doar 6minu e deoarece" după ce au fo$ u i!i#a e pen ru raducere" e!e $un de,rada e dcă re RN6a#e) /e e+i ă 'n ace$ fe! a! erări!e $ ruc ura!e %i imp!ici a!e me$a(uconţinu de e!e" fenomenu! fiind o con$ecinţă a adap ării rapide a me a*o!i$mu!ui*ac erian !a condiţii!e de mediu) De a$emenea" $e permi e ac i+area %i repre$ia unumare număr de ,ene 'n r6un imp foar e $cur ) Fenomenu! de de,radare rapidă aARNm e0p!ică proporţia foar e mică de ARNm din ce!u!e faţă de a! e ca e,orii de


16/45


17/45

po$ ran$cripţiona!e" anumi e porţiuni necodifica oare $un e!imina e -in roni. fiinpă$ ra e numai re,iuni!e informaţiona!e -e0oni. care +or fi radu$e) Re#u! ă căARNm ma ur e$ e rea$am*!a prin unirea e0oni!or)

3a procario e" cu e0cepţia ar&e*ac erii!or" ARNm ma ur core$punde ca

!un,ime $ec+enţei ,enice pe care a ran$cri$6o" fenomen denumi co!ineari a e)

9)7)1) ) ARN ri*o$oma! -ARNr.

ARNr repre#in ă apro0ima i+ < 6


18/45

Fi,) 7) Componen e!e ri*o$omi!or procario e!or

3a eucario e $u*uni a ea ri*o$oma!ă mică conţine o mo!ecu!ă de ARNr 7< /%i 11 ipuri de pro eine ri*o$oma!e" iar 'n cea mare $e ,ă$e$c rei ipuri de ARNr - </? 9"< / %i 9 /. 9 ipuri de pro eine ri*o$oma!e) Mo!ecu!e!e de ARNr au oconformaţie comp!e0ă" 'n care a! ernea#ă re,iuni mono6ca enare cu re,iuni*ica enare -aco!o unde $e rea!i#ea#ă 'mperec&eri de *a#e a#o a e comp!emen are.)

Toa e mo!ecu!e!e de ARNr !a eucario e $un $in e i#a e pe ma riţă ADN $uformă de mo!ecu!e precur$oare pre6ARNr care" după ran$criere" $un $upu$epre!ucrări!or po$ 6 ran$cripţiona!e) Ace$ ea imp!ică e!iminări a!e unor nuc!eo ideprecum %i me i!area unor re$ uri de ri*o#ă a!e nuc!eo ide!or răma$e) După acea$ ăpre!ucrare" $ ruc ura primară monoca enară a ARNr $uferă con or$ionări $paţia!ecare faci!i ea#ă formarea de re,iuni *ica enare care a! ernea#ă cu re,iunimonoca enare) 3a procario e" aparen mo!ecu!e!e de ARNr nu $un $upu$epre!ucrări!or de po$ ran$cripţiona!e)

Gene!e pen ru diferi e!e ipuri de ARNr $un ,rupa e !a ni+e!u! unor re,iunicromo$oma!e cuno$cu e ca ADN ri*o$oma! -ADNr." form4nd o uni a e

ran$cripţiona!ă) De a$emenea" !a ni+e!u! cromo$omu!ui *ac erian e0i$ ă mai mu!a$emenea uni ăţi ran$cripţiona!e: de e0emp!u" !a E.coli au fo$ iden ifica e ;

a$emenea uni ăţi ran$cripţiona!e) Mai mu! " $6a e+idenţia fap u! că 'n re ,ene!ri*o$oma!e e0i$ ă re,iuni $paţia oare !a ni+e!u! cărora au fo$ iden ifica e ,enepen ru ARN -fi,) .)

O $i uaţie a$emănă oare $e 'n 4!ne% e %i !a eucario e" !a care ,ene!e penARNr 7


19/45

,ene ice care funcţionea#ă ca ma riţă pen ru $in e#a ARNr $un $epara e de porţiunine ran$cri$e numi e ADN $paţia or $au $i!enţio$)

Fi,) ) Repre#en area $c&ema ică a unei uni ăţi ran$cripţiona!e de ADNr %i ae ape!or producerii mo!ecu!e!or de ARNr) one!e &a%ura e repre#in ă ,ene!e pen ru

ARNr? #one!e 'nc&i$e !a cu!oare repre#in ă ,ene pen ru ARN " iar ce!e $imp!econ$ i uie re,iuni $paţia oare

3a eucario e ,ene!e pen ru $in e#a ARNr $un !oca!i#a e 'n re,iunea

or,ani#a oru!ui nuc!eo!ar -NOR. $i ua ă !a ni+e!u! con$ ricţii!or $ecundare a!e unorcromo$omi ai comp!emen u!ui cromo$oma!) Ace% i cromo$omi au fo$ denumicromo$omi or,ani#a ori nuc!eo!ari) 3a ma(ori a ea $pecii!or e0i$ ă c4 e uncromo$om or,ani#a or nuc!eo!ar pen ru fiecare $e &ap!oid de cromo$omi) 3a une!e$pecii e0i$ ă 'n$ă c&iar mai mu!ţi a$emenea cromo$omi: de e0emp!u" !a om 'nor,ani#area nuc!eo!u!ui $un imp!ica e cinci perec&i de cromo$omi) Re,iuneaor,ani#a or nuc!eo!ar e$ e +i a!ă pen ru or,ani$me" do+adă moar ea or,ani$me!or cepre#in ă de!eţia ace$ ei re,iuni de pe am*ii cromo$omi omo!o,i)

Gene!e pen ru ARNr 9/ pre#en e %i e!e 'n copii mu! ip!e !a eucario e nu $un!inLa e cu ,ene!e ri*o$oma!e pen ru ARNr 7


20/45


21/45

deri+aţi me i!aţi ai unor purine $au pirimidine -acid me i!ino#inic" acidme i!,uani!ic.? acid p$eudouridi!ic? acid de&idrouridi!ic? acid ri*o imidi!ic)

Mo!ecu!e!e de ARN $un de dimen$iuni mici" fiind a!că ui e din ;1681ri*onuc!eo ide)P!ierea ARN de ermină rea!i#area unor !e,ă uri de &idro,en

in raca enare 'n re ri*onuc!eo ide!e comp!emen are" re#u! 4nd mo!ecu!e cu o$ ruc ură $ecundară care are forma unei =frun#e de rifoi>" cu =*raţe> *ica enare %i*uc!e monoca enare -fi,) 1.)Fig.43. Structura generală amoleculelor de ARN t.

Re,iuni!e monoca enare din cadru! $ ruc urii $ecundare apar $u* formaunor *uc!e" prima din$pre capă u! 1′ fiind *uc!a iminei -$au TZGC. forma ă din ;*a#e -'n re care %i imina %i p$eudouridina.) Quc!a cea mai impor an ă e$ e *ucan icodonu!ui %i 'n $f4r%i *uc!a D -a di&idrouraci!u!ui. forma ă din < 7 *a#e $e6 'mperec&ea e) Capă u! 9′ a! ARN $e ermină cu ,uanină" nuc!eo idă ce e$ eadău,a ă po$ ran$cripţiona!) De a$emenea" !a ni+e!u! e0 remi ăţii 1@ a ARNe0i$ ă $i u$u! aminoaci! -de !e,are a aminoaci#i!or $pecifici !a ni+e!u! ,rupări!or @ OB$au 1@ OB de !a capă u! 1@ a! ARN .) /i u$u! aminoaci! are !a oa e ipuri!e de Aaceea%i $ucce$iune de ri*onuc!eo ide: 1@ ACC 9@)

Ro!u! re,iuni!or di$ inc e din ARN nu e$ e 'ncă e!ucida cu preci#ie) Cea maicer ă e$ e funcţia *uc!ei an icodonu!ui: an icodonu! e$ e rip!e a de nuc!eo ide d*uc!a cen ra!ă" care recunoa% e" pe principiu! comp!emen ari ăţii" un codon din


22/45

ARNm -o $ec+enţă de rei nuc!eo ide care $pecifică p!a$area 'n ca ena po!ipep idicăa unui anumi aminoacid.) An icodonu! $e !ea,ă emporar de codon prin in ermediu!unor !e,ă uri de &idro,en) Quc!ei +aria*i!e i $e a ri*uie ro!u! de fi0are a ARN !ari*o$om" iar *uc!a D $e pare că e$ e imp!ica ă 'n recunoa% erea de că re en#ime!

aminoaci! ARN !i,a#e a ARN core$pun#ă or aminoacidu!ui pe care ace$ een#ime !6au ac i+a )

Teore ic" 'n na ură ar re*ui $ă e0i$ e 27 de ipuri de mo!ecu!e de ARN "core$pun#ă or codoni!or din codu! ,ene ic) Cu oa e ace$ ea" p4nă acum" au fo$iden ifica e doar apro0ima i+ ipuri de mo!ecu!e de ARN ) De a$emenea" $e+idenţia fap u! că ,ene!e ce codifică ARN $un " de o*icei" ,rupa e pe cromo$omi)

ARN e$ e $in e i#a $u* forma unei monoca ene de pre ARN " iar $ec+en$a nuc!eo idică e$ e cu 1 ri*onuc!eo ide mai mare dec4 'n ARN ma ur)

urma unor pre!ucrări po$ ran$cripţiona!e are !oc e0ci#ia unor ri*onuc!eo ide %imodificarea c&imică a a! ora -acidu! ino$inic" me i!,uanina" dime i!,uanina" acidu!p$eudouridi!ic" imina $u* formă de acid ri*o imidi!ic.) De a$emenea" după

ran$criere" !a capă u! 1′ a! ARN e$ e adău,a ă $ec+enţa CCA !a ni+e!u! căreia $e +aa a%a aminoacidu! ac i+a 'n +ederea ran$feru!ui $ău !a ri*o$om)

9)7) ) ) ARN nuc!ear &e ero,en %i ARN cromo$oma!

Ace$ e ipuri de ARN $un 'n 4!ni e numai 'n ce!u!e!e eucario e!or) /econ$ideră că ARNn& $in e i#a 'n afara nuc!eo!u!ui e$ e $upu$ unor pre!ucrăripo$ ran$cripţiona!e %i +a forma ARNm ma ur)

ARN cromo$oma! e$ e un ip de ARN ce repre#in ă" ce! puţin parţia!"mo!ecu!e precur$oare pen ru ce!e!a! e ipuri de ARN) Pe de a! ă par e" $e con$idercă ARNcr ar fi o ca e,orie de ARN !e,a ă de re,!area funcţii!or ,enice a+4nd ro! deac i+a or a! ,ene!or)

Yn u! imu! imp $6a a+an$a ideea că une!e ipuri de ARN ce!u!ar ar pu ea+ea %i ro! ca a!i ic pen ru acce!erarea unor proce$e *ioc&imice din ce!u!ă) A$ fe!"

un ip de ARNr precur$or -ce conţine un in ron. $6a demon$ ra că are capaci a eau oca a!i ică care $er+e% e !a e0ci#ia in ronu!ui" imedia după ran$criere) 5n $i$a$emănă or $6a o*$er+a %i 'n ca#u! ,enei ce de ermină $in e#a ci ocromu!ui * dmi ocondrii!e de !a dro(dia de *ere: re,iunea ran$cri$ă ce core$punde in ronu!ui 7are capaci a ea de au oe0ci#ie -Cec&" 78


23/45

ri*onuc!eo ide.) Mo!ecu!e!e de ARN de ace$ ip e0i$ en e 'n nuc!eu au fo$ denumARN$n -=$ma!! nuc!ear>." iar ce!e af!a e 'n ci op!a$mă au primi denumirea deARN$c -=$ma!! c[ op!a$mic>.-/[mon$" 788 .) In $ area !or na ura!ă" ace$ e mo!ecude ARN $e ,ă$e$c !a ni+e!u! unor par icu!e ri*onuc!eopro eice) Mai mu! " a fo$

iden ifica 'ncă un ip de ARN de dimen$iuni mici" !oca!i#a !a ni+e!u! nuc!eo!u!u-no a ARN$no. imp!ica " $e pare 'n pre!ucrarea precur$ori!or de ARNr)

In ,enera!" mo!ecu!e!e de ARN$n 'mpreună cu une!e mo!ecu!e pro eice-apro0ima i+ ipuri de pro eine. rea!i#ea#ă proce$u! de pre!ucrare a mo!ecu!e!orde ARNm precur$or ce pre$upune e!iminarea in roni!or %i a$am*!area e0oni!or-fenomenu! de =$p!icin,>.) Au fo$ iden ifica e mai mu! e mo!ecu!e de ARN$imp!ica e 'n pre!ucrări!e po$ ran$cripţiona!e a!e mo!ecu!e!or de ARN" e!e fiindno a e: 57" 5 " 59" 5 J52)

/6a do+edi că proce$u! de pre!ucrare are !oc prin in er+enţia unor par icu!eri*onuc!eopro eice 'nrudi e cu ri*o$omii" numi e $p!iceo$omi " proce$u! fiindcon$uma or de ener,ie -furni#a ă prin &idro!i#a ATP.) Fenomenu! de formare a$p!iceo$omi!or a fo$ in en$ $ udia !a Saccharomyces cerevisiae %i 'n ce!u!e!e de ipBe3a" 'n pre#en e! fiind de$ u! de *ine cuno$cu -Reed" .) E0perimen e!efec ua e au e+idenţia fap u! că recunoa% erea $pecifică a $i u$uri!or de pre!ucrareARNm precur$or imp!ică o $erie de in eracţiuni de ipu! ARN6pro eine" pro eine6pro eine %i ARN6ARN)

Au fo$ iden ifica e %i $i uaţii 'n care mo!ecu!e!e de ARN '%i con ro!eapropria pre!ucrare" ace$ ea primind denumirea de ri*o#ime) 5ne!e ac i+i ăţica a!i ice a!e ARN $un direcţiona e faţă de diferi e $u*$ ra uri" 'n imp ce a! e!e $in ramo!ecu!are) 5n prim e0emp!u e$ e ce! a! RN6a#ei P care e$ e ori*onuc!eopro eină forma ă din r6o mo!ecu!ă de ARN !e,a ă !a o pro eină) ARN arecapaci a ea de a ca a!i#a c!i+area !a ni+e!u! unui $u*$ ra $pecific" repre#en a ARN " 'n imp ce pro eina (oacă un ro! indirec " pro*a*i! de menţinere a $ ruc uriiARN ca a!i ic) 5n a! e0emp!u '! repre#in ă mo!ecu!e!e de ARN de dimen$iuni micidin c!a$a +iroi#i!or" care au capaci a ea de a rea!i#a reacţii de au oc!i+are -=$e!f6

c!ea+a,e>.) De%i acea$ ă reacţie e$ e in ramo!ecu!ară" mo!ecu!a de ARN +iroidapoa e fi 'mpărţi ă 'n două părţi: par ea =en#ima ică> %i par ea =$u*$ ra >) 5n arei!ea e0emp!u e$ e repre#en a de in ronii din ,rupe!e I %i II care au capaci a ea d

a pre!ucra ei 'n%i%i ARNm precur$or care 'i conţin) 5.2. Decodificarea mesajului enetic


24/45

/ ruc ura primară a pro eine!or $au ordinea a%e#ării aminoaci#i!or 'n ace$ e

mo!ecu!e" componen e e$enţia!e pen ru oa e or,ani$me!e +ii -procario e $aueucario e." e$ e !e,a ă de cea a aci#i!or nuc!eici) Informaţia ,ene ică $e af!ă 'n$cri$ă

'n $ ruc ura aci#i!or nuc!eici -'n ,ene. 'n mod codifica -codu! ,ene ic."core$pun#4nd $ucce$iunii $pecifice a ce!or pa ru ipuri de *a#e a#o a e -ATCGpen ru ADN $au A5CG pen ru ARN.) A$ fe!" modificarea ,ene!or prin mu aţii-de!eţii" adiţii" $u*$ i uţii. repre#in ă de fap modificarea $ec+enţei de *a#e a#o a e 'n con$ecinţă" de ermină $c&im*ări 'n $ucce$iunea aminoaci#i!or din pro eine)

Pro eine!e $un $u*$ anţe macromo!ecu!are a!că ui e din una $au mai mu!ca ene po!ipep idice" forma e din aminoaci#i !e,aţi 'n re ei prin !e,ă uri pep idice) Inna ură e0i$ ă aminoaci#i care" 'n funcţie de na ura radica!u!ui din $ ruc ura !or

po fi aci#i" *a#ici" neu ri %i po!ari $au neu ri %i nepo!ari %i care pre#in ă c4,rupare NB %i COOB !i*ere) Din punc de +edere a! or,ani#ării $ ruc ura!e"pro eine!e po manife$ a diferi e ipuri de $ ruc uri -Ru$$e!" .:

• $ ruc ură primară: core$punde $ucce$iunii aminoaci#i!or din ca enapo!ipep idică?

• $ ruc ura $ecundară: $e referă !a p!ierea $pecifică a ca enei po!ipep idiceform4ndu6$e re,iuni cu $ ruc uri de ip \6&e!i0 $au de ip ]6&e!i0?

• $ ruc ura erţiară $e referă !a conformaţia ridimen$iona!ă o unei $in,ureca ene po!ipep idice? acea$ ă $ ruc ură e$ e de ce!e mai mu! e ori a$ocia ăproprie ăţi!e *io!o,ic ac i+e a!e pro einei?

• $ ruc ura cua ernară repre#in ă a$ocierea mai mu! or ca ene po!ipep idice cuformarea unor comp!e0e mu! imerice) In anumi e ca#uri" ca ene!epo!ipep idice po fi a$ocia e %i cu ,rupări nepro eice -pro$ e ice." form4nmacromo!ecu!e funcţiona!e a%a cum e$ e e0emp!u! &emo,!o*inei -forma ă dinpa ru ca ene po!ipep idice" \ %i ]" a$ocia e cu o ,rupare &em" ceea ceconferă macromo!ecu!ei capaci a ea de a !e,a o0i,enu!.-fi,) .)


25/45

Fi,) ) Tipuri!e conformaţiona!e a!e pro eine!orDe remarca fap u! că ace$ e ipuri de $ ruc ură a pro eine!or nu $un

o*!i,a orii" 'n o a!i a e" u uror pro eine!or" a$ fe! că mu! e ca ene po!ipepmanife$ ă funcţia $pecifică fără a $e a$ocia cu a! e ca ene po!ipep idice -deci fără apre#en a $ ruc ură cua ernară.)

9) )7) De$cifrarea codu!ui ,ene ic

Codu! ,ene ic repre#in ă an$am*!u! re,u!i!or %i principii!or după careinformaţia ,ene ică codifica ă 'n ADN -$au ARN 'n ca#u! ri*o+iru$uri!or %iJ$au a+iroi#i!or. e$ e copia ă pen ru a pu ea fi ran$mi$ă" de !a !ocu! $ău de ori,ine-,enomu! or,ani$mu!ui re$pec i+." !a di$po#i i+e!e care rea!i#ea#ă $in e#apro eine!or" precum %i modu! 'n care me$a(u! ran$cri$ poa e fi ci i %i radu$$ec+enţe $pecifice de aminoaci#i)

Funcţia codu!ui ,ene ic poa e fi a$emăna ă" 'n u! imă in$ anţă" cu proce$u! deran$mi ere a unei informaţii codifica e de !a $ur$ă -$ ruc ura *ioc&imică a

,enomu!ui." pe anumi e cana!e -ARNm." !a !ocu! de recepţie -ri*o$omii. undeme$a(u! e$ e decodifica - radu$. %i fo!o$i " 'n ca#u! ac i+i ăţi!or ce!u!are" 'n procde *io$in e#ă a pro eine!or) Ea con$ ă 'n con$er+area crip o,rafică a informaţiei %i

ran$mi erea ei de !a $ur$ă !a recep oru! repre#en a de $ ruc uri!e cu funcţiefec oare care $un ri*o$omii) Ana!o,ia cu $c&eme!e de ran$mi ere a informaţieie$ e 'n ,enera! e+iden ă) Mo!ecu!e!e de ADN poar ă 'n $ ruc ura !or un ade+ăra cod


26/45

mo!ecu!ar a cărui $emnificaţie e$ e de ermina ă de $ucce$iunea $pecifică a ce!or *a#e %i a cărui comp!e0i a e e$ e proporţiona!ă cu mărimea ,enomu!ui pur ă or deinformaţie)

/ ruc ura codu!ui ,ene ic e$ e de ermina ă de $ec+enţa $pecifică a ce!or

*a#e -ATCG. cu care $e po face n permu ări -n număru! de nuc!eo ide din r6omo!ecu!ă da ă.) Ca a are" număru! po$i*i! de ,ene care $ă ai*ă" 'n medie" o ,reu a emo!ecu!ară de 72 da! oni %i $ă fie a!că ui e din 79 nuc!eo ide e$ e de apro0ima

79 " ceea ce repre#in ă o +a!oare cu mu! mai mare dec4 număru! de ,ene" care aue0i$ a 'n oa e ,enomuri!e de !a apariţia +ieţii %i p4nă 'n pre#en ) Qa#e!e $e repede6a !un,u! mo!ecu!ei a%a cum $e repe ă !i ere!e unui a!fa*e de6a !un,u! fra#e!orunei cărţi" 'n o fe!u! de com*inaţii) După cum ordinea !i ere!or dă $en$u! unui e0ordinea par icu!ară a *a#e!or de ermină $emnificaţia mo!ecu!ei de ADN)

După de$crierea $ ruc urii ADN de că re a $on %i CricL pro*!ema cea maiimpor an ă a fo$ cea a moda!i ăţii de a$ociere a ce!or *a#e" pen ru ca fiecarecom*inaţie $ă conţină informaţia core$pun#ă oare !e,ării unuia din cei deaminoaci#i 'n con$ i uţia pro eine!or) Pre$upun4nd că oa e uni ăţi!e fundamen a!de codificare" denumi e codoni" au aceea%i !un,ime" GamoH -789 . e$ e ce! care aemi$ ipo e#a că cea mai $cur ă $ec+enţă nuc!eo idică nece$ară pen ru a codifica unaminoacid con$ ă din rei *a#e -cod rip!e ." ceea ce permi e formarea a 2 decom*inaţii) Dacă un aminoacid ar core$punde unei $in,ure *a#e" nu ar fi po$i*i!ădec4 codificarea a aminoaci#i) 5n cod du*!e " 'n care un aminoacid ar fi $pecificade un codon a!că ui din două nuc!eo ide nu ar pu ea codifica dec4 " adică 72aminoaci#i) Codu! rip!e permi e formarea a 2 de cu+in e -1. repre#en 4nd formacea mai $imp!ă care a$i,ură codificarea ce!or de aminoaci#i na ura!i)

Da e %i mai e0ac e au fo$ furni#a e de e&nici!e de $ec+enţiere a aci#i!nuc!eici %i a pro eine!or" care au permi$ $ a*i!irea unor core$pondenţe ri,uroa$e 'n re $ucce$iunea codoni!or 'n aci#ii nuc!eici %i a aminoaci#i!or core$pun#ă ori 'n!anţu! po!ipep idic)

Re#u! a e!e re$pec i+e demon$ rea#ă" pe de o par e" e0i$ enţa codu!ui rip

%i" pe de a! a" a*$enţa de in er+a!e $au de $paţii 'n re codoni" deoarece ci ireinformaţiei ,ene ice $e face ne'n rerup " codon după codon" 'ncep4nd de !a oe0 remi a e p4nă !a cea!a! ă)

Prima de$cifrare a codu!ui ,ene ic ce demon$ rea#ă că o anumi ă $ec+enţă deARN conţine informaţia ,ene ică nece$ară pen ru $in e#a unei ca ene po!ipep idicecu o $ec+enţă $pecifică de aminoaci#i" $6a rea!i#a fo!o$indu6$e un ARN $in e iacidu! po!iuridi!ic -po!i 5. -Niren*er," 7827.) Ace$ a a fo$ incu*a 'n r6un $i$ em


27/45

ace!u!ar care conţine ri*o$omi" $e u! comp!e de mo!ecu!e de ARN " en#ime!nece$are pen ru $in e#a pro eine!or" ioni de M, %i ATP) E0perienţa a fo$ rea!i#a ă 'n de +arian e 'n care $6au pu$ ame$ ecuri a!e ce!or de aminoaci#i din care"c4 e unu! $in,ur marca cu7 C) /6a demon$ ra " 'n ace$ ca#" că o $in,ură da ă $6a

o*ţinu numai un $in,ur po!ipep id marca po!ifeni!a!anina" ceea ce demon$ rea#ăcă rip!e a 555 codifică feni!a!anina)

Repe area e0perienţe!or cu a! e ipuri de ARNm $in e ici diferi e $u*rapor u! compo#iţiei !or *a#e a du$ !a iden ificarea codoni!or pen ru a!ţi aminoaci#i:CCC codifică pro!ina" AAA codifică !i#ina)

5! erior" fo!o$ind un ARNm $in e ic care a+ea oa e ce!e 2 de aran(amenpo$i*i!e" Niren*er, %i co!a* -7822. au demon$ ra că 27 din ce!e 2 de rip!e e de coau ro! 'n $pecificarea ce!or de aminoaci#i na ura!i" cei!a!ţi rei fiind carac eri#aţi

ca non$en$" deoarece nu au ro! 'n codificarea unui aminoacid)An$am*!u! codoni!or care $pecifică $e u! de aminoaci#i $ andard" 'mpreunăcu codonii de punc uaţie -5AA" 5AG" 5GA. formea#ă dicţionaru! codu!ui ,ene ic- a*e!u! 8.)

Ta*e!u! 8) Codu! ,ene ic

Prima *a#ăa codonu!ui

Nuc!eo ida din mi(!ocu! codonu!ui A reia *a#ă acodonu!ui5 C A G

5

P&e /er T[r C[$ 5P&e /er T[r C[$ C

3eu /er / op / op A3eu /er / op Trp G

C

3eu Pro Bi$ Ar, 53eu Pro Bi$ Ar, C3eu Pro G!n Ar, A3eu Pro G!n Ar, G

A

I!e T&r A$n /er 5I!e T&r A$n /er CI!e T&r 3[$ Ar, A

Me T&r 3[$ Ar, G

G

Ka! A!a A$p G![ 5

Ka! A!a A$p G![ CKa! A!a G!u G![ AKa! A!a G!u G![ G

9) ) ) Carac eri$ ici!e codu!ui ,ene ic


28/45

Pe *a#a a numeroa$e e0perienţe $6a reu%i $ă $e de ermine carac eri$ ici!e d*a#ă a!e codu!ui ,ene ic: 7)codul enetic este nesuprapus " 'n $en$u! că un ,rup de rei nuc!eo ideadiacen e a!că uie$c un codon %i de ermină !e,area unui anumi aminoacid 'n !anţu!

po!ipep idic) Qa#e!e din $ ruc ura fiecărui codon nu $un imp!ica e 'n nici un fe! 'n$emnificaţia de cod a rip!e e!or preceden e $au urmă oare) Iniţia!" pe *a#a a diferi econ$ideren e fi#ico c&imice" GamoH a pre$upu$ că 'n $ ruc ura codu!ui ,ene ic arfi po$i*i!ă $uprapunerea unor codoni" a$ fe! 'nc4 o *a#ă din $ ruc ura unui codon arpu ea in ra 'n componenţa codonu!ui adiacen ) Ace$ ip de $ ruc ură ar permi e economie $emnifica i+ă de ma eria! ,ene ic) E0aminarea a numeroa$e pro eine" 'n$ăa infirma acea$ ă ipo e#ă %i mai mu! $6a demon$ ra co!ineari a ea dininformaţia ,ene ică %i $ ruc ura po!ipep idu!ui) Ne$uprapunerea codoni!or

de ermină rei po$i*i!i ăţi de raducere a ace!eia%i $ec+enţe de nuc!eo ide" 'n funcţde punc u! de $ ar " ace$ ea fiind denumi e =cadre de ci ire> -=readin, frame$>.) De0emp!u" pen ru $ec+enţa A C G A C G A C G A C G A C G A C G e0i$ ă rei =cadrede ci ire>: ACG ACG ACG ACG ACG ACG CGA CGA CGA CGA CGA CGA GAC GAC GAC GAC GAC GAC

Orice modificare a $ec+enţei de nuc!eo ide prin adău,area $au e!iminarea-de!eţia. unei nuc!eo ide de ermină modificarea cadru!ui de ci ire corec " 'ncep4ndde !a ni+e!u! nuc!eo idei modifica e -mu aţii!e fiind de ip =frame$&if >.-3eHin788;.)

2. !odul enetic este "de enerat" " acea$ ă carac eri$ ică decur,4nd din fap u!că mai mu!ţi codoni diferiţi $pecifică ace!a%i aminoacid) Codonii care $pecificăace!a%i aminoacid $un numiţi codoni $inonimi) Carac eru! de,enera a! codu!ui,ene ic nu e$ e uniform: unii aminoaci#i cum ar fi $erina" ar,inina" !eucina $uncodificaţi de c4 e %a$e codoni? a!ţi aminoaci#i ca a!anina" ,!icoco!u!" pro!ina" reonin%i +a!ina $un codificaţi de c4 e pa ru codoni diferiţi" 'n imp ce a!ţi nouă aminoaci#

$un $pecificaţi de c4 e doi codoni) E0cepţie fac aminoaci#ii me ionină %i rip ofcare $un codificaţi de c4 e un $in,ur codon - a*e!u! 8.)Codonu! A5G" pe !4n,ă funcţia de a $pecifica me ionina" 'ndep!ine% e %i ro!u!

uni+er$a! de codon iniţia or 'n $in e#a pro eică)Carac eru! de,enera pre#in ă o anumi ă re,u!ari a e care $u,erea#ă că e$ e

$upu$ anumi or norme %i că ar pu ea conferi une!e a+an a(e *io!o,ice) E$enţia! e$


29/45

fap u! că fiecare aminoacid e$ e de$emna numai de codoni $pecifici" re$pec i+ cnici un cu+4n de cod nu codifică mai mu! de un aminoacid) 1)#lexibilitatea codului enetic $e referă !a codonii $inonimi !a care prime!edouă *a#e a!e rip!e ei $un con$ an e" 'n imp ce a reia poa e +aria" deci acea

po#iţie e$ e +aria*i!ă $au o$ci!an ă) Ipo e#a unei anumi e f!e0i*i!i ăţi a codu!u,ene ic" cuno$cu ă $u* denumirea de efec =Ho**!e> a fo$ formu!a ă de CricLa+4nd ca ar,umen principa! o*$er+aţia că oţi codonii =$inonimi> -care codificăace!a%i aminoacid. au prime!e două *a#e a!e rip!e u!ui con$ an e" 'n imp ce a repoa e +aria)

CricL a a(un$ !a conc!u#ia că recunoa% erea codon an icodon $e face 'n modri,uro$ $pecific 'n po#iţii!e 7 %i %i 'n mod +aria*i! -f!e0i*i!. !a ni+e!u! ce!ui de6a

rei!ea nuc!eo id $i ua 'n po#iţia =Ho**!e> -Ho**!e a o$ci!a.) Po#iţia =Ho**!e

core$punde ce!ui de6a! rei!ea nuc!eo id a! codonu!ui %i primu!ui din an icodonda ori ă po!ari ăţii opu$e din re ce!e două mo!ecu!e -ARNm %i ARN ." una fiind 'direcţia 9′ 1 ′ %i cea!a! ă 'n direcţia 1′ 9 ′) De e0emp!u" dacă an icodonu! dinARN e$ e de ipu! 1@6CGG69@ e! $e 'mperec&ea#ă" 'n mod corec " cu codonuGCC61@ din $ ruc ura ARNm) Fenomenu! =Ho**!e> permi e ca an icodonu! 1CGG69@ $ă $e poa ă 'mperec&ea cu codonu! 9@6GC561@ din ARNm) Deoarecee0emp!u! de mai $u$" codonu! GCC %i codonu! GC5 codifică pen ru ace!a%iaminoacid" a!anina" fenomenu! Ho**!e nu e$ e 'n$oţi de modificarea $ec+enţei deaminoaci#i din $ ruc ura ca enei po!ipep idice core$pun#ă oare)

/emnificaţia ace$ ui fenomen $e referă !a fap u! că aceea%i mo!ecu!ă de ARNa$i,ură raducerea mai mu! or codoni ceea ce permi e ce!u!ei $ă $in e i#e#e maipuţine ipuri de ARN )

)!odul enetic este$ f%r% vir ule$ " ceea ce 'n$emnă că nu e0i$ ă nici un $emnde punc uaţie 'n re $f4r%i u! unui codon %i 'ncepu u! ce!ui urmă or) Cu+in e!e de c- rip!e e!e. au o po!ari a e $au direcţie $pecifică" da ori ă căreia" de e0emp!u" G5codifică +a!ina 'n imp ce 55G codifică !eucina) Cadru! de ci ire -readin, frame. a!informaţiei ,ene ice re*uie $ a*i!i cu ri,uro#i a e !a 'ncepu u! unei mo!ecu!e de

ARNm %i e$ e marca norma! prin pre#enţa codonu!ui A5G) Ace$ codon codificăformi!6me ionina !a procario e %i me ionina !a eucario e) Decodificarea ARNm $face apoi $ec+enţia! de !a o rip!e ă !a a! a p4nă $e 'n 4!ne% e unu! din re cei codoni $ op -non$en$.: 5AA" 5AG $au 5GA) 9) &mbi uitatea codului enetic e$ e carac eri$ ica prin care an icodonu! dinARN recunoa% e doi codoni diferiţi din ARNm) De e0emp!u" codonu! G5G af!a !a 'ncepu u! me$a(u!ui ,ene ic -'n mo!ecu!a de ARNm. e$ e recuno$cu de ARN pen r


30/45

formi! me ionină" pe c4nd ace!a%i codon af!a 'n in erioru! mo!ecu!ei de ARNm e$recuno$cu de ARN pen ru +a!ină)

2)'tili(area preferen)ial% a unor codoni ) Fap u! că e0i$ ă mai mu!ţi codonipen ru un ace!a%i aminoacid a pu$ pro*!ema dacă ace% i codoni $inonimi $un fo!o$i

mai frec+en dec4 a!ţii) Fo!o$irea unuia $au a! uia din re codonii $inonimi $eda orea#ă 'n 4mp!ării dar e$ e cer că" 'n cadru! ,rupe!or a0onomice mari" e0i$ ă oanumi ă preferinţă pen ru anumiţi codoni $inonimi) A!e,erea preferenţia!ă acodoni!or ar pu ea re#u! a din r6o armoni#are 'n re compo#iţia 'n codoni a me$a(e!or,ene ice %i an$am*!u! mo!ecu!e!or de care di$pune ce!u!a pen ru a raduce ace$ eme$a(e -'n $pecia! ARN din care" p4nă 'n pre#en $6au i#o!a doar 9 de ipuri.)

;) 'niversalitatea codului enetic e+idenţia#ă fap u! că ace!ea%i uni ăţi decodificare -codonii. $pecifică aceia%i aminoaci#i !a oa e or,ani$me!e" indiferen de

po#iţia !or a0onomică) In $pri(inu! ace$ ei conc!u#ii eore ice au fo$ adu$e %i de0perimen a!e din r4ndu! ce!or denumi e &imere" care fo!o$e$c $i$ eme ace!u!are d$in e#ă a pro eine!or pro+eni e de !a o $pecie %i ADN $au ARN pro+eni de !a o a! a)e0emp!u" ARN ,enomic pro+eni de !a KMT produce aceea%i $ec+enţă de aminoaci#inu numai 'n p!an e!e pe care !e infec ea#ă - u un." ci 'n orice a! ă p!an ă 'n care e$ac i+) ARN din fa,u!φf diri(ea#ă $in e#a unei pro eine cap$ida!e norma!e a 4 'ne0 rac e!e ace!u!are pro+eni e de !a ,a#da $a norma!ă - E.coli ." c4 %i de !a Eu lena

racilis ) In mod $imi!ar" me$a,erii $in e ici de ermină 'ncorporarea 'n po!ipep ide aace!ora%i aminoaci#i indiferen de na ura %i pro+enienţa $i$ emu!ui ace!u!ar de$in e#ă pro eică) 5 i!i#area ARNm pen ru $in e#a po!ipep ide!or ce a!că uie$c &emo,!o*inapro+eni din re icu!oci e de iepure 'n r6un $i$ em ace!u!ar de !a E. coli pen ru $in e#apro eică a du$ !a o*ţinerea unor po!ipep ide ipice &emo,!o*inei de iepure) 5ni+er$a!i a ea codu!ui ,ene ic $u,erea#ă nu numai o ori,ine comună a +ieţiipe Păm4n " dar %i impo$i*i!i a ea $c&im*ării !ui -ipo e#a acciden u!ui 'n,&eţaoda ă ce +iaţa a do*4ndi un anumi ,rad de comp!e0i a e) Mu aţii!e care ar a! eracodu! ,ene ic ar fi !e a!e pen ru ce!u!ă 'n ca#u! 'n care un codon ar fi radu$

'n o deauna erona ) Toa e ace$ ea con+er, pen ru a demon$ ra e0i$ enţa unui co,ene ic comun u uror or,ani$me!or" fără a e0c!ude ca acea$ ă uni+er$a!i a e $ă nufie a*$o!u ă" 'n $en$u! că 'n anumi e pri+inţe codu! ,ene ic nu pu ea fi diferi de !a o$pecie !a a! a -Ga+ri!ă" 78


31/45

ipuri de ARN " iar ce! de !e+uri ipuri" din care unii !ea,ă mai mu!ţi aminoaci#i)In p!u$" $6au de$cri$ a%a numiţii =codoni ere ici $au di$idenţi> care nu re$pec ă codu,ene ic uni+er$a! 'n $in e#a pro eică diri(a ă de ADNm :

• !a fun,i %i mamifere" rip ofanu! e$ e codifica 'n mi ocondrii nu numai de

rip!e a norma!ă 5GG ci %i de 5GA" care 'n mod norma! e$ e $ op?• 'n $in e#a po!ipep ide!or" me ionina e$ e codifica ă nu numai de codonu!

A5G -norma!. ci %i de codonii A5A %i pro*a*i! A55" care $emnifică norma!i#o!eucina?

• codonii AGA %i AGG care 'n ci op!a$mă codifică ar,inina" 'n ADNm au ro!u!de codoni ermina!i)

Kariaţii!e codu!ui ,ene ic mi ocondria! o*$er+a e !a diferi e microor,ani$meeucario e $u,erea#ă că ace$ e modificări $6au $ a*i!i 'n perioade de imp diferi e 'n

cur$u! e+o!uţiei" pro*a*i! după di+er,enţa din re p!an e pe de o par e %i anima!e %ifun,i pe de a! ă par e)

9) )1) Traducerea informaţiei ,ene ice

Qio$in e#a propriu6#i$ă a pro eine!or e$ e un proce$ comp!e0 'n cur$u! căruiainformaţia conţinu ă 'n ADN" ran$mi$ă 'n ci op!a$mă -!a ri*o$omi. prinin ermediu! ARNm e$ e radu$ă 'n r6o $ec+enţă po!ipep idică prin a$am*!areaaminoaci#i!or 'n r6o ordine $pecifică" pre$cri$ă de informaţia ,ene ică) Ace$ proce$imp!ică ac i+i a ea mai mu! or con$ i uenţi ai =ma%inăriei> ce!u!are de $in e#pro eine!or %i e+o!uea#ă 'n mai mu! e e ape) Toa e proce$e!e me a*o!ice a!e ce!u!ei $e *a#ea#ă pe e0i$ enţa %i funcţionarepro eine!or" care po a+ea ro! $ ruc ura! -cum ar fi" co!a,enu!." ran$por or-&emo,!o*ine!e." de apărare a or,ani$mu!ui -imuno,!o*u!ine!e. $au ro! en#ima ic) In cadru! *io$in e#ei pro eine!or par icipă a 4 aci#i nuc!eici" c4 %i pro eiPen ru $in e#a unei $in,ure ca ene po!ipep idice $un mo*i!i#a e $u e de a! e pro ecu ro! $ ruc ura! %i en#ima ic)

Pro eine!e $un po!imeri ai aminoaci#i!or" iar po!imeri#area ace$ ora $ede$fă%oară !a ni+e!u! ri*o$omi!or prin reacţia de conden$are din re ,rupareacar*o0i! a unui aminoacid %i cea amino a a! ui aminoacid" cu e!i*erarea uneimo!ecu!e de apă) 5ne!e pro eine $un a!că ui e din r6o $in,ură ca enă po!ipep idică" a! e!e amai mu! e ca ene po!ipep idice iden ice $au diferi e) Yn ace$ din urmă ca#" fiecca enă e$ e $in e i#a ă pe *a#a informaţiei ,ene ice inc!u$ă 'n ,ene diferi e) A%a


32/45

e0p!ică de ce formu!area iniţia!ă o ,enă o en#imă" a fo$ 'n!ocui ă cu e0pre$ia: o,enă o ca enă po!ipep idică" ce e0primă mai *ine rea!i a ea !a ni+e! mo!ecu!ar)

După rea!i#area po!imeri#ării aminoaci#i!or -ordinea ace$ ora 'n mo!ecu!ăcon$ i uind $ ruc ura $a primară. ca ena po!ipep idică e$ e $upu$ă unor proce$e

u! erioare prin care capă ă $ ruc uri $ecundare" erţiare $au cua ernare ce 'i dau 'nfina! confi,uraţia %i funcţiona!i a ea)

In decodificarea informaţiei ,ene ice ro!u! primordia! '! (oacă aci#iiri*onuc!eici ce!u!ari: ARNm" ARN %i ARNr) Ro!u! ace$ ora a fo$ e+idenţia dup789 c4nd" prin e&nici $pecia!e" $6a con$ a a că $in e#a pro eică e$ e 'n$oţicre% ere con$idera*i!ă a can i ăţii de ARN din ce!u!ă) Prin e0perienţe efec ua e pa!,a unice!u!ară &cetabularia mediteranea -o ce!u!ă ,i,an . 'n urma cărora $6aue0 ra$ nuc!eii din ace$ e ce!u!e" $6a con$ a a că 'n a!,e!e enuc!ea e nu mai au !oc n

proce$e de *io$in e#ă pro eică) Ca orice reacţie de po!imeri#are %i 'n $in e#a pro eine!or au !oc ce!e reie ape: de iniţiere" e!on,are %i erminare a ca enei po!ipep idice) /in e#a unei ca ene po!ipep idice 'ncepe cu un aminoacid amino ermina! %i$e ermină cu un aminoacid car*o0i6 ermina!) Ordinea inc!uderii aminoaci#i!or e$ e$ a*i!i ă de ordinea codoni!or din ARNm)

9) )1)7) E apa de iniţiere a $in e#ei pro eine!or

Prima e apă 'n iniţierea *io$in e#ei pro eice e$ e ac i+area aminoaci#i!or cuATP" reacţia fiind ca a!i#a ă de aminoaci!6$in e a#a numi ă %i aminoaci! ARN!i,a#ă %i care e$ e $pecifică fiecărui aminoacid) Ace$ e en#ime repre#in ă =c&eia> recunoa% erea cifru!ui codu!ui ,ene ic) Pen ru a%e#area aminoaci#i!or !a ARNm e$ e nece$ară o mo!ecu!ă adap or"repre#en a ă de ARN " care $ă =!e,e> aminoaci#ii ac i+aţi %i $ă6i ran$por e !a !o

de $in e#ă) Cu a! e cu+in e" are !oc mai 'n 4i o a a%are a aminoacidu!ui ac i+are$ u! de A -adenină. din ,ruparea CCA de !a capă u! 1′ OB a! ARN " a a%areca a!i#a ă o de aminoaci!6$in e a#a -aminoaci! ARN !i,a#a.: aminoaci!6ARN 6!i,a#a

aminoacid ATP aminoaci!^AMP PPi


33/45

E7 aminoaci!^AMP

ARN aminoaci!^ARN7 AMP

A%a cum $e cunoa% e" $pecifici a ea ARN pen ru un anumi aminoacid eda ă de $ec+enţa an icodon" comp!emen ară unui codon din ARNm) De e0emp!u"mo!ecu!a de ARN a! cărei an icodon e$ e AAA poa e !e,a doar feni!a!anina deoarececodonu! comp!emen ar din ARNm e$ e 555 -$pecific pen ru P&e.? ace$ ARN e$no a ARNP&e" iar a unci c4nd e! a !e,a aminoacidu! core$pun#ă or no aţia u i!i#a ăe$ e P&e6ARNP&e) E apa a reia 'n iniţierea unei ca ene po!ipep idice $e de$fă%oară !a ni+e!u!ri*o$omu!ui care pre#in ă $uprafeţe $pecifice de !e,are $ ereoc&imică a ARNm"

ARN %i a ca enei po!ipep idice 'n cre% ere) Ri*o$omu! a$i,ură a$ocierea ace$ or e!emen e de a%a manieră 'nc4 $ă facă po$i*i!ă recunoa% erea codoni!or din ARNmde că re an icodonu! core$pun#ă or din ARN " pe principiu! comp!emen ari ăţii) E$ e e$enţia! ca ri*o$omu! $ă 'nceapă corec proce$u! de raducere a! ARNmde !a ni+e!u! codonu!ui $ ar a! $ec+enţei codifica oare a! ace$ uia -ARNm a+4nd !capă u! 9@" re$pec i+ 1@" două re,iuni ermina!e" necodifica oare" care nu +o

radu$e.) Iniţierea preci$ă a raducerii depinde de corec a recunoa% ere a cadru!uide ci ire) /pre e0emp!u" dacă re,iunea codifica oare a ARNm 'ncepe cu $ec+enţa 9@A5G555AAACCCC5G ) ) ) ) ) 1@" eore ic cadre!e de ci ire ar pu ea fi: A5G 555 AAA CCC C5G $au 5G5 55A AAC CCC 5G $au G55 5AA ACC CC5 G" nee0i$ 4nd nimic care $ă indice caredin re nuc!eo ide e$ e prima nuc!eo idă a primu!ui codon) Cu oa e ace$ ea" $6a do+edi că primu! codon cu care $e 'ncepe proce$u! d

raducere a 4 !a procario e c4 %i !a eucario e e$ e" de re,u!ă" A5G -mai rar G5G$au 55G." ceea ce 'n$eamnă că e0i$ ă anumi e mecani$me $pecifice care de erminăa!e,erea corec ă a codonu!ui A5G $ ar ) Codonu! A5G codifică me ionina indiferen

dacă $e ,ă$e% e !a 'ncepu u! $ec+enţei ce urmea#ă a fi radu$ă fie 'n in erioru!ace$ eia) Pen ru ca ri*o$omu! $ă recunoa$că 'n mod $pecific codonu! de iniţiere e$ enece$ar un $emna! $up!imen ar de di$criminare 'n re A5G iniţia or %i A5G dinin erioru! me$a(u!ui ,ene ic) Ace$ $emna! e$ e repre#en a !a *ac erii de $ec+e/&ine Da!,arno" con$ i ui ă din ; 79 ri*onuc!eo ide *o,a ă 'n purine %i af!a ă 'namon e de codonu! iniţia or) /ec+enţa /&ine6Da!,arno e$ e comp!emen ară cu o


34/45

$ec+enţă forma ă din 1 ; nuc!eo ide af!a ă !a capă u! 1 a! mo!ecu!ei ARNr 72 / din$u*uni a ea ri*o$oma!ă mică) In ca#u! eucario e!or" ARNm nu conţine $ec+enţa /&ine6Da!,arno"do+edindu6$e că ri*o$omii ci op!a$ma ici nu $e !ea,ă direc !a $i u$u! de iniţiere a

raducerii) In ace$ ca#" primu! e+enimen ce precede iniţierea raducerii !aeucario e e$ e recunoa% erea de că re $u*uni a ea ri*o$oma!ă mică - /. a $ec+en

ermina!e 9@" me i!a ă -$ec+enţa cap. de !a ni+e!u! ARNm" după care e! mi,rea#ă$pre $i u$u! $pecific de !e,are -=ri*o$ome6*indin, $i e>.) In re ce!e două re,iuni a!eARNm e0i$ ă o $ec+enţă de apro0ima i+ 7 nuc!eo ide) =Mi,rarea> $u*uni ăţii ri*o$oma!e $e opre% e a unci c4nd e$ e 'n 4!nicodonu! de iniţiere -A5G. p!a$a 'n r6un con e0 core$pun#ă or -$ec+enţaGCCACCA5GG $au GCCGCCA5GG.) 5! erior" $u*uni a ea ri*o$oma!ă /

$ a*i!i#a ă !a ni+e!u! $i u$u!ui de iniţiere $e a$ocia#ă cu $u*uni a ea 2 /" iar proce$de $in e#ă a pro eine!or 'ncepe) 3a procario e" iniţierea $in e#ei ca enei po!ipep idice e$ e a$i,ura ă dein er+enţia unor fac ori pro eici ci op!a$ma ici de iniţiere" de$emnaţi IF7" IF " IF1A$ fe!" fac oru! IF1 media#ă !e,area $u*uni ăţii ri*o$oma!e 1 / cu ARNm %i pre+inerea$ocierea prema ură cu $u*uni a ea ri*o$oma!ă 9 /? un a! doi!ea fac or de iniţere"IF " $e !ea,ă !a ni+e!u! unei mo!ecu!e de GTP %i a ARN iniţia or -pen ru formi!6me ionină. %i direcţionea#ă ARN re$pec i+ $pre comp!e0u! ARNm61 /) In ceea cpri+e% e ro!u! fac oru!ui de iniţiere IF7" ace$ a e$ e comp!e0 %i $e referă !a $ imu!iniţierii" recunoa% erea re,iunii de iniţiere" recic!area IF %i di$ocierea ri*o$omi!or; / - arnea" 78


35/45

Fi,) 9 Iniţierea proce$u!ui de raducere !a procario e -după Ru$$e!!" . In $i u$u! A pă runde aminoaci! ARN core$pun#ă or codonu!ui din ARNm)

De re,u!ă" $i u$u! P accep ă comp!e0u! aminoaci! ARN numai dacă ace$ a area!i#a recunoa% erea codon an icodon" adică dacă a recu %i prin $i u$u! A %ia fo$ ran$!oca 'n $i u$u! P) Accep area $e *a#ea#ă pe une!e po$i*i!e modificăconformaţiona!e pe care !e6a $uferi comp!e0u! aminoaci! ARN c4nd a fo$ 'n$i u$u! A)

O par icu!ari a e a proce$u!ui de iniţiere e$ e fo!o$irea unui ARNMe $pecificpen ru codonu! de iniţiere) Ace$ ARN iniţia or diferă de omo!o,u! $ău cein eracţionea#ă cu codonii A5G in erni pen ru me ionină) Ace$ ARN iniţia or-fARNMe !a procario e %i iARNMe !a eucario e. $e !ea,ă de me ionină prinmecani$mu! pre#en a " după care comp!e0u! re$pec i+ mai $uferă un proce$ deformi!are prin a a%area unui ,rup CB O -formi!. !a ni+e!u! NB a! me ioninei"

acea$ a de+enind formi! me ionină) Formi!area e$ e 'n 4!ni ă numai !a procariounde oa e ca ene!e po!ipep idice 'ncep cu N6formi! me ionina) 3a eucario e" 'proce$u! de iniţiere a $in e#ei ca enei po!ipep idice" nu are !oc formi!area me ionineidar e0i$ ă un ARNMe iniţia or care diferă de ce!e!a! e ipuri %i care $e !ea,ă direc !a$i u$u! P a! ri*o$omu!ui) Dacă !a procario e e0i$ ă numai 1 fac ori de iniţiere" !aeucario e e0i$ ă 7 a$emenea fac ori de iniţiere)


36/45

9) )1) ) E apa de a!un,ire După !e,area aminoacidu!ui iniţia or cu ARN re$pec i+ are !oc dep!a$area

ri*o$omi!or pe ARNm -$au in+er$. prin r6o mi%care de ran$!aţie" 'n a%a fe! 'nc4 ni+e!u! $i u$u!ui A $ă a(un,ă urmă oru! codon !a care $ă $e a a%e#e ARN caminoacidu! pe care6! ran$por ă -fi,) 2.) In re ,ruparea COOB a aminoacidu!uiiniţia or -me ionina. %i NB a aminoacidu!ui urmă or -core$pun#ă or ce!ui de6a!doi!ea codon din ARNm. !e,a de ARN %i af!a 'n $i u$u! A are !oc reacţia deconden$are %i rea!i#area primei !e,ă uri pep idice) Reacţia re$pec i+ă e$ e ca a!i#ade en#ima pep idi!6po!imera#a" care face par e din pro eine!e ri*o$oma!e) In ace$fe!" e apa e!on,aţiei con$ i uie o $ucce$iune ordona ă de cic!uri 'n care aminoaci!6

ARN in ră 'n $i u$u! A a! unui ri*o$om !a care $i u$u! P e$ e ocupa de pep idARN ) Acea$ ă reacţie $e de$fă%oară p4nă !a erminarea ci irii me$a(u!ui ,ene ic)In proce$u! de e!on,are in er+in %i fac orii de e!on,aţie" pro eine ri*o$oma!e

care $e a a%ea#ă 'n acea$ ă fa#ă !a par icu!a ri*o$oma!ă -!a $u*uni a ea mare.)

Fig.4 . !nceputul etapei de alungire cue"idenţierea #ormării primei legături

peptidice $ntre primul aminoacid%metionina& 'i următorul

Grupări!e aminoaci! cup!a e cu mo!ecu!e!e de ARN af!a e !a ni+e!u!$i u$uri!or ri*o$oma!e P %i A $e ,ă$e$c 'n +ecină a ea unei en#ime ri*o$oma!e numipep idi! ran$fera#a care ran$feră ,rupu! fMe a! ARN din $i u$u! P !a ,ruparea


37/45

amino !i*eră a aminoaci!6ARN din $i u$u! A" form4ndu6$e un dipep id a a%aARN ) De%i pep idi! ran$fera#a e$ e de$cri$ă ca fiind en#imă" $6a do+ediac i+i a ea $a e$ e menţinu ă c&iar %i a unci c4nd pro eine!e ri*o$oma!e $ 'ndepăr a e 'n proporţie de 89V) Acea$ ă o*$er+aţie $u,erea#ă po$i*i!i a ea ca

ac i+i a ea en#ima ică re$pec i+ă $ă fie o proprie a e a ARN ri*o$oma! -E!!ioE!!io " 788;.) Ac i+i a ea pep idi! ran$fera#ei $e rea!i#ea#ă 'n ca#u! reacţiei:

ARN 6 O 6 CO 6 fMe NB CB CO O ARN→ -$i u$u! P. -$i u$u! A. R@ ARN OB fMe CO NB CB CO O ARN -$i u$u! P. -$i u$u! A.

R@După formarea primei !e,ă uri pep idice" !a ni+e!u! $i u$u!ui A $e ,ă$e% epep idi!6ARN " iar $i u$u! P conţine o mo!ecu!ă ARN ne!e,a ă de nici un aminoaci-forma prin $epararea de aminoacidu! pur a .) In ace$ momen are !ocrepo#iţionarea ri*o$omu!ui prin =dep!a$area> cu un codon de6a !un,u! ARNm"proce$ numi ran$!ocare) ARN !ip$i de aminoacid af!a 'n $i u$u! P e$ e =mu ani+e!u! unui a! rei!ea $i u$ ri*o$oma!" $i u$ de =ie%ire> -=e0i $i e> $i u$ E." de$ e !i*era 'n ci op!a$mă pu 4nd fi refo!o$i ) Dep!a$area ri*o$omu!ui de6a !un,umo!ecu!ei de ARNm 'n direcţia 9@→ 1@ nece$i ă par iciparea unui a! fac or de

e!on,are" EF6G care mai e$ e denumi %i ran$!oca#ă) Proce$u! de ran$!ocaţnece$i ă ener,ie care e$ e furni#a ă prin &idro!i#a GTP)

După ce $i u$u! P a fo$ ocupa de dipep idi!6ARN " !a $i u$u! A !i*er po#iţiope a! rei!ea codon a! ARNm $e a a%ea#ă aminoaci!6ARN core$pun#ă or comp!e0cu EF6Tu6GT) 3a ni+e!u! ace$ uia $e adau,ă apoi ,ruparea pep idi! de !a $i u$u! P"ARN =de$cărca > $e dep!a$e#ă $pre $i u$u! de ie%ire" iar nou! comp!e0 pep idARN $e dep!a$ea#ă din $i u$u! A 'n $i u$u! P după care cic!u! $e reia -fi,) ;.)

3a E.coli- $in e#a unei pro eine de dimen$iune medie !a ni+e!u! unui $in,ur

ri*o$om $e rea!i#ea#ă 'n $ecunde -+i e#a de $in e#ă e$ e de" apro0ima i+" aminoaci#iJ$ecundă.) Prin urmare" eore ic" dacă $in e#a unei pro eine $6ar rea!i#a !ni+e!u! unui $in,ur ri*o$om $6ar $in e i#a c4 e o copie a re$pec i+ei pro eine !fiecare $ecunde)


38/45

Fi,) ;) Repre#en area $c&ema ică a e apei de a!un,ire

Cu oa e ace$ ea" 'n rea!i a e" după ce ri*o$omu! a a$i,ura raducerea aapro0ima i+ 961 codoni" capă u! 9 a! ARNm de+ine !i*er $pre a forma un a!comp!e0 de iniţiere %i a$ fe!" un a! doi!ea ri*o$om $e an,a(ea#ă 'n raducerea

me$a(u!ui ,ene ic $pre a a$i,ura $in e#a unei noi ca ene po!ipep idice" apoi urmea#ăa! rei!ea" a! pa ru!ea e c) De o*icei" !a ni+e!u! unei mo!ecu!e de ARNm u i!i#apen ru raducere $e po ,ă$i cinci ri*o$omi" $ ruc ura re#u! a ă numindu6$e po!i$o$au po!iri*o$om -fi,)


39/45

Po!iri*o$omii e0i$ ă %i !a eucario e ei e+idenţiind in en$e!e proce$e de $in epro eică)

3a procario e ran$crierea me$a(u!ui ,ene ic %i raducerea $a po a+ea !oc$imu! an deoarece 'nain e de erminarea $in e#ei ARNm" da ori ă a*$enţe

mem*ranei nuc!eare" capă u! $ău 9 $e poa e a$ocia cu ri*o$omii -fi,) 8.)Fig.4(. )uplarea proceselor detranscriere 'i traducere la procariote

9) )1)1) Terminarea $in e#ei pro eice

C4nd dep!a$area ri*o$omi!or pe ARNm a(un,e cu $i u$u! $ău A !a ni+e!u!unui codon non$en$ -$ op" codon ermina or" 5AA" 5AG" 5GA. nu $e mai a a%ea#nici un aminoaci! ARN %i a$ fe! $e a$i,ură erminarea $in e#ei ca enei po!ipep idiCodonii $ op $un recuno$cuţi de fac ori de e!i*erare $au de erminare: fac orii TFR7" TF R %i TF R1 !a *ac erii %i fac oru! RF !a eucario e) Fac oru! TF6R1 a$i,ude$facerea ,rupu!ui car*o0i! a! aminoacidu!ui ermina! de ARN ran$por or) In

urma ace$ ui proce$ are !oc e!i*erarea de pe ri*o$om a 4 a ca enei po!ipep idice c4%i a ARN precum %i $epararea ri*o$omi!or 'n ce!e două $u*uni ăţi a!e $a!e -fi,)


40/45

3a eucario e ran$crierea are !oc 'n nuc!eu" iar raducerea are !oc 'nci op!a$mă unde $e af!ă ri*o$omii) Trecerea ARNm monoci$ ronic din nuc!eu 'nci op!a$mă $e face prin porii mem*ranei nuc!eare" 'n ace$ proce$ un ro! impor ana+4ndu6! coada po!iadeni!a ă a ARNm) E ape!e proce$u!ui de raducere $un 'n

e$enţă ace!ea%i ca %i !a procario e dar e0i$ ă %i une!e diferenţe) O primă diferenţă $da orea#ă fap u!ui că ri*o$omii eucario e!or $un mai mari -au < /" iar $u*uni ăţi!eau /" re$pec i+ 2 /." 'n a!că uirea !or in r4nd mai mu! e ipuri de ARNr %ipro eine ri*o$oma!e) A%a cum $6a menţiona de(a" primu! aminoacid cu care 'ncepe

raducerea e$ e o me ionina dar 'n $ are neformi!a ă) Acea$ a nu 'n$eamnă 'n$ă coa e pro eine!e funcţiona!e de !a eucario e au ca prim aminoacid -ca e0 remi a e

NB a pro einei. me ionina? de ce!e mai mu! e ori ace$ aminoacid e$ e 'ndepăr a 'urma unor pre!ucrări po$ 6 ran$!aţiona!e pe care !e $uferă ca ena po!ipep idică nou

$in e i#a ă) E apa de iniţiere !a eucario e pre$upune mai 'n 4i" !a fe! ca %i !a procario e"formarea comp!e0u!ui de iniţiere dar mecani$mu! prin care ARNm e$ e po#iţionacorec !a ni+e!u! $i u$u!ui P ce conţine codonu! iniţia or -A5G. e$ e o a! diferiTre*uie reamin i că ARNm de !a eucario e pre#in ă !a e0 remi a ea 9@ $ec+en=cap> -cu ;me i! ,uano$in6 rifo$fa ." dar nu conţine nici o $ec+enţă de ip /&ine6Da!,arno ca !a procario e) 3a eucario e" e0i$ ă un ,rup $pecific de pro eine" inc!u$i+ fac ori de iniţiere"care $e a a%ea#ă !a ni+e!u! $ec+enţei Ucap> %i 'mpreună $e !ea,ă !a $u*uni ari*o$oma!ă /" re#u! 4nd comp!e0u! de pre6iniţiere) Ace$ a e$ e !oca!i#a e0 remi a ea 9@ a ARNm" !a di$ anţă de codonu! iniţia or A5G) Prin r6un mecani$ce pre$upune par iciparea ATP %i GTP" comp!e0u! de pre6iniţiere $e dep!a$ea#ă de6a!un,u! ARNm p4nă c4nd a(un,e !a ni+e!u! codonu!ui A5G" momen 'n care $eformea#ă comp!e0u! de iniţiere prin adău,area $u*uni ăţii ri*o$oma!e 2 /) Ce!u!e!e eucario e" pe !4n,ă me$a(u! ,ene ic pur a de ADN cromo$oma!nuc!ear mai conţin o $erie de ,ene !oca!i#a e !a ni+e!u! ADN c!orop!a$ ic %iJ$aumi ocondria!) Ri*o$omii mi ocondria!i $un a$emănă ori ce!or *ac erieni" iar 'n

proce$u! de iniţiere $e u i!i#ea#ă fMe 6ARNMe

" ca %i 'n ca#u! *ac erii!or) 9) )9) Modificări po$ 6 ran$!aţiona!e a!e pro eine!or

/6a do+edi că ma(ori a ea pro eine!or" pen ru a de+eni funcţiona!e" $un

$upu$e unor modificări ce au !oc după ce proce$u! de $in e#ă $6a 'nc&eia ) A$emenemodificări $e nume$c po$ 6 ran$!aţiona!e %i $e referă a 4 !a $ a*i!irea conformaţ


41/45

$paţia!e corec e -fenomenu! de ='mpac&e are>. c4 %i !a modificări!e c&imice cpre$upun 'ndepăr area $au adău,area anumi or ,rupări)

Impac&e area pro eine!or con$ i uie un proce$ e$enţia! pen ru ca anumi epro eine $ă do*4ndea$că proprie ăţi!e funcţiona!e $pecifice) Mu! ă +reme $6a

con$idera că imedia după $in e#a unei ca ene po!ipep idice !a ni+e!u! ri*o$omi!oare !oc" 'n mod au oma " pe *a#a in eracţiuni!or din re re$ uri!e de aminoaci#iconţinuţi" ='mpac&e area> -=fo!din,>. ace$ eia pen ru a forma o $ ruc ură

ridimen$iona!ă) 3a 'ncepu u! ani!or @8 $6a pu$ 'n e+idenţă o fami!ie $pecia!ă de pro eine careau primi denumirea de =c&aperone> -E!!i$ %i Kan der Kie$" 7887. care aucapaci a ea de a recunoa% e %i !e,a pro eine!e parţia! ='mpac&e a e> $au" a! fe! $=de$fă%ura e> parţia!) A$ocierea c&aperone!or cu a$emenea pro eine a$i,ură

$ a*i!i#area ace$ ora p4nă 'n momen u! 'n care $un 'ndep!ini e condiţii!e de 'mpac&e are corec ă" proce$ ce nece$i ă ATP)Ro!u! c&aperone!or nu $e re#umă doar !a par iciparea !a 'mpac&e area

corec ă a pro eine!or nou $in e i#a e ci inc!ude $ a*i!i#area pro eine!or dena ura='ndrumarea> -U ar,e in,>. pro eine!or ='m*ă r4ni e> pen ru di$ ru,ere !a ni+e!u!!i#o#omi!or) C&aperone!e mai $un imp!ica e 'n proce$u! de ran$!ocare a pro eine!oprin mem*rane!e mi ocondria!e %i 'n rearan(area $u*uni ăţi!or pro eice 'ncomp!e0e!e macromo!ecu!are)

In$emnă a ea deo$e*i ă a corec i udinii proce$u!ui de 'mpac&e are aanumi or pro eine a fo$ do+edi ă 'n urma de$coperirii prioni!or" a,enţi pro eiciinfecţio%i re$pon$a*i!i de ma!adii neuro!o,ice de,enera i+e foar e ,ra+e" cum ar fi*oa!a Creu #fe!d6_aco* %i *oa!a Luru !a om $au ma!adia =+acii ne*une> de !a *o+ine-encefa!opa ia $pon,iformă *o+ină E/Q.-Pru$iner" 7889" Tau*e$" 7882.) Infecţiae$ e a$ocia ă cu pre#enţa 'n ţe$u u! afec a a unor pro eine modifica e" re#i$ enacţiunea pro ea#e!or" care au fo$ denumi e prioni -PrP =pro einaceou$ infec iou$par ic!e>.) Cerce ări!e efec ua e a$upra ace$ or pro eine au condu$ !a conc!u#ia ce!e $un deri+a e de !a pro eine norma!e" 'n urma unor modificări conformaţiona!e)

Mecani$mu! e0ac a! ace$ ei con+er$ii conformaţiona!e nu e$ e cuno$cu dar" $e parcă 'n ace$ proce$ e$ e imp!ica ă o pro eină de ip c&aperonă %i o $ur$ă de ener,ie) pre#enţa !or" pro eina norma!ă -no a ă PrP. e$ e de$fă%ura ă -dena ura ă. %i apre'mpac&e a ă 'n r6o formă anorma!ă" $u* inf!uenţa unei mo!ecu!e prionice -PrP$c.)

Conform $ udii!or recen e !e,a e de conformaţia mo!ecu!e!or prionice"pro eina PrP norma!ă de !a %oarece pre#in ă rei re,iuni $pira!a e de ip \6&e!ica!-ca ena po!ipep idică $e ră$uce% e ca %i cum $6ar 'nco!ăci pe $uprafaţa unui ci!indru


42/45

%i două cu p!iere de ip ] -p!iere a ca enei po!ipep idice 'n care $e,men e rec i!inii a!eace$ eia $un (u0 apu$e 'n #i,#a," ca un me ru de 4mp!ărie incomp!e $ r4n$- arnea %i Dumi ru" 7882? 3a$me#a$ %i co!a*)" 788;.) In $c&im*" 'n ca#u! pro eineanorma!e PrP$c p!ierea e$ e aproape 'n 'n re,ime de ip ]" ace$ ip de $ ruc ură

e0p!ic4nd in$o!u*i!i a ea 'n de er,enţi %i re#i$ enţa !a pro eo!i#ă)Inocu!area anima!e!or de !a*ora or cu di!uţii foar e mari de omo,ena de

creier infec a cu prioni e$ e urma ă de o acumu!are 'n creieru! ace$ ora a unuinumăr mare de pro eine infecţioa$e -PrP$c.) De$coperirea mecani$mu!ui derearan(are conformaţiona!ă -\6&e!i0 ]6p!iere. Uin +i ro> a PrP norma!e" ca a!i#ade forma $a pa o!o,ică" a permi$ $ a*i!irea unui $cenariu 'n care prime!e mo!ecu!ede PrP$c apăru e -prin infecţie $au prin mu aţie ,enică. in eracţionea#ă direc cuPrP pe mă$ură ce ace$ ea $e formea#ă" impun4ndu6!e propria !or conformaţie

- arnea %i Dumi ru" 7882.)/ecreţia pro eine!or) Oda ă $in e i#a e" pro eine!e $un redi$ ri*ui e !a ni+ece!u!e!or 'n +ederea 'ndep!inirii funcţiei pe care o au) Ma(ori a ea pro eine!or $unci op!a$ma ice deoarece" după $in e#ă răm4n !a ni+e!u! ci op!a$mei) O a! ă par epro eine!or ce!u!are $un !oca!i#a e !a ni+e!u! mem*ranei p!a$ma ice $au $un!i*era e 'n $paţiu! e0 race!u!ar) In ca#u! ce!u!e!or eucario e" pro eine!e $in e i#a eci op!a$mă re*uie $ă a(un,ă !a ni+e!u! mi ocondrii!or" a !i#o#omi!or" a pero0i#omi!or$au a nuc!eu!ui -pro eine!e nuc!eare.)

/ udii!e efec ua e a$upra unor ipuri de ce!u!e eucario e -de e0emp!u" ce!u!epancrea ice. au do+edi că pro eine!e care au a! ă de$ inaţie dec4 ci op!a$m-pro eine!e e0 race!u!are %i ce!e !i#o#oma!e." după $in e#ă" a(un, mai 'n 4i 'in erioru! re icu!u!ui endop!a$mic -RE.) A%a cum $e cunoa% e" re icu!u! endop!a$mrepre#in ă un $i$ em de cana!icu!e !a ni+e!u! ci op!a$mei" a$i,ur4nd ran$por uin ra6 %i in erce!u!ar a! unor $u*$ anţe) O par e a re icu!u!ui endop!a$mic e$a$ocia cu ri*o$omi" a$ fe! că pro eine!e nou $in e i#a e rec rapid 'n !umenu! RE)pune 'n$ă pro*!ema modu!ui 'n care ace$ e pro eine ra+er$ea#ă mem*rana RE)

Cerce ări!e rea!i#a e 'n ca#u! unor ipuri +aria e de pro eine au do+edi că" 'n

ca#u! ce!or ce +or fi $ecre a e" $au care a(un, !a ni+e!u! mem*ranei p!a$ma ice" 'n!i#o#omi $au 'n !umenu! RE" !a capă u! amino ermina! e0i$ ă o $ec+enţă $pecia!ăforma ă din 9± 7 aminoaci#i denumi ă $ec+enţă =!eader> -$au $ec+enţă $emna!.)Ea e$ e $epara ă de re$ u! pro einei -pro eina ma ură. prin r6un $i u$ $pecia! num$i u$ de c!i+are pro eo!i ică" recuno$cu de o pro ea#ă $pecifică)

O par e din re pro eine!e ce a(un, 'n !umenu! RE $un $upu$e unui proce$de ,!ico#i!are -N6,!ico#i!are !a ni+e!u! ,rupării NB a a$para,inei $au O6,!ico#i!are


43/45

!a ni+e!u! ,rupării OB a re$ uri!or de $erină $au reonină din pro eină." proce$nece$ar ac i+ării funcţiona!e a mu! or ipuri de pro eine -A*ei(on %i Bir$c&*er,"788 .)

In ceea ce pri+e% e e!iminarea pro eine!or din !umenu! RE -care con$ i uie un

$i$ em 'nc&i$" =fără ie%ire>. $e con$ideră că ace$ ea $un ran$fera e comp!e0Go!,i prin in ermediu! unor +e#icu!e de ran$por ) 3a ni+e!u! comp!e0u!ui Go!,i"pro eine!e $un ='mpac&e a e>" in rodu$e 'n a! e +e#icu!e care" prin fu#iune mem*rana p!a$ma ică" a$i,ură e!iminarea pro eine!or 'n e0 erioru! ce!u!ei) To !ani+e!u! comp!e0u!ui Go!,i a(un, %i pro eine!e -en#ime!e. !i#o#oma!e care" dupărecunoa% ere %i =$or are> din re ce!e!a! e pro eine $un ran$fera e 'n !i#o#omi)

O $i uaţie $pecia!ă apare 'n ca#u! pro eine!or ci op!a$ma ice a cărorde$ inaţie $un mi ocondrii!e %i c!orop!a$ e!e -'n ca#u! ce!u!e!or +e,e a!e.: ace

pro eine $un $in e i#a e !a ni+e!u! ri*o$omi!or !i*eri -nea$ociaţi cu RE. $u* formunor pre6pro eine ce pre#in ă !a e0 remi a ea NB$ec+enţa $emna! -/e !e$ %iMar ien$$en" 788


44/45

re,iunii mediane a proin$u!inei" a$ fe! 'nc4 $e formea#ă două ca ene po!ipep idicecare $e une$c prin in ermediu! unor punţi di$u!fidice)

3a procario e" proce$u! de $ecreţie a fo$ mai *ine $ udia dec4 'n ca#u!eucario e!or) Ce!e mai mu! e e0perimen e au fo$ efec ua e cu *ac erii di

,enu! Bacillus cuno$cu e ca e!imin4nd 'n mediu! e0 race!u!ar un număr mare depro eine) De a$emenea" mecani$mu! $ecreţiei pro eine!or a fo$ e0amina %i 'n ca#*ac eriei Gram ne,a i+e E.coli " da ă fiind e0i$ enţa $paţiu!ui perip!a$mic !oca!i#a 'n re pere e!e ce!u!ar %i mem*rana e0 ernă) In ace$ ca#" Q!i,& %i co!)-788propu$ u i!i#area a două noţiuni: aceea de =e0por > pen ru ran$por u! pro eine!ordin ci op!a$mă 'n $paţiu! perip!a$mic %i ermenu! de =$ecreţie> pen ru ran$por upro eine!or din ci op!a$mă 'n mediu! e0 ern)

/6a do+edi că ma(ori a ea pro eine!or ce $e e!imină 'n mediu! e0 ern pre#in ă

!a capă u! amino ermina! o $ec+enţă $emna! forma ă din 7961 aminoaci#i&idrofo*i) G&ida ă de acea$ ă $ec+enţă $emna!" pro eina ra+er$ea#ă mem*ranp!a$ma ică 'n imp ce $ec+enţa $emna! răm4ne !a ni+e!u! mem*ranei" ea fiind$epara ă de re$ u! pro einei prin acţiunea unei pro ea#e mem*ranare -fi,)9 .)

Fi,)9 ) Dia,rama unei $ec+enţe $emna! a a%a e !a e0 remi a ea amino ermina!ă aunei pro eine ce +a fi e!imina ă 'n mediu! e0 ern

Da e!e recen e confirmă fap u! că proce$u! de $ecreţie a pro eine!or !a

*ac erii e$ e un proce$ comp!e0" 'n care $un imp!ica e numeroa$e pro eine deran$por ce formea#ă un = ran$!ocon> -mecani$m dependen de pro eine

$ecre oare." precum %i pro eine de ip c&aperone care a$i,ură conformaţia op imănece$ară $ecreţiei" fiind e+idenţia e une!e a$emănări cu mecani$me!e de $ecreţie

de$cri$e !a eucario e) 9) )2) De,radarea pro eine!or Pro eine!e ce!u!are" după 'ndep!inirea ro!u!ui pe care '! au" $un $upu$e unui

proce$ de de,radare care are drep $cop 'n!ocuirea pro eine!or =+ec&i> cu pro eine


45/45

=noi> -= urno+er> pro eic." proce$u! fiind foar e $e!ec i+) Cau#e!e di$ ru,erpro eine!or $un mu! ip!e) De$eori" 'n urma proce$u!ui de raducere pro eine!e$in e i#a e pre#in ă erori 'n ceea ce pri+e% e compo#iţia 'n aminoaci#i? une!e pro ei$uferă a! erări c&imice ca urmare a o0idării de+enind a$ fe! incapa*i!e de a6%i

rea!i#a funcţii!e? 'mpac&e area incorec ă a pro eine!or e c -_en $c&" 7882.)De,radarea pro eine!or $e da orea#ă" 'n principa!" acţiunii pro ea#e!or %i" de%i

e$ e mai *ine $ udia !a eucario e proce$u! e$ e de$ u! de puţin cuno$cu ) Pro eaeucario e!or po fi inc!u$e 'n rei ,rupe 'n funcţie de acţiunea pe care au a$uprapro eine!or %i de !oca!i#area !or -3eHin" 788;.:

• pro ea#e imp!ica e 'n e+enimen e!e de proce$are pro eo!i ică ceconduc !a o*ţinerea de pro eine =ma ure>" funcţiona!e" $au carede ermină e!iminarea $ec+enţei $emna! de !a ni+e!u! pro eine!or

$ecre a e?• pro ea#e !i#o#oma!e" !oca!i#a e !a ni+e!u! !i#o#omi!or" imp!ica e 'nde,radarea pro eine!or $ ruc ura!e impor a e 'n ce!u!e precum %i 'nau o!i#a ce are !oc 'n cur$u! de#+o! ării?

• pro ea#e ci op!a$ma ice ce formea#ă comp!e0e macromo!ecu!arenumi e =pro ea$omi>) Ace$ e a,re,a e pro eo!i ice de,radea#ăpro eine!e din ci o$o! -de ermin4nd comp!e a con+er ire a pro eine!or!a fra,men e foar e mici." iar 'n anumi e ca#uri rea!i#ea#ă pre!ucrări$pecifice a!e pro eine!or)

Mecani$mu! e0ac a! proce$u!ui de de,radare a pro eine!or e$ e depar e de afi 'nţe!e$" mai a!e$ dacă ne ,4ndim că uneori e! nu poa e fi pre+ă#u ) 5n e0emp!u 'nace$ $en$ e$ e ce! a! pro eine!or mu$cu!are care 'ncep $ă fie de,rada e 'n condiţii deinaniţie" furni#4nd aminoaci#ii nece$ari ,!uconeo,ene#ei -E!!io %i E!!io " 788;.)

Documents

EXPRIMAREA INFORMAŢIEI GENETICE