Upload
ananikolov
View
23
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Bioloski fakultet Beograd
Citation preview
Translacija
Translacija
• Redosled nukleotida u zrelom molekulu iRNK se prevodi u redosled aminokiselina u polipeptidu
Transportne RNK
• Adapterski molekul-vezuje iRNK i aminokiselinu (ak)
• 3D struktura omogućava ostvarivanje funkcije-zajednička za sve tRNK
• Male razlike u tRNK određuju specifičnost prema ak
• Izoakceptorske tRNK-vezuju istu ak
• 20 ak=>20 izoakceptorskih grupa tRNK =>20 aminoacil-tRNK sintetaza
Primarna struktura tRNK • 75-95 nukleotida, 4S
• Nepromenjiva mesta u molekulu tRNK (u 90-95% slučajeva ista baza)
• Polupromenjiva mesta-uvek nose ili purin ili pirimidin
• Visok sadržaj baza modifikovanih na najrazličitije načine
• Metilacija 2’ OH grupe riboze
• Modifikacije bitne za funkciju, a regioni koji podležu modifikacijama očuvani su tokom evolucije
Sekundarna struktura tRNK
• Sve tRNK imaju sličnu 2D strukturu-unutarmolekulske vodonične veze
• Model trolisne deteline
Sekundarna struktura tRNK
• Akceptorski krak
Ne sadrži petlju
6 bp i 4 nukleotida na kraju
CCA dodaje enzim nukleotidil transferaza
A na 3´ kraju vezuje ak za koju je konkretna tRNK specifična
Sekundarna struktura tRNK
• T krak (TΨC), Ψ-pseudouridin 5 bp i petlja od 7
nukleotida, uključujući TΨC
• Antikodonski krak 5 bp i petlja od 7
nukleotida, uključujući antikodon (komplementaran kodonu na iRNK)
Sekundarna struktura tRNK
• D (dihidrouridinski) krak
3-4 bp i petlja od 8-12 nukleotida, uključujući dihidrouridin
• Varijabilna petlja
Odgovorna sa D petljom za razlike u dužini sekvence tRNK
Uglavnom 3-5 nukleotida, ponekad i 20
Tercijerna struktura tRNK
• Rendgenska kristalografija-utvrđivanje tercijerne strukture
• Oblik slova L
• Akceptorski i T krak formiraju jednu granu, a D i antikodonski krak drugu granu slova L
Tercijerna struktura tRNK
Tercijerna struktura tRNK
• Održava se H vezama, često se formiraju nestandardni bazni parovi
• Tercijerne H veze formiraju uglavnom nepromenljive i polupromenljive baze, najviše u T i D petlji
Konzervativnost tercijerne strukture tRNK
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
• Dve uloge molekula tRNK u translaciji
1. Aktivacija ak
2. Obezbeđivanje da ispravna ak bude ugrađena u polipeptid (kodon-antikodon interakcija)
• Aminoacil-tRNK sintetaze
• Specifične za ak i sve tRNK koje joj odgovaraju
• Formira se aminoacil tRNK, u hemijskoj vezi je energija potrebna za formiranje peptidne veze
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
Prvi korak-formiranje adenilovane ak
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
Drugi korak-formiranje aminoacil-tRNK, visokoenergetska veza
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
• Interakcija aminoacil-tRNK sa ispravnim parom ak i tRNK indukuje konformacionu promenu na enzimu, i ubrzava se reakcija
• Ukoliko je par neodgovarajući reakcija se odvija sporo i veća je verovatnoća da ak disosuje sa tRNK nego da se formira aminoacil-tRNK
Kinetička selektivnost enzima-drastično povećanje brzine reakcije kada se veže pravi supstrat
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
• Neke aminoacil-tRNK sintetaze poseduju korektivni centar-udubljenje u koje mogu da se smeste ak manje od one prave, što favorizuje njihovu hidrolizu sa tRNK
• Nalik editorskoj ulozi DNK i RNK polimeraza
• Kinetička selektivnost enzima i korektivni centar povećavaju verovatnoću formiranja ispravnog ak-tRNK para po 100 puta (100x100=104)
Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze
• Varijacije u tercijernoj strukturi utiču na specifičnost prepoznavanja sa aa-tRNK sintetazom
• Akceptorski krak i antikodonska petlja tRNK bitne za interakciju sa enzimom
• Po konvenciji: – Acilovana tRNK, na pr. za metionin: Met-tRNKmet
– Deacilovana tRNK, na pr. za metionin: tRNKmet
Interakcija kodon-antikodon
• Genetički kod je izrođen-više kodona kodira jednu ak
• Ili postoji 61 antikodon
• Ili jedna tRNK prepoznaje više različitih kodona
• Hipoteza o kolebljivosti interakcije kodon-antikodon (eng. wobbling hypothesis), Fransis Krik
– Prva baza antikodona i treća kodona se ne sparuju po standardnim pravilima
Interakcija kodon-antikodon
Prvi nukleotid antikodona Treći nukleotid kodona
C G
A U
U A ili G
G U ili C
I U, C ili A
•Jedna tRNK (antikodon) može interagovati sa više kodona •Jedan kodon može interagovati sa više tRNK (antikodona)
Interakcija kodon-antikodon
• Kolebljivost kodon-antikodon interakcije:
– Efikasna zaštita od mutacija
• Modifikovane baze u tRNK i konformacija antikodonske petlje odgovorne za kolebljivost
Ribozomi
• Supramolekularne strukture-ribonukleoproteinski kompleksi
• Ribozomi prokariota i eukariota, mitohondrijski i bakterijski slični:
– Dve subjedinice
– rRNK i r-proteini
Ribozomi
• Ribozomi eukariota i bakterija
Ribozomi
• Proteini za sekreciju sintetišu se na ribozomima na GER-u (granulirani endoplazmatični retikulum; granuliran od ribozoma)
• Nesekretorni proteini sintetišu se u citoplazmi na slobodnim ribozomima
rRNK
• Određuju položaj r-proteina
• Velike rRNK su GC bogate i imaju izraženu sekundarnu strukturu
• GC sadržaj raste sa složenošću organizma
• Evolucija u pravcu stabilizacije sekundarne strukture rRNK (zaštita od delovanja RNaza, duži poluživot)
rRNK
• Prisustvo modifikovanih baza: pseudouracil, 2-metilguanin, 3-metilcitozin, 3-metiluracil
• Metilacija 2‘ OH grupe riboze
• Metilacija baza stabilizuje jednolančane petlje, izraženija kod eukariota
• Regioni sa visokom zastupljenošću metilovanih baza, kao i svi regioni bitni za formiranje sekundarne strukture, očuvani su tokom evolucije
rRNK
• Predviđanje sekundarne strukture rRNK-komparativne analize
• 16S rRNK
4 glavna domena
Skoro 50% nukleotida spareno
Dvolančani regioni do 8 bp, nesavršeni
rRNK
• Struktura 16S rRNK, kao i celog ribozoma, menja se prilikom vezivanja iRNK za malu subjedinicu, u toku asocijacije subjedinica, kao i prilikom vezivanja tRNK za ribozom.
• 5S rRNK u velikoj subjedinici prokariota i eukariota
• Kod eukariota 5S i 5,8S podelile uloge 5S prokariota (interakcija sa tRNK, inicijatorskom i običnom)
• Ribozomi mitohondrija sisara ne sadrže 5S rRNK
Ribozomski proteini
• Proteini jezgra ribozoma-čvrsto vezani za rRNK Uklanjaju se sa ribozoma drastičnim tretmanom
jonskim detrdžentima
Interakcije uglavnom u regionima petlji (eksperimenti sa digestijom nukleazama)
• Slabije vezani ribozomski proteini Vezuju se samo kada su proteini jezgra već vezani
Uklanjaju se povišenom koncentracijom soli
• Uslovno ribozomski proteini Faktori inicijacije, elongacije i terminacije
Funkcionalni centri ribozoma
• Oblik prokariotskih i eukariotskih ribozoma je sličan:
– Mala subjedinica-spljoštena, izdužena, centralno udubljenje
– Velika subjedinica-telo sfernog oblika sa 3 ispupčenja
Funkcionalni centri ribozoma
• Tri mesta za koja se vezuje tRNK
– P (peptidil-tRNK) mesto
– A (aminoacil-tRNK) mesto
– E (“exit”) mesto
• Sva tri mesta obuhvataju obe subjedinice
Funkcionalni centri ribozoma
• P mesto:
– 16S RNK pri 3´ kraju i nekoliko proteina velike subjedinice
– Vezuje se peptidil-tRNK, koja nosi rastući polipeptidni lanac
Funkcionalni centri ribozoma
• A mesto:
– 16S RNK i nekoliko proteina velike subjedinice
– Vezuje se aminoacil-tRNK
• E mesto
– Vezuje se deacilovana tRNK, neposredno pred napuštanje ribozoma
Funkcionalni centri ribozoma
• Peptidil-transferazni centar
– Katalizuje formiranje peptidne veze
– U velikoj subjedinici
– Čini ga isključivo velika rRNK (ribozimi)
• Dekodirajući centar
– U maloj subjedinici
– Interakcija 16S RNK sa kodonima i antikodonima
Funkcionalni centri ribozoma
• Centar za vezivanje faktora – Inicijacije, elongacije i terminacije
– U velikoj subjedinici
• Tuneli za ulazak i izlazak iRNK u ribozom – U maloj subjedinici
– Uzak ulazni tunel (ne dozvoljava formiranje sekundarne strukture iRNK)
– Pregib između kodona vezanih za tRNK u P i A mestu
Funkcionalni centri ribozoma
• Tunel za izlazak polipeptida iz ribozoma
– U velikoj subjedinici
– Uzak tunel, dozvoljava formiranje samo α zavojnice
Biogeneza ribozoma
• Potrebna je koordinisana sinteza rRNK i r-proteina
• U velikoj količini:
– 40-50% mase bakterija su ribozomi
• Geni prisutni u velikom broju kopija
Biogeneza ribozoma • E. coli
• 7 operona, svaki sadrži gen za 16S, 23S i 5S rRNK, kao i gene za neke tRNK
Već tokom transkripcije dešava se obrada prekursor rRNK: iskrajanje, vezivanje r-proteina i modifikacija baza
R-proteini se sintetišu sa policistronskih iRNK i vezuju se u takvim grupama za rRNK
Biogeneza ribozoma
• Eukarioti
• Geni za rRNK u nukleolusu, osim za 5S rRNK
Prekursor rRNK prvo podleže hemijskim modifikacijama: metilacija 2’-OH grupa riboza i izomerizacija uridina u pseudouridin
Mesta modifikacija i hidrolize određuju snoRNK (male nukleolarne RNK, eng. Small Nucleolar RNA) hibridizacijom
Biogeneza ribozoma
• Još prilikom transkripcije vezuju se r-proteini za rRNK
• Mala i velika subjedinica se formiraju u nukleusu
• Kompletan ribozom se formira u citoplazmi (da ne dodje do translacije u nukleusu)
Elongacija translacije
http://www.youtube.com/watch?v=1PSwhTGFMxs&feature=related