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 omoguava ostvarivanje funkcije-zajednika za sve tRNK

Male razlike u tRNK odreuju specifinost 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% sluajeva ista baza)

Polupromenjiva mesta-uvek nose ili purin ili pirimidin

Visok sadraj baza modifikovanih na najrazliitije naine

Metilacija 2 OH grupe riboze

Modifikacije bitne za funkciju, a regioni koji podleu modifikacijama ouvani su tokom evolucije

Sekundarna struktura tRNK

Sve tRNK imaju slinu 2D strukturu-unutarmolekulske vodonine veze

Model trolisne deteline

Sekundarna struktura tRNK

Akceptorski krak

Ne sadri petlju

6 bp i 4 nukleotida na kraju

CCA dodaje enzim nukleotidil transferaza

A na 3 kraju vezuje ak za koju je konkretna tRNK specifina

Sekundarna struktura tRNK

T krak (TC), -pseudouridin 5 bp i petlja od 7

nukleotida, ukljuujui TC

Antikodonski krak 5 bp i petlja od 7

nukleotida, ukljuujui antikodon (komplementaran kodonu na iRNK)

Sekundarna struktura tRNK

D (dihidrouridinski) krak

3-4 bp i petlja od 8-12 nukleotida, ukljuujui dihidrouridin

Varijabilna petlja

Odgovorna sa D petljom za razlike u duini sekvence tRNK

Uglavnom 3-5 nukleotida, ponekad i 20

Tercijerna struktura tRNK

Rendgenska kristalografija-utvrivanje 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

Odrava se H vezama, esto se formiraju nestandardni bazni parovi

Tercijerne H veze formiraju uglavnom nepromenljive i polupromenljive baze, najvie 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. Obezbeivanje da ispravna ak bude ugraena u polipeptid (kodon-antikodon interakcija)

Aminoacil-tRNK sintetaze

Specifine 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 neodgovarajui reakcija se odvija sporo i vea je verovatnoa da ak disosuje sa tRNK nego da se formira aminoacil-tRNK

Kinetika selektivnost enzima-drastino poveanje brzine reakcije kada se vee 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, to favorizuje njihovu hidrolizu sa tRNK

Nalik editorskoj ulozi DNK i RNK polimeraza

Kinetika selektivnost enzima i korektivni centar poveavaju verovatnou formiranja ispravnog ak-tRNK para po 100 puta (100x100=104)

Aktivacija aminokiselina i aminoacil-tRNK sintetaze

Varijacije u tercijernoj strukturi utiu na specifinost 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

Genetiki kod je izroen-vie kodona kodira jednu ak

Ili postoji 61 antikodon

Ili jedna tRNK prepoznaje vie razliitih kodona

Hipoteza o kolebljivosti interakcije kodon-antikodon (eng. wobbling hypothesis), Fransis Krik

Prva baza antikodona i trea kodona se ne sparuju po standardnim pravilima

Interakcija kodon-antikodon

Prvi nukleotid antikodona Trei nukleotid kodona

C G

A U

U A ili G

G U ili C

I U, C ili A

Jedna tRNK (antikodon) moe interagovati sa vie kodona Jedan kodon moe interagovati sa vie tRNK (antikodona)

Interakcija kodon-antikodon

Kolebljivost kodon-antikodon interakcije:

Efikasna zatita 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 slini:

Dve subjedinice

rRNK i r-proteini

Ribozomi

Ribozomi eukariota i bakterija

Ribozomi

Proteini za sekreciju sintetiu se na ribozomima na GER-u (granulirani endoplazmatini retikulum; granuliran od ribozoma)

Nesekretorni proteini sintetiu se u citoplazmi na slobodnim ribozomima

rRNK

Odreuju poloaj r-proteina

Velike rRNK su GC bogate i imaju izraenu sekundarnu strukturu

GC sadraj raste sa sloenou organizma

Evolucija u pravcu stabilizacije sekundarne strukture rRNK (zatita od delovanja RNaza, dui poluivot)

rRNK

Prisustvo modifikovanih baza: pseudouracil, 2-metilguanin, 3-metilcitozin, 3-metiluracil

Metilacija 2 OH grupe riboze

Metilacija baza stabilizuje jednolanane petlje, izraenija kod eukariota

Regioni sa visokom zastupljenou metilovanih baza, kao i svi regioni bitni za formiranje sekundarne strukture, ouvani su tokom evolucije

rRNK

Predvianje sekundarne strukture rRNK-komparativne analize

16S rRNK

4 glavna domena

Skoro 50% nukleotida spareno

Dvolanani regioni do 8 bp, nesavreni

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 obinom)

Ribozomi mitohondrija sisara ne sadre 5S rRNK

Ribozomski proteini

Proteini jezgra ribozoma-vrsto vezani za rRNK Uklanjaju se sa ribozoma drastinim tretmanom

jonskim detrdentima

Interakcije uglavnom u regionima petlji (eksperimenti sa digestijom nukleazama)

Slabije vezani ribozomski proteini Vezuju se samo kada su proteini jezgra ve vezani

Uklanjaju se povienom koncentracijom soli

Uslovno ribozomski proteini Faktori inicijacije, elongacije i terminacije

Funkcionalni centri ribozoma

Oblik prokariotskih i eukariotskih ribozoma je slian:

Mala subjedinica-spljotena, izduena, centralno udubljenje

Velika subjedinica-telo sfernog oblika sa 3 ispupenja

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 rastui 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 naputanje ribozoma

Funkcionalni centri ribozoma

Peptidil-transferazni centar

Katalizuje formiranje peptidne veze

U velikoj subjedinici

ini ga iskljuivo velika rRNK (ribozimi)

Dekodirajui 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 izmeu 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 zavojnice

Biogeneza ribozoma

Potrebna je koordinisana sinteza rRNK i r-proteina

U velikoj koliini:

40-50% mase bakterija su ribozomi

Geni prisutni u velikom broju kopija

Biogeneza ribozoma E. coli

7 operona, svaki sadri gen za 16S, 23S i 5S rRNK, kao i gene za neke tRNK

Ve tokom transkripcije deava se obrada prekursor rRNK: iskrajanje, vezivanje r-proteina i modifikacija baza

R-proteini se sintetiu 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 podlee hemijskim modifikacijama: metilacija 2-OH grupa riboza i izomerizacija uridina u pseudouridin

Mesta modifikacija i hidrolize odreuju snoRNK (male nukleolarne RNK, eng. Small Nucleolar RNA) hibridizacijom

Biogeneza ribozoma

Jo 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