trans laci ja

of 41 /41
Translacija

Author: ananikolov

Post on 12-Dec-2015

19 views

Category:

Documents


5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Bioloski fakultet Beograd

TRANSCRIPT

  • 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