2 B translacja

TRANSLACJA -odczyt informacji genetycznej z mRNA i synteza białka.

-Składowe: mRNA, aminokwasy, tRNA, rybosomy….

mRNA w cytoplazmie a) Translacja b) Degradacja mRNA np. dla histonów jest bardzo stabilne w fazie S cyklu komórkowego (najwyższe zapotrzebowanie na histony). W innych fazach cyklu stabilność tych transkryptów jest ok. 5-krotnie niższa, co oznacza, że ulegają one degradacji. Wniosek - synteza białka zachodzi w zależności od potrzeb komórki, a zatem regulacja ekspresji informacji genetycznej odbywa się także na etapie poprzedzającym translację.

Rybosomy -Miejsce syntezy białka. Występują w cytoplazmie oraz w mitochondriach i chloroplastach. Mogą występować w formie wolnej lub związanej

z retikulum endoplazmatycznym. Pierwsze z nich uczestniczą w translacji białek cytozolowych, a drugie

białek eksportowanych do wnętrza retikulum oraz na zewnątrz komórki.

Procaryota

Białka

(2900 zasad)

(120 zasad)

Eucaryota (ssaki)

(1500 zasad)

(4800 zasad+160 zasad)

(1900 zasad)

Razem: 31

Razem: 21

Razem: 50

Razem: 33

Podjednostki

Rybosomy

Przebieg translacji Translacja mRNA zachodzi w kierunku 5‘ do 3', zatem pierwszy aminokwas syntetyzowanego polipeptydu zakodowany jest przez kodon leżący bliżej 5' końca transkryptu. Natomiast najwcześniej wbudowanymi aminokwasami powstającego białka są te, które stanowią jego N - terminalną część. Wynika to z mechanizmu tworzenia wiązań peptydowych między sąsiadującymi aminokwasami. Translację podzielić można na trzy zasadnicze etapy: inicjację, elongację, terminację.

Inicjacja przyłączenie mRNA do mniejszej podjednostki rybosomu (40S) w obecności inicjatorowego tRNA i szeregu czynników inicjujących. Pierwszy kodon - AUG ( tzw. kodon start ), kodujący metioninę, położony najbliżej 5' końca. W poszukiwaniu pierwszego tj. inicjacyjnego kodonu metioninowego biorą udział czynniki zwane eIF3 i eIF4, z których pierwszy przyłącza do struktury czapeczki kompleks białkowy (tzw. CBP) oraz odszukuje AUG, natomiast drugi - eIF4 dostarcza energii do poszukiwań.

Zanim jednak rybosom ze związanym białkiem eIF3 zacznie kroczyć po mRNA w poszukiwaniu AUG, do podjednostki 40S związany zostaje inicjatorowy aminoacylo tRNA tj. tRNA niosący cząsteczkę aminokwasu - tu metioniny. Gdy przesuwająca się po mRNA podjednostka 40S ze związanym Met-tRNA natrafi na kodon "start" następuje przyłączenie większej podjednostki rybosomu (60S).

Nazwa czynnika

Funkcje

eIF2

Przyłączenie do podjednostki 40S inicjacyjnego aminoacylo tRNA

eIF3

Udział w przyłączaniu do 5' końca mRNA białek CBP Odszukiwanie kodonu inicjacyjnego Uniemożliwianie asocjacji podjednostek rybosomowych pod nieobecność innych czynników inicjacyjnych

eIF4

Dostarczanie energii niezbędnej w działaniu eIF3 z hydrolizy ATP

eIF5

Indukcja uwolnienia eIF2 i eIF3 kosztem energii z hydrolizy GTP ( związanego z eIF2 )

Inicjacja translacji stanowi kolejny punkt kontrolny w ekspresji informacji genetycznej. Regulacja ekspresji na tym etapie odbywa się za pośrednictwem czynnika eIF2, który zdolny jest do inicjowania translacji tylko wtedy, gdy posiada przyłączoną cząsteczkę GTP.

W nieaktywnym eIF2 przyłączony jest GDP, który może być wymieniony na GTP za pośrednictwem białka GEF, w wyniku reakcji: Reakcja ta jednak może być zaburzona wskutek fosforylacji eIF2

nieaktywnego, w którym niemożliwa jest wymiana nukleotydu guanylowego ( GDP/GTP ). Innymi słowy, fosforylacja powoduje inaktywację białka eIF2.

Elongacja łańcucha polipeptydowego Po złożeniu rybosomu, tj. przyłączeniu podjednostki 60S do powstałego układu, przez odpowiednie tRNA dostarczane są kolejne aminokwasy. Rybosom przesuwa się stopniowo wzdłuż nici mRNA,

do której na zasadzie komplementarności dopasowują się cząsteczki aminoacylo tRNA. Dopasowanie to dotyczy obszaru antykodonu tj. trójki nukleotydów (z tRNA) "pasujących" do kodonu z mRNA.

I tak z kodonem CAC oddziaływać będzie tRNA zawierający antykodon GUG i niosący histydynę.

E

P

A

Terminacja

Translacja kończona jest w miejscu, w którym wystąpi jeden spośród trzech kodonów terminacyjnych tzw. kodonów "stop" ( UAG, UGA, UAA ). Wymienione trójki nukleotydowe rozpoznawane są w odróżnieniu do całej reszty nie przez amino-acylo tRNA, a przez tzw. czynnik uwalniający eRF. Czynnik ten aktywuje enzym rozcinający

wiązanie między polipeptydem, a cząsteczką tRNA, która dostarczyła ostatniego aminokwasu, czego skutkiem jest uwolnienie łańcucha polipeptydowego. Zdarzenie to jest uwieńczeniem szeregu procesów,

jakie obejmuje ekspresjia informacji genetycznej.

TRANSLACJA: - proces, w którym następuje odczyt informacji genetycznej z mRNA i synteza białka. Biorą w nim udział oprócz matrycy (mRNA) i aminokwasów także

cząsteczki tRNA (dostarczające AA), rybosomy oraz szereg czynników wspomagających (inicjujących, elongacyjnych i terminujących). - translacja mRNA zachodzi w kierunku 5’ > 3’

- synteza nowo powstającego białka zaczyna się od jego N końca - sygnałem początku syntezy białka jest kodon AUG - sygnałem końca syntezy jest jeden z kodonów stop UAA, UAG lub UGA - translacja jest procesem energochłonnym, czerpiącym energie z hydrolizy GTP i ATP

nieaktywna kinaza HCI Brak hemu prowadzi do aktywacji aktywna kinaza eIF2 • GDP

eIF2 • GDP

P czynnik wymieniający nukleotyd guanylowy (GEF)

ATP

ADP

eIF2 • GDP

P GEF

Zakres działania Nazwa Prokaryo Eukaryo Miejsce działania Tetracyklina + blokuje wiązanie AA-tRNA do miejsca A na rybosomie Streptomycyna + hamuje inicjację syntezy białka Chloramfenikol + blokuje transferazę peptydylową Erytromycyna + blokuje przesuwanie się rybosomu po matrycy Ryfampicyna + blokuje inicjację transkrypcji Cykloheksamid + blokuje transferazę peptydylową -Amanityna + blokuje syntezę mRNA Puromycyna + + prowadzi do przedwczesnej terminacji polipeptydu Aktynomycyna D+ + wiążąc się do DNA blokuje ruch polimerazy RNA

Modyfikacje potranslacyjne 1. Obróbka proteolityczna - przy pomocy enzymów peptydaz, które są odpowiedzialne za cięcie łańcuchów polipeptydowych na końcu łańcucha (egzopeptydazy) lub w jego środku (endopeptydazy). Większość tych enzymów jest bardzo specyficzna - rozpoznają one

miejsce cięcia na podstawie sekwencji aa. Np.: proinsulina, której pierwotny łańcuch polipeptydowy jest

przecinany w kilku określonych miejscach, a następnie dwa produkty są łączone za pomocą mostków dwusiarczkowych.

obróbka proteolityczna: - aktywacja białka, poprzez wycięcie „niepotrzebnego” fragmentu łańcucha polipeptydowego - usunięcie sekwencji liderowych (fragmentów łańcucha, które kierują białko do odpowiedniego przedziału komórkowego) - w przypadku poliprotein płaszcza niektórych wirusów -

pocięcie na fragmenty, aktywuje każdy z otrzymanych fragmentów - rzadko występujący splicing polipeptydowy (podobnie jak obróbka pre-mRNA) - wycinanie fragmentów ze środka łańcucha polipeptydowego - usuwanie pierwszego podstawnika (metioniny lub formylometioniny) występujące u prawie 50% wszystkich białek

2. N-acetylacja , N-formylacja, N-metylacja są rodzajami modyfikacji potranslacyjnych białek, w których następuje przyłączenie do N-końca łańcucha polipeptydowego grup acetylowych (acetylacja), metylowych (metylacja) lub metioniny (formylacja). 3. Glikozylacja - w tym procesie następuje dołączenie reszt

cukrowcowych do białek (Np.: białek błonowych). 4. Hydroksylacja - w przypadku aa: proliny i lizyny - dołączenie grupy -OH (Rys).

5. Poli (ADP)-rybozylacja - dołączanie reszt adeninowych. 6. Fosforylacja - aktywacja białka poprzez dołączenie reszty fosforanowej przez specyficzne enzymy - kinazy. Bardzo powszechnie występujące wśród białek (Np.: czynniki transkrypcyjne).

7. Defosforylacja - deaktywacja białka przez usunięcie reszty

fosforanowej przez specyficzne enzymy - fosfatazy. 8. Ubikwitynacja - (u organizmów Eukariotycznych) dołączenie innego białka - ubikwityny powoduje, że białko jest przeznaczone do degradacji. W procesie ubikwitynacji są usuwane (degradowane) białka źle

sfałdowane, wadliwe oraz takie których "życie" dobiegło końca. Czas półtrwania białka jest zależny od rodzajów aa występujących na jego Nkońcu.

9. Modyfikacja potranslacyjna białek obejmuje także procesy dołączania reszt lipidowych (lipoproteiny), a także jonów metali (w przypadku białek złożonych), które za pomocą wiązań jonowych łączą się z odpowiednimi grupami funkcyjnymi aa i stanowią centra aktywne dla wielu enzymów (np.: hemoglobina - Fe). Heterogenność składu aa, tworzonych struktur, rodzajów modyfikacji, a także połączeń z innymi niebiałkowymi substancjami implikuje ogromną różnorodność funkcji, które białka pełnią w organizmie, a

także ich właściwości fizyko-chemicznych.

255420 380

2548 97.059.600 W praktyce około 1.000.000