ΚΕΦΑΛΑΙΟ 29 Σύνθεση πρωτεϊνών

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΚΕΦΑΛΑΙΟ 29 Σύνθεση πρωτεϊνών"

Σουσάννα Αγγελίδου
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 29 Σύνθεση πρωτεϊνών Αφού είδαμε πως το DNA αντιγράφεται και μεταγράφεται, τώρα θα εξετάσουμε τη διαδικασία με την παράγονται οι πρωτεϊνες Στην ουσία θα πρέπει να συνδυαστεί ο κώδικας δύο βιβλιοθηκών, των νουκλεοτιδίων και των αμινοξέων Η σύνθεση επιτελείται στα ριβοσώματα, σύμπλοκα RNA (3 μόρια) με πρωτεϊνες (50 μόρια) Επίσης συμμετέχουν trna, το mrna και άλλες πρωτεϊνες. Η σύνδεσητουtrna με το κατάλληλο αμινοξύ καταλύεται από τη συνθετάση του αμινοάκυλο-trna Διαφορετική διεργασία μεταξύ προ- και ευκαρυωτικών

2 Δομή του ριβοσώματος (κίτρινο το RNA, κόκκινη η πρωτεϊνη) Θέση σχηματισμού του πεπτιδικού δεσμού

3 Η σύνθεση των πρωτεϊνων στον έμβιο κόσμο διατηρεί την ίδια αρχή: η πολυπεπτιδική αλυσίδα αυξάνεται από το αμινοτελικό στο καρβοξυτελικό άκρο. Τα αμινοξέα φθάνουν ως αμινοακυλο-trna (ενεργοποιημένα), δηλαδή στο 3 άκρο του trna είναι το καρβοξυτελικό άκρο του αμινοξέος Συνθετάση του αμινοακυλο trna

4 Ακρίβεια της σύνθεσης πρωτεϊνών Πιθανότητα σύνθεσης πρωτεϊνης χωρίς λάθη Διαπιστώνεται ότι συχνότητα λάθους 10-4 είναι απαραίτητη για τη σύνθεση και μεγάλων μορίων χωρίς λάθη

5 Τα trna μόρια έχουν κοινά χαρακτηριστικά Αναγνωρίζουν κωδίκια τριών βάσεων στο mrna Το αμινοξύ δεν μπορεί από μόνο του να αναγνωρίσει κωδίκιο Πρωτοχαρακτηρίστηκε το trna για την αλανίνη. Είναι αλυσίδα 76 ριβονουκλεοτιδίων, το 5 άκρο είναι Φωσφορυλιωμένο. Το 3 άκρο δεσμέυει το αμινοξύ, ενώ το αντικωδίκιο είναι στη μέση του μορίου

6 Θέση δέσμευσης αμινοξέος Θηλιά διυδροουρακίλης Γενική δομή μορίων trna Μονόκλωνη αλυσίδα 73 έως 93 ριβονουκλεοτίδια (25 kd) Περιέχουν έναν αριθμό από ασυνήθιστες βάσεις (7-15) Τα μισά κατάλοιπα ζευγαρώνουν δίνοντας έλικες. Υπάρχουν 5 ομάδες μη ζευγαρωμένες Επιπλέον βραχίονας Θηλιά αντικωδίκιου

8 Στοιχεία που προέκυψαν από την τρισιδάστατη δομή (Μελέτες το 1974) Το μόριο έχει σχήμα Γ Υπάρχουν δύο εμφανώς συνεχή τμήματα δομής διπλής έλικας, ένα ανά βραχίονα (4 έλικες συνολικά) Το CCA άκρο έχει τη θέση δέσμευσης του αμινοξέος και προεξέχει Η θηλιά του αντικωδίκιου είναι η αντιδιαμετρική θηλιά

9 Η επιλογή του κατάλληλου αμινοξέος είναι καθοριστική γιατί ουσιαστικά επιβεβαιώνει το γενετικό κώδικα. Τα αμινοξέα συνδέονται στο 3 άκρο του trna, μέσω δεσμού με την τελική αδενοσίνη (CCA): Η καρβοξυλομάδα του αμινοξέος με το 2 ή3 υδροξύλιο Η διαδικασία απαιτεί ενέργεια (ATP) γιατί η αντίδραση σχηματισμού πεπτιδικού δεσμού δεν ευνοείται, και για αυτό το αμινοξύ πρώτα ενεργοποιείται

10 Ενεργοποίηση αμινοξέων Την αντίδραση ενεργοποίησης καταλύουν οι συνθετάσες των αμινοακυλο-trna Πρώτα σχηματίζεται ένα μόριο αμινοακυλοαδενυλικού ή αμινοάκυλο-amp (αμινοξύ και AMP) Αυτό ενώνεται με το μόριο trna δίνοντας το αμινοάκυλο-trna H διαδικασία απαιτεί την κατανάλωση 2 ATP και πραγματοποιείται με τη βοήθεια μιας ειδικής συνθετάσης

11 Οι συνθετάσες διαθέτουν υψηλή ειδικότητα για το αμινοξύ που δεσμεύουν. Η θρεονυλο-trna συνθετάση διαθέτει ένα ιόν ψευδαργύρου που συμπλέκεται με το ΟΗαπότοαμινοξύθρεονίνη(που είναι δομικά παρόμοιο με Βαλίνη ((CH 3 ) και Σερίνη ((OH)).

12 Οι συνθετάσες έχουν υψηλή πιστότητα, γιατί μπορούν και διορθώνουν Στόχος η πιστότητα 10 4 Οι συνθετάσες εκτός από το κέντρο προσθήκης του αμινοξέος έχουν και ένα κέντρο υδρόλυσης. Σε αυτό διασπούν λανθασμένα αμινοάκυλο-trna, βασιζόμενα στην αναγνώριση της στερεοδομής. Το κέντρο διόρθωσης μπορεί να απέχει πολύ λίγο (π.χ. 20Α) από το κέντρο ενεργοποίησης Με τον τρόπο αυτό βελτιώνεται η πιστότητα χωρίς κόστος

13 Κέντρο διόρθωσης Κέντρο ενεργοποίησης ΑΜΙΝΟΑΚΥΛΟ-tRNA

14 Οι συνθετάσες αναγνωρίζουν το κατάλληλο trna μόριο Είναι το πιο σημαντικό βήμα γιατί στο σημείο αυτό γίνεται η μετάφραση. Ειναιταμόναένζυμαπουαναγνωρίζουντα αντικωδίκια

15 Η συνθετάση δεσμέυεται στο αμινοάκυλο trna, τόσο στο βραχίονα υποδοχής όσο και στη θηλιά του αντικωδικόνιου. Βραχίονας υποδοχής Κέντρο διόρθωσης Κέντρο ενεργοποίησης Θηλιά αντικωδικόνιου

17 Ριβόσωμα: η μηχανή που συντονίζουν τα φορτισμένα trna, το mrna και των πρωτεινών Ηλεκτρονιομικρογραφία ριβοσωμάτων (30S, 50S, 70s)

18 34 πρωτεϊνες 23S και 5S rrna 21 πρωτεϊνες 16S rrna Το ριβόσωμα είναι ριβονουκλεοπρωτείνη με μάζα 2700 kd, που μπορεί να ανασυσταθεί από τις επιμέρους υπομονάδες της.

19 Ο ρόλος του rrna στην πρωτεϊνοσύνθεση είναι κεντρικός Η κρυσταλλογραφία αποκάλυψε ουσιαστικά χαρακτηριστικά της δομής που οδηγούν τη λειτουργία Σήμερα πιστεύεται ότι οι ριβοσωματικές πρωτεϊνες δίνουν το δομικό υπόστρωμα και το RNA κατευθύνει τη σύνθεση Εξελικτικά φαίνεται ότι οι πρωτεϊνες προστέθηκαν στο σύμπλοκο μεταγενέστερα

21 Χαρακτηριστικά της διαδικασίας Μετάφρασης Το mrna διαβάζεται 5-3 Επειδή και η μεταγραφή πάει 5-3, είναι δυνατή η ταυτόχρονη μεταγραφή και μετάφραση Πολλά ριβοσώματα μπορούν να μεταφράζουν ένα μόριο mrna

22 Πού όμως ξεκινά η μετάφραση; Δεν ξεκινά αμέσως στο 5 άκρο αλλά περίπου 25 κατάλοιπα αργότερα, όταν βρει την ακολουθία AUG που δίνει σήμα για μεθειονίνη. Προηγείται μια περιοχή πλούσια σε πουρίνες. Ζευγαρώνει με 16s trna Ζευγαρώνει με εναρκτήριο trna

23 Το trna γεφυρώνει τις υπομονάδες 50S και 30S του ριβοσώματος

25 Σήραγγα της 50s υπομονάδας, την οποία διαπερνά η αυξανόμενη πεπτιδική αλυσίδα

26 Εναρκτήριο trna με φορμυλομεθειονίνη Έλευση αμινοάκυλο trna με αμινοξύ Παράγοντας επιμήκυνσης G

27 Σειρά πειραμάτων απέδειξε ότι καθοριστικός παράγοντας για την επιμήκυνση της πεπτιδικής αλυσίδας είναι η αναγνώριση κωδικόνιουαντικωδικόνιου Η λανθασμένη πρόσδεση αμινοξέος δεν επηρεάζει την πρόσδεση Μόνο L αμινοξέα μπορούν να εισαχθούν, αν και έχει επιτευχθεί η εισαγωγή αφύσικων αμινοξέων. Εκτός από το rrna σειρά πρωτεϊνικών μορίων παίζουν καθοριστικό ρόλο στη μετάφραση (παράγοντες έναρξης, παράγοντες επιμήκυνσης, παράγοντες τερματισμού)

28 Διαφορές ευκαρυωτικής από προκαρυωτική μετάφραση Τα ριβοσώματα είναι διαφορετικά 80 S (μεγαλύτερα) με 60S και 40S υπομονάδες Το εναρκτήριο αμινοξύ είναι μεθειονίνη και όχι Ν-φορμυλομεθειονίνη Κωδικόνιο έναρξης AUG, αλλά δεν υπάρχει δομή Shine-Dalgarno Διαφορετικοί πρωτεινικοί παράγοντες

Σχετικά έγγραφα

Μάθηµα: Κίνηση πρωτεινών

Μάθηµα: Κίνηση πρωτεινών ιάλεξη 1:Σύνθεση πρωτεινών- Ριβόσωµα Κώστας Τοκατλίδης Η σύνθεση πρωτεινών απαιτεί την µετάφραση αλληλουχίας νουκλεοτιδίων σε αλληλουχία αµινοξέων Οι συνθετάσες των αµινοακυλο-trna