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 διαβάζουν το γενετικό κώδικα Το ριβόσωµα είναι ένα νουκλεοπρωτεινικό σωµατίδιο (70S) αποτελούµενο από µία µικρή (30S) και µία µεγάλη (50S) υποµονάδα Πρωτεινικοί παράγοντες παίζουν ρόλους κλειδιά στη σύνθεση πρωτεινών Η σύνθεση πρωτεινών στους ευκαρυωτικούς οργανισµούς διαφέρει κυρίως στον µηχανισµό έναρξης της µετάφρασης

Η οµή του ριβοσώµατος σε ατοµική λεπτοµέρεια Μία φανταστική µοριακή µηχανή Το ριβόσωµα είναι ένα ριβοένζυµο 3 µόρια RNA και 50 πρωτείνες

Βασικές αρχές της µετάφρασης Αντίδραση πολυµερισµού: Τρία στάδια: Έναρξη Επιµήκυνση Tερµατισµός

1. Σύνθεση από το αµινο- προς το καρβοξυ-τελικό άκρο 2. Τα ενεργοποιηµένα προδροµα είναι τα αµινοακυλο-trna στα οποία η καρβοξυλοµάδα ενός ενός αµινοξέος είναι ενωµένη µε την 3 ΟΗ ενός trna (συνθετάσες του αµινο ακυλο trna) 3. Το αρχικό trna καταλαµβάνει τη θέση P στο ριβόσωµα (έναρξη) Ενα άλλο trna δεσµεύεται στη θέση Α στο ριβόσωµα - σχηµατισµός πετιφικού δεσµού µετακίνηση του διπεπτιδυλο-trna στη θέση P από τη θέση A απόριψη του αρχικού trna (επιµήκυνση) Παράγοντες τερµατισµού αναγνωρίζουν τα κωδικόνια τερµατισµού (τερµατισµός)

Ηεπιµήκυνση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας

Συχνότητα λάθους 10-4 επιλέχθηκε στην εξέλιξη ώστε πρωτείνες µέχρι 1000 αα να συντίθενται σωστά και αρκετά γρήγορα Ε. Coli: 40 aa / sec

trna

trna της Αλανίνης

Κοινά χαρακτηριστικά των trna 1. Μονή αλυσίδα 73 93 ριβονουκλεοτιδίων (25 kda) 2. Πολλές ασυνήθεις βάσεις ανά µόριο (7-15) 3. Το 5 ακρο είναι φωσφορυλιωµένο. Toκατάλοιπο του 5 άκρου είναι συνήθως pg 4. Η αλληλουχία βάσεων του 3 άκρου είναι CCA και το ενεργοποιηµένο αµινοξύ προσδένεται στην τελική Α 5. Περίπου µόνο τα µισά ριβονουκλεοτίδια ενώνονται µέσω των βάσεών τους για να δώσουν δίκλωνες έλικες. Συγκεκριµένες οµάδες βάσεων ΕΝ ζευγαρώνονται 6. Η θηλιά του αντικωδικονίου έχει την αλληλουχία: 5 -πυριµιδίνη-πυριµιδίνη-x-y-z-τροποποιηµένη πουρίνη- οποιαδήποτε 3

Γενική δοµή trna

Σχήµα L του trna

Τα ενεργοποιηµένα πρόδροµα είναι τα αµινο-ακυλο-trna

Τα αµινοξέα ενεργοποιούνται και συνδέονται µε ειδικά trna µέσω ειδικών συνθετασών

αµινο-ακυλο trna συνθετάσες

οµή της θρεονυλο-trna συνθετάσης

Η πιστότητα της πρωτεινικής σύνθεσης εξαρτάται από την υψηλή εξειδίκευση των aµινο-ακυλο trna συνθετασών

Editing του αµινοακυλο trna: Ο ευέλικτος βραχίωνας CCA µετακινεί το αµινοξύ µεταξύ του ενεργού κέντρου και του διορθωτικού κέντρου. Αν το αµινοξύ ταιριάζει στερεοδοµικά στο διορθωτικό κέντρο, αποµακρύνεται µε υδρόλυση

Σύµπλοκο της Θρεονυλο-tRNAσυνθετάσης µε το trna Thr

Σύµπλοκο της γλουταµινο-trnaσυνθετάσης

1. Class I: 2 OH Class II: 3 OH 2. ιαφορετική πρόσδεση του ATP 3. Class I: µονοµερείς Class II: διµερείς

Ριβόσωµα

Το ριβόσωµα 70S 50S 30S -23S RNA -5S RNA -34 πρωτείνες -16S RNA -21 πρωτείνες

...σε χαµηλή διακριτότητα 30S 50S 70S

...σε ψηλή διακριτότητα - Ριβοσωµικά RNAs διπλώνονται σε συγεκριµένες δοµές µε πολλές µικρές δίκλωνες περιοχές - Τα RNA παίζουν βασικό ρόλο στη λειτουργία του ριβοσώµατος

16S RNA 2D 3D

...ενώ οι ριβοσωµικές πρωτείνες έχουν επιµήκεις δοµές που τυλίγονται γύρω απο το RNA

Μετάφραση ενός mrna aπό πολλά ριβοσώµατα παράλληλα ( πολυσώµατα )

Εναρξη της σύνθεσης: Φορµυλο-µεθειονίνη στην αρχή (fmet) Εναρκτήριο κωδικόνιο το AUG (ή GUG) Περιοχή πλούσια σε πουρίνες στη θέση -10 (5 ) του εναρκτήριου κωδικονίου Shine-Dalgarno sequence: πρόσδεση του ριβοσώµατος Μέσω του 16S RNA

Αλληλουχία Shine-Dalgarno και AUG κωδικόνιο

Σύνθεση της φορµυλο-µεθειονίνης

Στο ριβόσωµα υπάρχουν 3 θέσεις πρόσδεσης trna

Ηνεοσυντιθέµενη πρωτείνη περνάει µέσα από ένα τούνελ εξόδου στην 50S υποµονάδα

Στάδια πρωτεινικής σύνθεσης

Σύνθεση πεπτιδικού δεσµού

Ηφορµυλίωση εµποδίζει την αποµάκρυνση του διπεπτιδυλικού trna από το trna

Μόνο η αναγνώριση κωδικονίου-αντικωδικονίου αρκεί για την ενσωµάτωση ενός αµινοξέος

Μερικά trna αναγνωρίζουν περισσότερα από ένα κωδικόνια (υπόθεση wobble )

Πρωτεινικοί παράγοντες

Πρωτεινικοί παράγοντες παίζουν ρόλους κλειδιά στη σύνθεση πρωτεινών

Molecular mimicry trna-like structure

Release factors Παράγοντες τερµατισµού

trna-like fold

Σύγκριση σύνθεσης πρωτεινών στη ευκαρυωτικά και στα προκαρυωτικά κύτταρα 1. Ριβοσώµατα 2. Εναρκτήριο trna 3. Σήµα έναρξης 4. Σύµπλοκο έναρξης 5. Παράγοντες επιµήκυνσης και τερµατισµού