Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Translace (druhý krok genové exprese) Od RNA k proteinu Milada Roštejnská Helena Klímová.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Translace (druhý krok genové exprese) Od RNA k proteinu Milada Roštejnská Helena Klímová."— Transkript prezentace:

1 1 Translace (druhý krok genové exprese) Od RNA k proteinu Milada Roštejnská Helena Klímová

2 Genetický kód tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa Translace probíhá na ribosomech Iniciace translace Elongace translace (prodlužování řetězce) Terminace translace Použitá literatura Obsah

3 Genetický kód Pravidla, kterými se řídí prostřednictvím mRNA přenos z nukleotidové sekvence DNA do aminokyselinové sekvence, jsou definovaná jako GENETICKÝ KÓD. Sekvence nukleotidů mRNA je čtena po trojicích (tripletech) Každá skupina tří nukletidů se nazývá kodon. A U G U U G C A C A G U C C G A G A U U G U G C A A C C C G G U A A G A kodon mRNA Obsah

4 Dohromady lze vytvořit 64 (4 3 ) kombinací trojic nukleotidů. Některé aminokyselině přísluší i několik tripletů. V genetickém kódu platí konvence, že 5'-konec nukleotidové sekvence mRNA je zapisován vlevo! Genetický kód je téměř univerzální pro všechny organismy. A U G U U G C A C A G U C C G A G A mRNA 5' 3' Genetický kód Obsah

5 Genetický kód V principu může být mRNA překládána ve všech třech čtecích rámcích podle toho, u kterého nukleotidu translace začne. Avšak jen v jednom čtecím rámci vzniká požadovaný protein. A U G U U G C A C A G U C C G A G A A U G U U G C A C A G U C C G A G A 5' 3' 5' 3' 5' 3' A U G U U G C A C A G U C C G A G A mRNA A C A Thr Gln Ser Val Lys Ala Stop kodon Leu Ser ArgPro Cys Gln Gly Leu Obsah

6 Druhý nukleotid UCAG První nukleotid U UUU fenyalaninUCU serinUAU tyrosinUGU cysteinU Třetí nukleotid UUC fenyalaninUCC serinUAC tyrosinUGC cysteinC UUA leucinUCA serinUAA stop kodonUGA stop kodonA UUG leucinUCG serinUAG stop kodonUGG tryptofanG C CUU leucinCCU prolinCAU histidinCGU argininU CUC leucinCCC prolinCAC histidinCGC argininC CUA leucinCCA prolinCAA glutaminCGA argininA CUG leucinCCG prolinCAG glutaminCGG argininG A AUU isoleucinACU threoninAAU asparaginAGU serinU AUC isoleucinACC threoninAAC asparaginAGC serinC AUA isoleucinACA threoninAAA lysinAGA argininA AUG methioninACG threoninAAG lysinAGG argininG G GUU valinGCU alaninGAU kyselina asparagováGGU glycinU GUC valinGCC alaninGAC kyselina asparagováGGC glycinC GUA valinGCA alaninGAA kyselina glutamováGGA glycinA GUG valinGCG alaninGAG kyselina glutamováGGG glycinG Iniciační kodon Terminační kodony Tab. 1 Genetický kód Obsah

7 tRNA Translace mRNA do proteinu závisí na tRNA (transferová RNA), která je schopna jednou částí molekuly rozpoznat a spárovat se s kodonem v mRNA a jinou částí vázat aminokyselinu. Obr. 1. Struktura tRNA Touto částí váže příslušné aminokyseliny Touto částí se páruje s kodonem v mRNA Obsah

8 Obr. 1. Struktura tRNA Jedna z částí tRNA se nazývá antikodon, což jsou tři nukleotidy komplementární ke kodonu v mRNA. Další důležitou oblastí je 3'-konec (vždy končí sekvencí CCA), na který je navázána příslušná aminokyselina. Struktura tRNA 3'-konec tRNA Obsah

9 Molekuly tRNA jsou všechny přibližně 80 nukleotidů dlouhé. Jejich struktura připomíná jetelový lístek, který podléhá ještě dalšímu sbalení a vytváří konečnou strukturu ve tvaru písmene L. Struktura jetelového listu Skutečný L-tvar tRNA Obr. 2. L-tvar tRNA Struktura tRNA Obsah

10 Aminoacyl-tRNA-synthetasa Rozpoznání a připojení správné aminokyseliny je funkcí enzymů nazývaných aminoacyl-tRNA-synthetasy. Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa Aminoacyl-tRNA-synthetasa ACC Aminokyselina (Tryptofan) tRNA Obsah

11 Reakce katalyzovaná aminoacyl-tRNA-synthetasou vyžaduje dodání energie hydrolýzou ATP. ACC Aminoacyl-tRNA-synthetasa Aminokyselina (Tryptofan) ACC ATPAMP + 2P i Vazba aminokyseliny k tRNA Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa Obsah

12 Při této reakci vzniká vysokoenergetická (makroergická) vazba mezi tRNA a aminokyselinou. Tato energie je později využita pro tvorbu kovalentní vazby mezi rostoucím polypeptidovým řetězcem a nově navázanou aminokyselinou. Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa ACC Aminoacyl-tRNA-synthetasa ACC ATPAMP + 2P i Vazba aminokyseliny k tRNA Makroergická vazba Aminokyselina (Tryptofan) ACC UGG Vazba kodonu k antikodonu Párování bází mRNA 5'5' 3'3' tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa Obsah

13 Ribosom obsahuje čtyři vazebná místa pro molekuly RNA: jedno pro mRNA a tři pro tRNA (E-místo, A-místo, P-místo). Každý ribosom je tvořen z velké a malé podjednotky. Malá podjednotka zodpovídá za nasednutí tRNA na kodon mRNA. Velká podjednotka katalyzuje vznik peptidové vazby mezi aminokyselinou a polypeptidovým řetězcem. Translace probíhá na ribosomech E-místoP-místoA-místo Velká ribosomální jednotka Malá ribosomální jednotka P A E Vazebné místo pro mRNA Obr. 4. Model Ribosomu Obsah

14 Ribosom se pohybuje podél mRNA, překládá nukleotidovou sekvenci do aminokyselinové za použití tRNA a po dosyntetizování proteinu se obě jednotky opět oddělí. Obě podjednotky se spojují na molekule mRNA obvykle blízko jejího 5'-konce a zahajují syntézu proteinu. E-místoP-místoA-místo Velká ribosomální jednotka Malá ribosomální jednotka Vazebné místo pro mRNA P A E Obr. 4. Model Ribosomu Translace probíhá na ribosomech Obsah

15 Translace začíná na iniciačním kodonu AUG a pro iniciaci je třeba iniciační tRNA, která má na sobě vázaný methionin (u bakterií formyl-methionin). iniciační tRNA, která má na sobě vázaný methionin U eukaryot je iniciační tRNA s navázaným methioninem připojená k malé ribosomální jednotce za asistence několika tzv. iniciačních faktorů. Malá ribosomální podjednotka mRNA 5' 3' AUG Iniciace translace Obr. 5. Iniciace translace Obsah Met

16 Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' → 3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA. AUG mRNA 5' 3' Obr. 5. Iniciace translace Iniciace translace Obsah

17 E P A E P A Met AUG Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' → 3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA. Po rozpoznání iniciačního kodonu se od malé ribosomální podjednotky odpoutá několik iniciačních faktorů, což umožní připojení velké ribosomální podjednotky. AUG Iniciační tRNA se váže rovnou do P-místa, proto prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa. mRNA 5' 3' Velká ribosomální podjednotka Iniciace translace Obr. 5. Iniciace translace Obsah

18 Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' → 3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA. Po rozpoznání iniciačního kodonu se od malé ribosomální podjednotky odpoutá několik iniciačních faktorů, což umožní připojení velké ribosomální podjednotky. Iniciační tRNA se váže rovnou do P-místa, proto prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa. Obr. 5. Iniciace translace Iniciace translace Obsah E P A Met AUG mRNA 5' 3' aa 2

19 EPA 5' 3' mRNA AUG Iniciace translace Metaa 2 V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa 2 ). Obsah Obr. 5. Iniciace translace

20 Iniciace translace V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa 2 ). Ribosom se posune o 3 nukleotidy podél mRNA. tRNA bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a tRNA z A-místa se přenese do P-místa. EPA 5' 3' mRNA AUG Met aa 2 Obsah Obr. 5. Iniciace translace

21 EPA 5' 3' Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-místa. aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 mRNA aa 4 Elongace translace (prodlužování řetězce) Obr. 6. Elongace translace Obsah

22 EPA Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-místa. Ve druhém kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi prodlužujícím se řetězcem a přicházející aminokyselinou. 5' 3' mRNA aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 Obr. 6. Elongace translace Elongace translace (prodlužování řetězce) Obsah

23 EPA Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-místa. Ve druhém kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi prodlužujícím se řetězcem a přicházející aminokyselinou. Ve třetím kroku se ribosom posune o 3 nukleotidy podél mRNA. tRNA bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a tRNA z A- místa se přenese do P-místa. 5' 3' mRNA aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 Obr. 6. Elongace translace Elongace translace (prodlužování řetězce) Obsah

24 Elongace translace (prodlužování řetězce) EPA 5' 3' mRNA Obr. 6. Elongace translace Obsah aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 aa 5 Vazba tRNA s připojenou aminokyselinou do volného A-místa (1. krok elongace). aa 5 Vznik peptidové vazby (2. krok elongace). Posun ribosomu a uvolnění volné tRNA (3. krok elongace).

25 mRNA je překládána ve směru 5' → 3' a nejprve vzniká N-konec proteinu. Celý cyklus všech tří kroků je opakován při každém předávání nové aminokyseliny do polypeptidového řetězce, dokud ribosom nenarazí na stop-kodon. Polypeptidový řetězec roste směrem od N- konce k C-konci. Obr. 7. Elongace translace (Schéma) Elongace translace (prodlužování řetězce) Obsah

26 EPA aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (UAA, UAG nebo UGA). 5' 3' mRNA UAA Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina. Místo tRNA se na stop kodon v A-místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě. Uvolňovací faktor Terminace translace Obr. 8. Terminace translace Obsah

27 EPA 3' mRNA Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (UAA, UAG nebo UGA). Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina. Místo tRNA se na stop kodon v A-místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě. 5' H2OH2O Protein se uvolňuje do cytoplasmy. Obr. 8. Terminace translace Terminace translace Obsah UAA NH 2 aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 COOH

28 E P A 3' mRNA 5' UAA Po skončení proteosyntézy je mRNA odpojena od ribosomu a dojde k disociaci obou podjednotek ribosomu, které se mohou navázat na jinou molekulu mRNA a začít novou transkripci. Obr. 8. Terminace translace Terminace translace Obsah

29 Obr. 9. Iniciace, elongace, a terminace translace Obsah EPA 5'3' aa AUG 5'3' mRNA Malá ribosomální podjednotka s navázanými iniciačními faktory AUG 3' Vazba na mRNA AUG 5'3' mRNA AUG 3' Met aa Velká ribosomální podjednotka Aminoacyl- tRNA Vznik peptidové vazby 5' Met EPA EPA AUG EPA EPA EPA EPA aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 5'3' UAA aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 5'3' UAA 5'3' NH 2 aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 COOH Uvolňovací faktor 5'3' 5'3' UAA aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 H2OH2O E P A

30 Obsah Použitá literatura [1] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, [2] NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, [3] KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998.


Stáhnout ppt "1 Translace (druhý krok genové exprese) Od RNA k proteinu Milada Roštejnská Helena Klímová."

Podobné prezentace


Reklamy Google