PROTEOSYNTÉZA A BIODEGRADACE

PROTEOSYNTÉZA - klíčový proces, který rozhoduje o bytí či nebytí buňky a celých organismů - složitý a energeticky náročný proces, na kterém se účastní: 1. mnohé buněčné organely 2. enzymy 3. bílkovinné faktory a další pomocné látky

ROZDĚLENÍ PROCESU

TRANSKRIPCE přepsání části informace o složení konkrétního proteinu z archivované kopie v DNA do pracovní kopie, kterou představuje m-RNA DNA informace o složení proteinu m-RNA - translace se odehrává v jaderné oblasti prokaryot a v jádře eukaryot

TRANSLACE - překlad informace z pracovní kopie (zaznamenána v jazyce NK) do jazyka proteinů translace : 4 fáze 1. aktivace AK 2. iniciace translace 3. elongace translace 4. terminace translace

PROTEOSYNTETICKÝ APARÁT 1. ribozomy (30 S a 50 S u eukaryontní buňky) 2. t-RNA 3. m-RNA 4. enzymy 5. bílkovinné faktory (elongační a iniciační) 6. GTP (zdroj energie)

RIBOZOMY

AKTIVACE AMINOKYSELIN účinkem enzymů: aminoacyl-t-RNA-syntetas se uskuteční vazba AK na ribosu koncového adenosinu molekuly t-RNA, která je pro vazbu a následný transport této AK příslušná - o příslušnosti rozhoduje trojice bází v molekule t-RNA - ANTIKODON

AKTIVACE AMINOKYSELIN Aktivované aminokyseliny musí vytvořit určitou pohotovostní zásobu, protože proteosyntéza probíhá velice rychle. - například: 500 molekul HMG je nasyntetizováno do 1 minuty

INICIACE – zahájení proteosyntézy předpoklad – vznik iniciačního komplexu na jeho vzniku: Met-t-RNA, elF-2, elF-3, menší ribozomální podjednotka (40S), GTP tento komplex se váže na m-RNA, přičemž první AK, která se váže na N-konci vznikajícího polypeptidického řetězce je Met- methionin

METHIONIN

METABOLISMUS METHIONINU

TRIPLET – KODON Met AUG – tento kodon může ležet v různě velké vzdálenosti od začátku moleku m-RNA v závislosti na ATP se podél m-RNA pohybuje iniciační komplex až ke startovacímu kodonu teprve pak se na iniciační komplex váže větší podjednotka ribozomu (v přítomnosti elF-5) translace je tak zahájena a pokračuje ve směru 5* 3* molekuly m-RNA

ELONGACE jedná se o postupnou vazbu jednotlivých aminokyselin dle vzoru KODON - ANTIKODON

TERMINACE syntéza peptidového řetězce se zastaví poté, kdy se k místu „X“ dostane STOP KODON kodon, který nekóduje žádnou aminokyselinu tento kodon rozpozná bílkovina – TERMINAČNÍ FAKTOR (RF) a ukoční další posun polypeptidického řetězce ihned následuje rozpad ribizomu na podjednotky, které se mohou opakovaně použít pro syntézu dalších bílkovinných molekul – tzv. cyklus ribozomů

ENERGETIKA CYKLU proteosyntéza – energeticky velmi náročný proces pro vznik jedné peptidové vazby : 4 molekuly makroergních fosfátů 2 ATP – pro aktivaci, 2 GTP – pro posun - pro syntézu 200-300 g bílkovin/24 hod. – je potřeba cca 10% veškerého bazálně vyprodukovaného ATP

INHIBICE PROTEOSYNTÉZY Nejdůležitější inhibitory : ANTIBIOTIKA V praxi – a) výzkum mechanismu účinku proteosyntézy b) léčba bakteriálních chorob Do každá fáze proteosyntézy zasahuje určitý typ antibiotika – jiný mechanismus.

ZPŮSOBY INHIBICE Inhibice syntézy buněčné stěny Poškození buněčné membrány Inhibice syntézy kys. tetrahydrolistové Inhibice bakteriální gyrázy Inhibice vlastní proteosyntézy: - inhibice navázání aminoacyl t-RNA syntetázy (tetracykliny), inhibice ribozomů (chloramfenikol), inhibice posunu řetězce (makrolidy)

ANTIBIOTIKA Iniciace: - kyselina taurintrikarboxylová - neomycin Elongace: - tetracykliny - streptomycin - chloramfenikol Terminace: - puromycin - tetracyklíny

Bakteriostatický účinek : inhibuje jejich další množení bakterií (tetracykliny, makrolidy, sulfonamidy) Baktericidní účinek : vlastní usmrcení bakterií (peniciliny, cefalosporiny, sulfonamidy)

DALŠÍ INHIBITORY Toxin žáškrtu (Corynebacterium diphteriae) Ricin – rostlinný glykoprotein – extrémně toxický, blokuje syntézu proteinů změnou RNA (skočec obecný – Ricinum communis)

POUŽÍVÁNÍ ANTIBIOTIK - předčasné ukončení léčby - masivní používání antibiotik - aplikace pouze u bakteriálních chorob - vznik rezistence (MRSA)

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN - začíná hydrolytickým štěpením za účasti proteolytických enzymů – proteáz - odbourávání proteinů – metabolismus aminokyselin - volné AK tvoří v organismu stálou hotovost - organismus je využívá k: 1. jako materiál pro proteosyntézu 2. k syntéze dusíkatých látek na – NH3 (Ornitinový cyklus) 3. jako zdroj energie 4. jako stavební materiál v glukoneogenezi

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN 1. Každá proteinogenní AK – vlastní odbourávání - odbourávání se uskutečňuje na takové meziprodukty, které se mohou zapojit do metabolismu sacharidů nebo lipidů vstupují do cyklů přes acetyl-Co-A

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN 2. Neesenciální AK – TRANSAMINACE - probíhá za účasti enzymů aminotransferáz - NH2 skupiny se přenášejí na 2-oxoglutarát za vzniku glutamátu Základním předpokladem pro využití uhlíkatých koster AK je odstranění – NH2 skupin.