Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

TRANSLACJA  BIOSYNTEZA BIAŁKA Translacja przepisanie informacji zawartej w mRNA na cząsteczki efektorowe = powstanie łańcuchów polipeptydowych = utworzenie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "TRANSLACJA  BIOSYNTEZA BIAŁKA Translacja przepisanie informacji zawartej w mRNA na cząsteczki efektorowe = powstanie łańcuchów polipeptydowych = utworzenie."— Zapis prezentacji:

1 TRANSLACJA  BIOSYNTEZA BIAŁKA Translacja przepisanie informacji zawartej w mRNA na cząsteczki efektorowe = powstanie łańcuchów polipeptydowych = utworzenie pierwszorzędowej struktury białek Biosynteza białka ogół procesów prowadzących do powstania NATYWNEJ struktury białka. obejmuje: translację – fałdowanie – potranslacyjne modyfikacje

2 Istotą procesu translacji jest tworzenie wiązań peptydowych pomiędzy kolejnymi konkretnymi aminokwasami zgodnie z informacją zapisaną kodem genetycznym w genie kodującym dany łańcuch polipeptydowy

3 CO?PO CO? mRNA tRNA syntetazy aminoacylo-tRNA rybosomy aminokwasy czynniki białkowe matryca funkcja adaptorowa; konieczne, bo aminokwasy nie rozpoznają kodonów środowisko; enzym substraty regulatory W procesie translacji uczestniczą

4 RYBOSOMY struktury o średnicy  20 nm, złożone zawsze z 2 podjednostek: dużej i małej obie podjednostki zbudowane są z rRNA i białek występują w każdej komórce (oprócz dojrzałych erytrocytów) są miejscem grupującym składniki uczestniczące w biosyntezie białka struktury stanowiące środowisko kontrolujące oddziaływania pomiędzy mRNA i aminoacylo-tRNA ogromne kompleksy enzymatyczne o złożonej strukturze prowadzące reakcję tworzenia wiązań peptydowych w oparciu o matrycę mRNA współdziałając z cytoplazmatycznymi, pomocniczymi czynnikami białkowymi umożliwiają zaistnienie całej gamy aktywności potrzebnych do wszystkich etapów translacji

5 Science 292 str , 2001 Crystal structure of the ribosome at 5.5 A resolution Yusupov MM, Yusupova GZ, Baucom A, Lieberman K, Earnest TN, Cate JH, Noller HF; University of California at Santa Cruz Struktura małej podjednostki rybosomu Thermus thermophilus

6 Funkcjonowanie rybosomu rRNA i białka rybosomów tworzą jedną interaktywną strukturę. rybosom posiada kilka miejsc aktywnych; każde z nich jest utworzone przez poszczególne grupy białek i odcinki rRNA. te grupy białek i odcinki rRNA zawsze funkcjonują w kontekście całego rybosomu.

7 są małe (73-93 nukleotydów; 25 kDa) wszystkie tRNA mają podobną strukturę i szereg wspólnych cech stanowią 15% masy komórkowego RNA 10-25% nukleotydów zmodyfikowanych tRNA

8 UUU UUC UUA UUG Phe Leu UCU UCC UCA UCG Ser UAU UAC UAA UAG Tyr Stop UGU UGC UGA UGG Cys Stop Trp CUU CUC CUA CUG Leu CCU CCC CCA CCG Pro CAU CAC CAA CAG His Gln CGU CGC CGA CGG Arg AUU AUC AUA AUG Ile Met ACU ACC ACA ACG Thr AAU AAC AAA AAG Asn Lys AGU AGC AGA AGG Ser Arg GUU GUC GUA GUG Val GCU GCC GCA GCG Ala GAU GAC GAA GAG Asp Glu GGU GGC GGA GGG Gly KOD GENETYCZNY „za rozszyfrowanie kodu genetycznego i wyjaśnienie jego funkcji w syntezie białka” Nagroda Nobla z medycyny i fizjologii, 1968 Robert W. Holley, Har Gobind Khorana, Marshall W. Nirenberg

9 AMINOKWASY - KODONY – tRNA Francis Crick – 1966 – hipoteza chwiejności zasad (wobble hypothesis) zasada 5’ antykodonu (tRNA ) zasada 3’ kodonu (mRNA) AU UA lub G CG GU lub C IA lub U lub C

10 UCU, UCC, UCA, UCG AGU, AGC Kodony dla seryny 5’ antykodonu (tRNA ) 3’ kodonu (mRNA) AU UA lub G CG GU lub C IA lub U lub C Zgodnie z chwiejnością zasad: Muszą istnieć trzy tRNA dla seryny. Potencjalne antykodony tRNA to (5’-3’): Albo: UGA, GGA i GCU Albo: IGA, CGA i GCU

11 Działanie syntetaz aminoacylo-tRNA Reakcja tworzenia aminoacylo-tRNA spełnia podwójną rolę: dopasowanie właściwego aminokwasu do właściwego tRNA zaktywowanie aminokwasu Reakcja jest dwustopniowa: I. PP i + H 2 O  2 P i II. aminoacylo-AMP + tRNA  aminoacylo-tRNA + AMP aminoacylo-AMP

12 Zapis sumaryczny aminokwas + ATP + tRNA + H 2 O  aminoacylo-tRNA + AMP + 2P i

13 Syntetazy aminoacylo-tRNA ENZYMY O WYJĄTKOWO WYSOKIEJ SPECYFICZNOŚCI Specyficznie rozpoznają dany aminokwas Specyficznie rozpoznają izoakceptorowe tRNA dla danego aminokwasu Syntetazy aminoacylo-tRNA posiadają „wewnętrzny mechanizm kontroli jakości” – centrum hydrolityczne, które hydrolizuje błędnie utworzone wiązania. SYNTETAZY STANOWIĄ JEDNEN Z ELEMENTÓW ODPOWIEDZIALNYCH ZA WIERNOŚĆ TRANSLACJI

14 mRNA 30 nukleotydów 10 kodonów mRNA E P PA Rybosom – tRNA – mRNA wzajemne wielkości

15 MIEJSCA A, P, E w RYBOSOMIE A - miejsce akceptorowe (aminokwasowe). W miejscu tym wyeksponowany jest kolejny, pusty jeszcze kodon odpowiadający kolejnemu aminokwasowi jaki ma się przyłączyć do łańcucha białka. Miejsce to wiąże wchodzący do rybosomu odpowiedni aa-tRNA. Jest tworzone przez małą i dużą podjednostkę rybosomu. P - miejsce peptydylowe Miejsce, w którym znajduje się peptydylo- tRNA. Jest tworzone przez małą i dużą podjednostkę rybosomu E – od ang. EXIT, wyjście Miejsce, przez które „pusty” tRNA opuszcza rybosom. Znajduje się w obrębie dużej podjednostki.

16 Ogólny schemat przebiegu translacji

17 ETAPY TRANSLACJI INICJACJA obejmuje etapy przed utworzeniem pierwszego wiązania peptydowego. Obejmuje związanie mRNA do rybosomu oraz utworzenie kompleksu inicjującego. Jest to najwolniejszy etap translacji, decydujący o szybkości całej translacji i najsilniej poddany regulacji. ELONGACJA obejmuje reakcje od utworzenia pierwszego aż po ostatnie wiązanie peptydowe. TERMINACJA obejmuje uwolnienie polipeptydu z rybosomu oraz dysocjację rybosomów na podjednostki. Każdy z tych trzech etapów wymaga obecności specyficznych czynników cytoplazmatycznych. Energia na różnych etapach translacji jest dostarczana przez hydrolizę GTP.

18 Białka G pełnią funkcję MOLEKULARNYCH PRZEŁĄCZNIKÓW (MOLECULAR SWITCH – ON / OFF) nie tylko w translacji Alfred G. Gilman & Martin Rodbell, 1994 Nagroda Nobla z medycyny „for discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells” (początki badań – 1980) GAP - GTPase Activating Protein (białko aktywujące GTPazę) GEF - Guanine nucleotide Exchange Factor (czynnik wymiany nukleotydów guaninowych)

19 WSPÓLNE DLA PROKARYOTA I EUKARYOTA ETAPY INICJACJI TRANSLACJI mała podjednostka rybosomu wiąże inicjatorowy tRNA - ten, który niesie pierwszy aminokwas łańcucha polipeptydowego mała podjednostka rybosomu jest rekrutowana do mRNA i umieszczana w miejscu kodonu inicjacji (initiation codon) przyłącza się duża podjednostka – tworzy się cały RYBOSOM

20 CZYNNIKI INICJUJĄCE (INITIATION FACTORS, IF) Są to białkowe czynniki uczestniczące tylko w inicjacji. Wiążą się tylko z małą podjednostką rybosomu i tylko do czasu jej asocjacji z dużą podjednostką. Wtedy oddysocjowują. NIE MA ICH W RYBOSOMIE 70S (80S) Ta aktywność odróżnia IF od strukturalnych (integralnych) białek rybosomów. Prokariotyczne czynniki inicjujące – skrót IF Eukariotyczne czynniki inicjujące oznaczamy eIF (eukaryotic initiation factors)

21 PROKARIOTYCZNE CZYNNIKI INICJUJĄCE IF-1 IF-2 IF-3 IF-1 - jego rola jest najsłabiej poznana. Wiąże się do podjednostki 30S tylko jako część kompleksu inicjacyjnego. Zasłania miejsce A rybosomu. IF-2 - wiąże specyficznie inicjatorowy tRNA i kontroluje jego wejście do rybosomu. Do swej aktywności IF-2 musi być związany z GTP. Jest białkiem G. IF-3 - odgrywa podwójną rolę: 1. Utrzymuje pewną pulę podjednostek 30S w stanie wolnym. Uniemożliwia ich reasocjację z 50S. 2. Kontroluje zdolność 30S do związania mRNA. 30S musi związać IF-3, aby utworzyć kompleks inicjacyjny z mRNA.

22 INICJACJA

23 Mała podjednostka wiąże IF-3 Rekrutacja mRNA Wiązanie IF2-fMet-tRNA w miejscu P rybosomu Związanie IF2-fMet-tRNA do miejsca P rybosomu zmienia konformację w IF2 i stymuluje wymianę GDP  GTP Obecność GTP w IF2 sprzyja tworzeniu kompletnego rybosomu (70S). Następuje przyłączenie dużej podjednostki rybosomu Hydroliza GTP przy udziale białek L7/L12 dużej podjednostki rybosomu i uwolnienie czynników inicjujących z rybosomu. Kolejność zdarzeń (hipoteza)

24 Na czym polega aktywująca rola GTP w przypadku IF2? Obecność GTP determinuje taką konformację IF2, która ułatwia przyłączenie dużej podjednostki rybosomu. Hydroliza GTP do GDP powoduje zmianę konformacji i zmniejszenie powinowactwa IF2 do rybosomu Funkcję czynnika GAP dla IF2-GTP pełni białko L7/L12.

25 INICJATOROWY tRNA Synteza białka zaczyna się od metioniny - metionina jest pierwszym aminokwasem tworzącego się łańcucha polipeptydowego Sygnał stanowi inicjatorowy kodon AUG Istnieją dwa typy tRNA mogących wiązać ten aminokwas i ten kodon (AUG): Uczestniczący w elongacji: Uczestniczący w inicjacji: Ta sama syntetaza aminoacylo-tRNA prowadzi obie reakcje (przyłącza resztę metioniny do obu rodzajów tRNA U bakterii oraz w organellach (chloroplastach, mitochondriach) inicjatorowy tRNA wiąże metioninę, której grupa aminowa zostaje później FORMYLOWANA  N-formylo-metionylo-tRNA (fMet-tRNA f ).

26 fmet-tRNA f nie może przyłączyć się do miejsca A rybosomu. met-tRNA m nie może przyłączyć się do miejsca P rybosomu Dlaczego istnieją różne tRNA dla pierwszej metioniny i pozostałych reszt metioniny?

27 Inicjacja u bakterii wymaga oddziaływania pomiędzy mRNA i rRNA Skąd rybosom „wie”, który kodon AUG jest startowy? E. coli 5’ CCUCCUUA 3’ Salmonella typhimurium 5’ CCUCCUUA 3’ Bordetella holmesii 5’ CCUCCU 3’

28 W obrębie ok.10 nukleotydów powyżej miejsca startu znajduje się heksamer lub przynajmniej jego część: 5'-AGGAGG-3' fragment polipurynowy określany jako sekwencja Shine-Dalgarno

29 U Eukaryota nie ma takiego mechanizmu U Eukaryota rybosom za pośrednictwem białek wiąże się z czapeczką, skanuje 5’UTR i rozpoczyna translację od pierwszego AUG (w >90% przypadków). Rozpoznawanie właściwego kodonu AUG jest wspomagane przez sekwencję sąsiadujących z nim nukleotydów. Optymalna sekwencja to: G C C A(G) C C AUG G Najważniejsze są: puryna o 3 nukleotydy przed AUG i nukleotyd guanylowy tuż za trójką AUG. Wtedy inicjacja translacji jest najwydajniejsza. Ta sekwencja to tzw. sekwencja Kozak (Kozak sequence; Kozak consensus sequence)

30 Etapy inicjacji translacji u Eukaryota Utworzenie kompleksu preinicjacyjnego 43S (mała podjednostka rybosomu + niektóre czynniki inicjacyjne + Met-tRNAi) Rekrutacja kompleksu 43S do czapeczki mRNA Skanowanie 5’UTR i rozpoznanie kodonu startowego Przyłączenie dużej podjednostki rybosomu

31 Aktywacja czynnika eIF2 przez wymianę GDP na GTP: Związanie GTP przez eIF2 zwiększa jego powinowactwo do Met-tRNA i, eIF2 wiąże Met- tRNA i. Powstaje kompleks: eIF2  GTP  Met-tRNA i Ten kompleks wiąże się do 40S w miejscu P. Powstanie kompleksu eIF2-GTP-Met-tRNA i jest konieczne do tego, aby mała podjednostka związała się z mRNA.

32 Mała podjednostka rybosomu oddziałuje z mRNA za pośrednictwem białek: cap-mRNA  Białko  Białko  40S eIF4E (25 kDa) wiąże się z czapeczką. eIF4E = białko wiążące czapeczkę (mRNA-cap binding protein) eIF4G (154 kDa) - rusztowanie eIF4A (46 kDa) - helikaza

33 N-końcowa domena czynnika eIF4G oddziałuje z białkiem wiążącym czapeczkę. C-końcowa domena czynnika eIF4G oddziałuje z czynnikiem eIF3.

34 Skanowanie 5’UTR i rozpoznanie kodonu startowego

35 Po rozpoznaniu kodonu AUG przez antykodon inicjatorowego tRNA następują zmiany konformacyjne w obrębie kilku czynników inicjatorowych prowadzące do przyłączenia dużej podjednostki rybosomu. Te zmiany konformacyjne są związane z funkcjonowaniem białek G.

36 Regulacja szybkości przebiegu translacji Zachodzi głównie na etapie INICJACJI (jest to korzystne energetycznie). Regulacja może dotyczyć: całego procesu inicjacji (wszystkich białek) pojedynczych, poszczególnych białek W regulacji uczestniczą: elementy cis-regulatorowe (znajdujące się w obrębie cząsteczki poddanej regulacji) elementy trans-regulatorowe (pochodzące spoza cząsteczki podlegającej regulacji) ELEMENTY CIS (tu wymienione elementy „samodzielne”) sekwencje i struktury otaczające kodon inicjatorowy struktura 5'UTR (skanowanie, współzawodnictwo między różnymi mRNA o czynniki inicjatorowe)

37 Szybkość translacji niektórych białek zależy od poziomu żelaza w komórce Ferrytyna – białko komórkowe magazynujące żelazo (4500 Fe / 1 cząsteczkę białka). Gdy w komórce brakuje żelaza, poziom ferrytyny może ulec obniżeniu. Fe  - translacja mRNA ferrytyny  W 5’ UTR mRNA ferrytyny znaleziono charakterystyczną strukturę/sekwencję nazwaną IRE (Iron Responsive Element)

38 IRE może przyłączać z wysokim powinowactwem IRP - Iron Regulatory Proteins (np. IRP1) IRE – elementy cis-regulatorowe IRP – elementy trans-regulatorowe Kompleksy IRE/IRP stanowią przeszkodę przy skanowaniu 5’UTR przez małą podjednostkę rybosomu. IRP1 to białko żelazo-siarkowe.

39 Mechanizm działania IRP1 Fe  IRP-1 pozostaje związane z żelazem (z centrami żelazo-siarkowymi) i nie oddziałuje z IRE. Zachodzi bez przeszkód translacja mRNA ferrytyny. ferrytyna 

40 ELONGACJA Rozpoczyna się od wprowadzenia do rybosomu drugiego aminoacylo-tRNA Kończy się z chwilą osiągnięcia przez rybosom kodonu „STOP”. Istota elongacji polega na tworzeniu wiązań peptydowych i translokacji rybosomu względem mRNA. Przebiega podobnie u Prokaryota i Eukaryota. Uczestniczą w niej cytoplazmatyczne czynniki elongacyjne: Prokaryota EF-Tu EF-Ts EF- G Eukaryota eEF-1A eEF-1B eEF-2

41 IF-2EF-Tu wprowadza inicjatorowy aminoacylo-tRNA do miejsca P rybosomu wprowadza aminoacylo-tRNA do miejsca A rybosomu wiąże GTP lub GDP IF2  GTP – aktywnyEF-Tu  GTP – aktywny tworzy kompleks IF2  GTP  fMet-tRNAf tworzy kompleks EF-Tu  GTP  aa-tRNA Porównanie IF2 i EF-Tu

42 EF-TuGTP - aktywny – ma wysokie powinowactwo do aa-tRNA oraz do miejsca A rybosomu EF-Tu GDP - nieaktywny – ma niskie powinowactwo do aa-tRNA oraz do miejsca A rybosomu EF-Tu jest białkiem G L7/L12

43 FUNKCJONOWANIE EF-Tu i EF-Ts EF-Tu tworzy kompleks EF-Tu  GTP  aa-tRNA i wprowadza aa-tRNA do miejsca A rybosomu. Ten kompleks może oddziaływać tylko z miejscem A takiego rybosomu, którego miejsce P jest zajęte. Oddziaływanie kodon-antykodon powoduje zmianę konformacyjną w obrębie EF-Tu umożliwiającą hydrolizę GTP  GDP. Kompleks EF-Tu  GDP ma niskie powinowactwo do aa-tRNA i oddysocjowuje. Opuszcza rybosom. EF-Ts pełni funkcję GEF dla EF-Tu. EF-Ts wypiera GDP z cząsteczki EF-Tu. Tworzy się kompleks EF-Tu  EF-Ts. EF-Ts jest w tym kompleksie zastępowany przez GTP  odtworzenie aktywnego EF-Tu  GTP. EF-Tu  GTP natychmiast wiąże się z kolejnym aa-tRNA i wprowadza go do miejsca A rybosomu.

44 DOŚWIADCZENIA: Stosując różne inhibitory stwierdzono, że: GTP związany z EF-Tu musi ulec hydrolizie do GDP, aby EF-Tu mógł odłączyć się od rybosomu Aby powstało wiązanie peptydowe EF-Tu musi opuścić rybosom

45 KONTROLA JAKOŚCI To, że obecność EF-Tu hamuje tworzenie wiązania peptydowego jest NIEZWYKLE WAŻNE  stanowi mechanizm decydujący o bezbłędności translacji. Konformacja miejsca A pasuje do każdego EF-Tu  GTP  aa-tRNA  do miejsca A wejść może każdy aa-tRNA. Pozostać powinien tylko taki, którego antykodon pasuje do kodonu. Jeśli wejdzie nieprawidłowy aa-tRNA to brak lub bardzo słabe oddziaływanie kodon/antykodon powoduje, że nieprawidłowy aa-tRNA oddysocjowuje z miejsca A. Musi to nastąpić zanim zostanie utworzone wiązanie peptydowe. Podczas translacji nie zachodzi korekta (proof- reading) charakterystyczna dla procesu replikacji  wbudowywanie aminokwasu musi być od razu prawidłowe. Fakt, że obecność EF-Tu uniemożliwia utworzenie wiązania peptydowego daje CZAS na to, aby nieprawidłowy aa-tRNA oddysocjował z miejsca A rybosomu. Błędnie wprowadzony aminokwas: 1/

46 UTWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO Aktywność odpowiedzialna za tę reakcję została nazwana: aktywnością peptydylotransferazy. Aktywność peptydylotransferazy znajduje się w dużej podjednostce rybosomu, w miejscu gdzie znajdują się blisko siebie końce aa-tRNA i peptydylo-tRNA. Zarówno białka tego obszaru rybosomu, jak i rRNA są konieczne dla tej aktywności. rRNA tworzy centrum katalityczne peptydylotransferazy. Utworzenie wiązania peptydowego nie wymaga na tym etapie dostarczenia energii. Energia wykorzystywana do powstania wiązania peptydowego została już wcześniej zmagazynowana w wiązaniu estrowym między resztą karboksylową aminokwasu a resztą hydroksylową końcowego nukleotydu adeninowego tRNA.

47 TRANSLOKACJA Następuje po utworzeniu wiązania peptydowego W wyniku translokacji deacylowany tRNA przenosi się do miejsca E. Peptydylo-tRNA przenosi się z miejsca A do miejsca P. Miejsce A zostaje wolne dla następnego aa-tRNA.

48

49 Jeden z modeli translokacji Według tej koncepcji tworzący się peptyd w zasadzie nie opuszcza miejsca P w dużej podjednostce. Tu uczestniczy czynnik EF-G

50 Rybosomy nie mogą wiązać równocześnie EF-Tu i EF-G, a więc elongacja następuje zgodnie z cyklicznymi zmianami obecności tych czynników w rybosomie.

51 TERMINACJA Terminacja translacji następuje wtedy, gdy w miejscu A rybosomu znajdzie się jeden z kodonów terminacyjnych (kodonów STOP): UAG (amber) UAA (ochre) UGA (opal)

52 CZYNNIKI UWALNIAJĄCE (RELEASE FACTORS) Nie istnieją (fizjologicznie) tRNA, które miałyby antykodony komplementarne do kodonów STOP  jeśli w miejscu A rybosomu znajdzie się kodon STOP – żaden tRNA nie oddziałuje z miejscem A. Zakończenie translacji wymaga 2 klas białkowych czynników uwalniających: Czynniki uwalniające zależne od kodonu niezależne od kodonu ProkaryotaRF-1, RF-2RF-3 EukaryotaeRF-1eRF-3 RF-1 - rozpoznaje UAG i UAA RF-2 - rozpoznaje UGA i UAA

53 Należy zwrócić uwagę na mimikrę pomiędzy kwasem nukleinowym i białkiem

54

55 Terminacja – etapy Hydroliza wiązania estrowego między tRNA a łańcuchem polipeptydowym (uwolnienie białka) Oddysocjowanie czynników terminacji (funkcjonowanie białka G (RF3)) Oddysocjowanie deacylowanych tRNA Rozłączenie podjednostek rybosomu

56 Potranslacyjne modyfikacje białek Podział nieformalny Nieodwracalne modyfikacje warunkujące natywną, funkcjonalną strukturę białka (np. przyłączenie hemu do łańcuchów białkowych hemoglobiny, hydroksylacja proliny i lizyny prokolagenu) Odwracalne modyfikacje regulujące aktywność czy funkcję białka (np. fosforylacja, acetylacja) Nieodwracalne modyfikacje warunkujące degradację białka (poliubikwityacja) Znanych jest kilkadziesiąt różnych potranslacyjnych modyfikacji białek

57 Białka cytoplazmatyczne Białka jądrowe Białka mitochondrialne Białka plastydów Białka peroksysomów uwalniane do cytoplazmy; transport potranslacyjny Białka wydzielnicze Białka błony komórkowej Białka ER Białka aparatu Golgiego Białka lizosomów przechodzą przez ER; transport kotranslacyjny DROGI BIAŁEK

58 ADRESSEKWENCJA GDZIE W ŁAŃCUCHU do ER (i dalej)peptyd sygnałowyN-koniec białka siateczki KDEL (Lys-Asp-Glu- Leu) C-koniec do jądrasekw. aa zasadowych np. KKKRK wewnątrz łańcucha do mitochondriów sekw. aa hydrofobowych i zasadowych N-koniec do peroksysomów SKL (Ser-Lys-Leu)blisko C- końca do lizosomów mannozo-6-P (przyłączona do specyficznej domeny w obrębie polipeptydu utworzona przez kilka sekwencji w łańcuchu Adresy białek

59 Białka II grupy (wydzielnicze, błonowe, lizosomalne itp.) są produkowane przez rybosomy związane z szorstką siateczką śródplazmatyczną. Ich droga prowadzi zawsze przez siateczkę. To czy białko będzie produkowane na wolnych rybosomach czy na rybosomach związanych z siateczką zależy od początkowego (N-końcowego) odcinka zsyntetyzowanego łańcucha polipeptydowego – od tego czy ma on cechy peptydu sygnałowego.

60 Peptyd sygnałowy Peptydy sygnałowe (sekwencje liderowe) odpowiadają za oddziaływanie rybosomów syntetyzujących dane białko z ER. Peptyd sygnałowy wprowadza białko do światła ER; tam ulega odcięciu przez specjalny enzym: peptydazę sygnałową. Obecnie znanych jest kilka tysięcy peptydów sygnałowych różnych białek

61 Sekwencje “pre”, sekwencje “pro” Białko posiadające sekwencję sygnałową to PRE- białko. Niektóre białka posiadają również sekwencję PRO (niektóre hormony, enzymy). Są to pre-pro-białka. Sekwencje “pro” mogą występować w różnych miejscach łańcucha polipeptydowego. Utrzymują białko w stanie nieaktywnym biologicznie: proinsulina, trypsynogen, protrombina itd. NC PRE PRO BIAŁKO

62 W jaki sposób peptyd sygnałowy odnajduje ER? To wzajemne rozpoznanie zachodzi dzięki parze białek. Są to: SRP (signal recognition particle) – cząstka rozpoznająca sygnał; białko cytoplazmatyczne Receptor SRP – białko występujące w błonie ER SRP - rybonukleoproteina - kompleks o masie 325 kDa (300 nukleotydów RNA i 6 różnych łańcuchów polipeptydowych). SRP rozpoznaje peptyd sygnałowy + rybosom.

63 Receptor SRP:  (68 kDa) i  (30 kDa). Zarówno SRP (łańcuch 54 kDa) jak i obie podjednostki SRP-R są białkami G.

64 Receptor SRP „przekazuje” rybosom syntetyzujący białko np. wydzielnicze na translokon. Translokon tworzy kanał przechodzący przez błonę. Głównym składnikiem translokonu jest kompleks 3 białek - podobny u Prokaryota i Eukaryota. U Prokaryota: kompleks SecYEG U ssaków: kompleks Sec61p (3 białka: , ,  ) TRANSLOKON

65 Białka translokonu wchodzą w ścisły związek z rybosomem

66

67 wnętrze ER = zewnątrzkomórkowa strona cytoplazmatyczna wnętrze ER = zewnątrzkomórkowa Przykłady rozmieszczenia łańcuchów polipeptydowych w błonie

68 Fałdowanie białek czyli przyjmowanie prawidłowej struktury III-rzędowej zachodzi równolegle z niektórymi potranslacyjnymi modyfikacjami białek. W latach 60. i 70. – uznawano hipotezę Christiana Anfinsena mówiącą, że białka samoistnie ulegają fałdowaniu przyjmując optymalną energetycznie strukturę, wyznaczoną przez sekwencję aminokwasową polipeptydu. Prace nad rybonukleazą – Nagroda Nobla z chemii (1/3) W latach 80. – odkryto i zaczęto poznawać rolę białek opiekuńczych (ang. chaperones).

69 Białka ER ważne dla osiągnięcia przez syntetyzowane białka prawidłowej struktury BiP – pierwsze białko opiekuńcze ER; jest także białkiem bramkującym kanały translokonu IZOMERAZA DISIARCZKOWA BIAŁEK (ang. protein disulfide isomerase; PDI) prowadzi „tasowanie” mostków disiarczkowych IZOMERAZA PEPTYDYLO-PROLILOWA (ang. peptide prolyl isomerase; PPI) prowadzi izomeryzację wiązania X-Pro trans  cis. KALNEKSYNA – białko opiekuńcze glikoprotein (białko błonowe) KALRETIKULINA – białko opiekuńcze glikoprotein (białko rozpuszczalne)

70 W cytoplazmie funkcję białka opiekuńczego nowo powstających białek pełni: Hsc70 (ang. heat-shock protein cognate 70) Hsc70 należy do rodziny Hsp70 (heat-shock proteins) choć jest konstytutywnie produkowany. Białka szoku cieplnego, których ekspresja wzrasta przy podniesieniu temperatury też pełnią funkcję białek opiekuńczych ale w sytuacjach stresowych (wzrost temperatury zwiększa denaturację białek)


Pobierz ppt "TRANSLACJA  BIOSYNTEZA BIAŁKA Translacja przepisanie informacji zawartej w mRNA na cząsteczki efektorowe = powstanie łańcuchów polipeptydowych = utworzenie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google