7 трансляция

ТрансляцияТрансляция

Трансляционный аппаратТрансляционный аппарат

Более 70 рибосомных белков3 (4 у эукариот) рибосомных РНК32 и более транспортных РНК20 аминоацил-тРНК-синтетаз3 фактора инициации (12 у эукариот)3 фактора элонгации4 фактора терминации (3 у эукариот)У бактерий рибосомы составляют до 50% сухого веса клетки

Более 70 рибосомных белков3 (4 у эукариот) рибосомных РНК32 и более транспортных РНК20 аминоацил-тРНК-синтетаз3 фактора инициации (12 у эукариот)3 фактора элонгации4 фактора терминации (3 у эукариот)У бактерий рибосомы составляют до 50% сухого веса клетки

Каков «байт» генетического кода?

Каков «байт» генетического кода?

1-битный код: 4 комбинации

2-битный код: 16 комбинаций

3-битный код: 64 комбинации

1-битный код: 4 комбинации

2-битный код: 16 комбинаций

3-битный код: 64 комбинации

Георгий Гамов(1903-1968)

«Адапторная» гипотеза (1955г.)

«Адапторная» гипотеза (1955г.)

Френсис Крик (1916-2004)

Транспортные РНК (1957г.)Транспортные РНК (1957г.)

Stout CD et alAtomic coordinates and molecular conformation of yeast

phenylalanyl tRNA. An independent investigation.Nucleic Acids Res. 1976 3: 1111-23.

Транспортные РНКТранспортные РНК

H. Shi and P. B. MooreThe crystal structure of yeast phenylalanine tRNA at 1.93 A resolution: a classic structure revisited

RNA 2000 6: 1091-1105

Вторичная структура: clover-leaf

Третичная структура: L-shape

Генетический кодГенетический код

1968 Роберт Холли,Хар Гобинд Корана иМаршалл Ниренберг

«За расшифровку генетического

кода и его роли в синтезе белков».

Как расшифровывали генетический код?

Как расшифровывали генетический код?

poly(U) - синтезируется poly(Phe)

poly(A) - синтезируется poly(Lys)

Статистический полимер (UG), где U в 3 раза больше, чем G: возможные триплеты UUU (27/64); UUG, UGU и GUU (27/64); UGG, GGU и GUG (9/64); GGG (1/64) - изучение таких комбинаций

poly(U) - синтезируется poly(Phe)

poly(A) - синтезируется poly(Lys)

Статистический полимер (UG), где U в 3 раза больше, чем G: возможные триплеты UUU (27/64); UUG, UGU и GUU (27/64); UGG, GGU и GUG (9/64); GGG (1/64) - изучение таких комбинаций

Генетический код в митохондриях

Генетический код в митохондриях

Пирролизин (археи)

Селеноцистеин (все царства)

Приносятся специальными tRNA, встраиваются на место UGA. При этом пирролизин встраивается всегда, а использование селеноцистеина регулируется специальными последовательностями в мРНК

Пирролизин (археи)

Селеноцистеин (все царства)

Приносятся специальными tRNA, встраиваются на место UGA. При этом пирролизин встраивается всегда, а использование селеноцистеина регулируется специальными последовательностями в мРНК

Неканонические аминокислоты

Неканонические аминокислоты

Генетический код вырожден

Генетический код вырожден

20 аминокислот - 61 триплет

61 триплет - и от 41 до 55 изоакцепторных тРНК

Всего: от 170 до 570 генов, кодирующих тРНК

20 аминокислот - 61 триплет

61 триплет - и от 41 до 55 изоакцепторных тРНК

Всего: от 170 до 570 генов, кодирующих тРНК

Следовательно, одна тРНК должна узнавать более одного триплета.

Wobble-гипотеза (1966г.)Wobble-гипотеза (1966г.)

to wobble (англ.) – качаться, шататься, вихлять.

Wobble-гипотезаWobble-гипотеза

Неканонические пары, образуемые инозином

Сравнение про- и эукариотических рибосом

Сравнение про- и эукариотических рибосом

Схема «сборки» 30S-рибосомыСхема «сборки» 30S-рибосомы

Умение разобрать и собрать рибосому

позволило определить ее структуру

Структура рибосомы (начало 80-х)

Структура рибосомы (начало 80-х)

Электронная микроскопияИммуно-электронная микроскопия

Структура рибосомы (2001г.)Структура рибосомы (2001г.)

Рентгеноструктурный анализ

Каталитический центр рибосомы «сделан» из РНК

Каталитический центр рибосомы «сделан» из РНК

1989 Сидней Олтмен и Томас Роберт Чек«За открытие каталитических свойств рибонуклеиновых кислот».

Общая схема процесса трансляцииОбщая схема процесса трансляции

Схема работы рибосомыСхема работы рибосомы

Как рибосома находит

инициаторный кодон?

Как рибосома находит

инициаторный кодон?

Инициаторный кодон: AUG AU-богатый участок в 15-30 нуклетдидах в 5’-сторону от AUG-

кодона «Последовательность Шайна-Дальгарно», комплементарная 3’-

концу 16S рРНК, в 5-10 нуклеотидах от AUG-кодона

Трансляция. Инициаторый комплекс.

Трансляция. Инициаторый комплекс.

Антикодон инициаторной тРНК комплементарно взаимодействует синициаторным кодоном мРНК в Р-участке рибосомы

А-участок пока свободен

Трансляция. Элонгация. Этап 1.

Трансляция. Элонгация. Этап 1.

С А-участком рибосомы связывается первая элонгационная тРНК

Происходит перенос растущего пептида на тРНК в А-участке

Трансляция. Элонгация. Этап 2.

Трансляция. Элонгация. Этап 2.

Растущий пептид перенесен на тРНК в А-участке тРНК из А-участка транслоцируется в Р-участок

Трансляция. Элонгация. Этап 3.

Трансляция. Элонгация. Этап 3.

В результате катализируемой фактором EF-G транслокации пептидил-тРНК переходит в Р-участок,

освобождая А-участок для следующей тРНК.

ПолисомыПолисомы

Трансляция. Терминация. Этап 1.

Трансляция. Терминация. Этап 1.

Когда рибосома доходит до стоп-кодона, в А-участок связывается фактор терминации RF1 или

RF2, затем RF3, высвобождающий синтезированный белок.

Молекулярная мимикрияМолекулярная мимикрия

Трансляция. Терминация. Этап 2.

Трансляция. Терминация. Этап 2.

Еще один белок, RRF, разрушает рибосомный комплекс без пептида

Рибосомный туннельРибосомный туннель

Эукариоты. Отличия от прокариот.

Эукариоты. Отличия от прокариот.

мРНК кэпирована и полиаденилирована.У эукариот мРНК моноцистронны.

Инициаторный кодон – обычно первый AUG-кодон с 5’-конца мРНК.

Рибосома, связавшись с 5’-концом мРНК, «сканирует» ее в поисках подходящего сайта

инициации.

мРНК кэпирована и полиаденилирована.У эукариот мРНК моноцистронны.

Инициаторный кодон – обычно первый AUG-кодон с 5’-конца мРНК.

Рибосома, связавшись с 5’-концом мРНК, «сканирует» ее в поисках подходящего сайта

инициации.

Cap-structureCap-structure

Взаимодействие РАВР и eIF4FВзаимодействие РАВР и eIF4F

Wells SE et alCircularization of mRNA by eukaryotic translation initiation factors.

Mol Cell. 1998 2:135-40.

✴ eIF4F связывается на 5’-конце мРНК

✴ PABP связывается на 3’-конце мРНК

✴ eIF4F связывается с PABP

Необычные способы инициации трансляции

Необычные способы инициации трансляции

IRES-элементыПрограммируемый frame-shift

IRES-элементыПрограммируемый frame-shift

IRES-элементы (Internal Ribosome Entry Site*)

IRES-элементы (Internal Ribosome Entry Site*)

Рибосома связывается не с 5’-концом мРНК, а с областью, непосредственно прилежащей к

инициаторному кодону Используется ограниченный набор факторов

инициации Содержащие IRES-элементы мРНК успешно

конкурируют с клеточными мРНК

Рибосома связывается не с 5’-концом мРНК, а с областью, непосредственно прилежащей к

инициаторному кодону Используется ограниченный набор факторов

инициации Содержащие IRES-элементы мРНК успешно

конкурируют с клеточными мРНК

*IRES – Участок Внутренней Посадки Рибосомы

IRES-элементы в мРНК вирусовIRES-элементы в мРНК вирусов

Полиовирус Вирус ящура

Вирус энцефаломиокардита Вирус гепатита С

Полиовирус Вирус ящура

Вирус энцефаломиокардита Вирус гепатита С

IRES-элемент вируса гепатита С

IRES-элемент вируса гепатита С

IRES-элемент HCV связывается с 40S рибосомной субчастицей и

eIF3

IRES-элемент HCV связывается с 40S рибосомной субчастицей и

eIF3

Siridechadilok B. et alStructural Roles for Human Translation Factor eIF3 in

Initiation of Protein SynthesisScience. 2005 310: 1513-1515

Christian M. T. Spahn et alHepatitis C Virus IRES RNA-Induced Changes in the

Conformation of the 40S Ribosomal SubunitScience. 2003 291 1959-1962

Сдвиг рамки считывания(frame-shift)

Сдвиг рамки считывания(frame-shift)

После остановки на UAG-кодоне рибосома не

терминирует, а сдвигается на 1 нуклеотид в 5’-сторону

Частота сдвига рамки считывания около 5%

Механизмы деградации «неправильных» мРНК в

эукариотах

Механизмы деградации «неправильных» мРНК в

эукариотах

Транспортно-матричная РНК (тмРНК)

Транспортно-матричная РНК (тмРНК)

тмРНК связывается с пустым А-участком рибосомы, выполняя функции как тРНК, там и мРНК.

Содержит стоп-кодон и кодирует сигнальный пептид, делающий белок мишенью для протеазы.

КонецКонец