Translacija Part 2

MEHANIZAM TRANSLACIJE

Opšti pregled translacije

Kod prokariota spregnuta sa transkripcijom

Kod eukariota prostorno, i vremenski, odvojena

Zrela iRNK iz nukleusa izlazi u citoplazmu

iRNK se čita u 5´-3´ smeru, nukleotidi se čitaju u grupama po 3-kodoni

Translacijom se “prevodi” deo iRNK od START kodona do STOP kodona-otvoreni okvir čitanja (ORF, eng. Open Reading Frame)

Ribozomi su vezani na iRNK na svakih 80 nukleotida-polizomi (poliribozomi)

Opšti pregled translacije

Osnovna hemijska reakcija: formiranje peptidne veze između –COOH grupe rastućeg lanca i –NH2 grupe nove aminokiseline

Reakcija energetski favorizovana zbog peptidil-tRNK kompleksa

Inicijacija translacije kod prokariota

Udruživanje ribozoma, tRNK, iRNK, uz pomoć faktora inicijacije translacije, u cilju otpočinjanja translacije

Kod prokariota:

2 tRNK specifične za metionim: inicijatorska i tRNK koja se koristi u elongaciji

Inicijatorska tRNK veže met, i on se zatim formiluje (Met-tRNK formil transferaza, specifično prepoznaje inicijatorsku tRNK)

fMet-tRNKfmet prepoznaje START kodon (AUG ili GUG)

Met-tRNKmet prepoznaje unutrašnje AUG kodone

Još za vreme translacije formil grupa se uklanja sa prvog metionina (deformilaza) i uklanjanje metionina (aminopeptidaza)


Faktori inicijacije: IF1, IF2 i IF3.

IF1-vezuje se za malu subjedinicu za buduće A mesto

Onemogućava vezivanje acil-tRNK

Vezuje za sebe IF2

IF2-učestvuje u vezivanju inicijatorske tRNK za

nekompletno P mesto na maloj subjedinici, ima GTP-

aznu aktivnost

IF3-vezuje se za malu subjedinicu za buduće E mesto

Učestvuje u disocijaciji ribozoma na subjedinice

Stabilizuje slobodnu malu subjedinicu ribozoma (utiče na

učestalost ciklusa translacije)

Inicijacija translacije kod

prokariota 30S inicijacioni kompleks:

Mala subjedinica ribozoma

iRNK

IF1, IF3

Kompleks IF2*GTP*fMet-tRNKfmet

Šajn-Dalgarnova sekvenca ili mesto vezivanja ribozoma (RBS, eng. Ribosome Binding Site)-

Sekvenca na iRNK komplementarna 3‘ kraju 16S rRNK

10ak nukleotida uzvodno od START kodona

Omogućava da se START kodon nađe u budućem P mestu


Vezivanje fMet-tRNKfmet za START kodon dovodi do

Disocijacije IF3, a što omogućava

Vezivanje 50S subjedinice za inicijacioni kompleks, a što je praćeno

Hidrolizom GTP do GDP, zatim, oslobađanjem IF1 i IF2 sa ribozoma

Nastaje 70S inicijacioni kompleks koji može da otpočne sintezu polipeptidnog lanca

Policistronske iRNK

RBS se nalazi ispred svakog ORF-a

Inicijacija translacije kod eukariota

Preko 30 proteinskih faktora učestvuje

Bitno se razlikuje u odnosu na prokariote:

1. START kodon je samo AUG

2. Iako postoji posebna inicijaciona tRNK, met nikad nije formilovan

3. Mala subjedinica ribozoma uvek prvo veže Met-tRNKi

met, a tek onda iRNK (kod prokariota redosled nije bitan)

4. Način vezivanja male subjedinice za iRNK

5. Način pronalaženja START kodona


eIF1, 1A, 3 i 5 vezuju se za 40S subjedinicu

Blokiraju buduće A mesto (kao IF1)

Sprečavaju vezivanje 50S subjedinice (kao IF3)

eIF2 regrutuje Met-tRNKimet

kompleks eIF2*GTP*Met-tRNKimet se vezuje za malu

subjedinicu i formira se 43S preinicijacioni kompleks

koji se vezuje za 5‘ kapu iRNK (uz pomoć eIF4E, 4G i

4A koji su se prethodno asocirali sa iRNK)

Kompleks klizi po iRNK do prvog AUG kodona, gde

se vezuje kodon-antikodon interakcijom



Sparivanje kodon-antikodon dovodi do hidrolize GTP-a do GDP i oslobađanje faktora eIF2, a zatim 1, 3 i 5 sa ribozoma

Vezuje se zatim velika subjedinica, oslobađaju se preostali faktori i formira 80S inicijacioni kompleks, spreman da započne translaciju

U toku translacije iRNK eukariota imaju kružan oblik, usled interakcije faktora vezanih za 5’ kapu i poliA rep

Efikasna reinicijacija translacije i reciklaža ribozoma


Elongacija translacije

Konzervisan proces u smislu mehanizma i

elongacionih faktora između prokariota i eukariota

Elongacija se vrši u 3 koraka:

1. Vezivanje acilovane tRNK za A mesto

2. Transpeptidacija

3. Translokacija

1. Vezivanje acilovane tRNK u A mesto

Uz faktor EF-T (EF-Ts i EF-Tu), odnosno eEF1

Gradi se kompleks EF-Tu*GTP*acilovana tRNK

EF-Tu maskira aminokiselinu i nema formiranja peptidne veze dok on ne disosuje

Acilovana tRNK se postavi u A mesto, i zatim

GTP hidrolizuje u GDP

EF-Tu*GDP kompleks se oslobađa sa ribozoma

GTPazna aktivnost EF-Tu bitna za tačnost translacije:

Samo ako se za A mesto vezala ispravna acilovana tRNK, EF-Tu ostvaruje vezu sa centrom za vezivanje faktora i dešava se hidroliza GTP-a

EF-Tu*GTP kompleks se regeneriše pomoću EF-Ts

1. Vezivanje acilovane tRNK u A mesto

Nakon oslobađanja EF-Tu, acilovana tRNK rotira i 3’ kraj sa aminokiselinom se smešta u peptidil-transferazni centar-AKOMODACIJA

Prostorno se omogućava formiranje peptidne veze

Akomodacija, takođe, utiče na tačnost traslacije (nepravilno sparena tRNK će disosovati sa ribozoma u procesu akomodacije)

2. Transpeptidacija

Uspostavljanje peptidne veze između -COOH

grupe peptida iz P mesta i –NH2 grupe

aminokiseline iz A mesta

Katalizuje enzim peptidil transferaza, ribozim-

velika rRNK!

3. Translokacija

Ribozom se pomera za 3 nukleotida duž iRNK

Hidroliza GTP-a daje energiju za translokaciju

Translokacija se dešava u 2 koraka:

U velikoj subjedinici usled formiranja peptidne veze: A/P i P/E mesto

U maloj subjedinici, posredovana EF-G faktorom, uz hidrolizu GTP-a

Terminacija translacije

STOP kodone prepoznaju terminacioni faktori u A mestu:

RF1 prepoznaje UAA i UAG

RF2 prepoznaje UAA i UGA

RF1 i RF2 imaju peptidni antikodon od 3 aminokiseline (SPF)

Stimuliše se hidroliza estarske veze između peptida i tRNK u P mestu, peptid se oslobađa u citoplazmu

RF3 vezuje GDP/GTP, ima GTP-aznu aktivnost i stimuliše disocijaciju RF1 i RF2 sa ribozoma nakon oslobađanja polipeptidnog lanca



Deacilovane tRNK u P i E mestu oslobađaju se

pomoću faktora za recikliranje ribozoma (RRF, eng.

Ribosome Recycling Factor)

RRF se vezuje u A mesto i regrutuje EF-G

Stimuliše se oslobađanje deacilovanih tRNK iz P i E

mesta

Oslobađa se iRNK, uz pomoć IF3 koji stabilizuje

malu subjedinicu


Recikliranje ribozoma

Tačnost translacije

Aktivacija AK-jedna greška u 104

Kodon-antikodon interakcija-jedna greška u 104:

1. 16S rRNK pomocu 2 adenina interaguje sa kodonom

(1. i 2. nukleotid kodona) sparenim sa antikodonom

preko malog žljeba, samo kad su ispravno spareni

2. GTP-azna aktivnost EF-Tu zavisi od interakcije kodon-

antikodon

3. Akomodacija

4. Kodon kao alosterični faktor

Savijanje proteina u nativnu konformaciju

Proteini pratioci ili molekularni šaperoni

1. Sprečavaju neželjenu agregaciju proteina i

obezbeđuju ispravno formiranje nativne konformacije

2. Obezbeđuju transport proteina kroz membrane

3. Obezbeđuju formiranje oligomera

4. Dovode od deagregacije i odvijanja agregiranih

proteina i njihovo ponovno savijanje

5. Omogućava degradaciju nepovratno denaturisanih

proteina

Posttranslacione kovalentne modifikacije proteina

1. Najčešće-uklanjanje vodećeg metionina

2. Ograničena proteoliza (aktivacija proteina)-

digestivni enzimi

3. Uklanjanje signalnih proteina (transmembranski i

sekretorni proteini)

4. Hidroliza poliproteina (peptidni hormoni)

5. Kovalentne modifikacije bočnih grupa-brzi

odgovori ćelija na signale

Documents

Translacija Part 2