Bílkoviny a rostlinná buňka

Transkript

1 Bílkoviny a rostlinná buňka Bílkoviny Rostliny --- kontinuální diferenciace vytváření orgánů: - mitotická dělení -zvětšování buněk a tvorba buněčné stěny syntéza bílkovin --- fotosyntéza syntéza bílkovin

2 Bílkoviny Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace

3 Bílkoviny DNA RNA bílkoviny Jen 3-10% celkové RNA tvoří mrna Zbytek nekódující RNA mrna v cytosolu není vždy ihned přepisována translační regulace genové exprese 1. Centrální dogma

4 Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 2. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace 2. Translační aparát RNA: mrna, trna, rrna, Bílkoviny: ribosomální mrna vazebné regulační (translační faktory) enzymy Aminokyseliny Energetika - ATP

5 2. Translační aparát RNA fyzikálně chemické vlastnosti samouspořádávání RNA molekul do kompaktních partikulí sekundární struktura RNA, soubor krátkých úseků dvoušroubovic na základě komplementárního párování (trna) terciární uspořádání: izolovaná rrna vytváří kompaktní partikule 16S po přidání Mg iontů a spermidinu vznikají 40S partikule mrna a rrna vázány na bílkoviny 2.translační aparát samouspořádávání RNA

6 2. translační aparát- mrna cesta od pre-mrna ke zralé molekule mrna 2. translační aparát - mrna a mrna-vazebné bílkoviny

7 2. translační aparát - trna sestřih a výměna nukleotidů 2. translační aparát - trna konečná funkční podoba

8 2. translační aparát rrna, ribosomální bílkoviny a ribosomy Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace

9 3. translace RNA: mrna, trna, rrna, Bílkoviny: ribosomální mrna vazebné regulační (translační faktory) enzymy Aminokyseliny Energetika ATP mrna čtena z 5 na 3 konec Translace má 3 fáze: iniciace, elongace a terminace Iniciace je klíčovým procesem 3. translace Iniciace translace probíhá v 7 stupních: 1. Aktivace aminokyselin 2. Vytvoření ternárního komplexu 3. Vytvoření preiniciačního komplexu 4. Vazba iniciačních faktorů na čepičku mrna 5. Napojení preiniciačního komplexu na čepičku mrna 6. Preiniciační komplex scanuje mrna až po AUG kodón 7. Interakce 5 a 3 konce mrna

10 3. translace aktivace aminokyselin 3. translace ternární komplex preiniciační komplex

11 3. translace vazba iniciačních faktorů na čepičku mrna 3.translace - scanování preiniačním komplexem k AUG

12 3.translace- interakce 5 a 3 konce mrna 3. translace Elongace: Postupné přidávání aminokyselin k rostoucímu řetězci bílkovin Využívání 3 míst na ribosomu (P= peptidyl mrna-vazebné místo A = aminoacyl-trna E = exit Ribosom přečte první kodón, posune se a uvolní AUG pro navázání dalšího ribosomu Postupným navazováním ribosomů se vytváří polysomy

13 3. translace funkční ribosom 3. Translace - elongace 1

14 3. Translace elongace Translace - polysomy

15 3. translace - terminace Ukončení translace stop kodóny: UAA UAG UGA Nezbytná přítomnost uvolňovacích faktorů RF1 RF2 RF3 RF1 rozezná UAA a UAG 3. Translace - terminace

16 3. Translace -terminace Nascentní bílkovina v endoplasmatickém retikulu: Postranslační modifikace Prostorové uspořádávání Oligomerizace Třídění Bílkoviny v endoplasmatickém retikulu napojeny na chaperony: Zvyšují rychlost získávání konečné podoby Udržují bílkovinu v kompetentním stavu Zabraňují nežádoucím interakcím Stabilizují bílkoviny Úloha chaperonů

17 Uspořádávání nascentních proteinů

18 Regulace translace, samouspořádávání AMI Samouspořádávání bílkovin: tvorba sekundárních struktur

19

20

21

22 Calcium-binding protein Nucleic acids-binding Transcription faktor

23 Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace 4. posttranslační modifikace nejrozšířenější typy modifikací: glykosylace fosforylace methylace hydrozylace acylace ubiquitinace (modifikace kovalentně navázaným peptidem tvořeným 76 aminokyselinami) glykosylace = polypeptid + glykan = glykoprotein N-glykosylace O-glykosylace

24 4. Posttranslační modifikace: N-glykosylace I 4. Postranslační modifikace: N-glykosylace II

25 4. Postranslační modifikace: N-glykosylace Asn X Ser/Thr: napojení oligosacharidového řetězce na nascentní bílkovinu 1. stupeň glykosylace na ER, 2. stupeň v Golgi 2. stupeň = konečná podoba: manozové nebo komplexní typy Komplexní typy: fukozy, xylozy, (ne kyselinu sialovou) N-glykoproteiny funkčně patří mezi bílkoviny: stěnové receptorové sekreční (rozpoznávácí?) lektiny 4. Posttranslační modifikace: O-glykosylace fosforylace O-glykosylace a fosforylace: Ser/Tre/Tyr Vratné, rychlé, funkční modifikace (př. RNA- polymeráza)

26 Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace

27 Nascentní bílkoviny Ko-translační modifikace bílkovin Získání translokační kompetence kompetence udělena: ko-translační N-glykosylací skládáním polypeptidu tvorbou disulfidických vazeb vytvářením oligomerů odstraněním signální sekvence 5. Lokalizace v buňce

28 5. Lokalizace v buňce buňka má až 30 kompártmentů a dvě organely Nascentní bílkoviny v ER nesou si informaci o svém osudu zůstanou v ER transportovány dál rozloží se Bílkovina má 1 a více zaváděcích signálů a specifických domén v primární sekvenci aminokyselin a ty reagují s receptory a tím zprostřetkována finální lokalizace Typy bílkovin: integrální membránové součástí kompártmentů Sekreční ( stěnové, vakuolární, extracelulární) 5. Lokalizace v buňce Nascentní bílkovina v endoplasmatickém retikulu Postranslační modifikace Sekundární a terciární uspořádávání (disulfid izomeráza) Oligomerace Třídění Lokalizace Chaperony: udržují bílkovinu v kompetentním stavu zabraňují nežádoucím interakcím stabilizují bílkoviny zvyšují rychlost s jakou bílkoviny získávají konečnou podobu

29 5. Lokalizace v buňce: transport membránou 5. Lokalizace v buňce: úloha SRP

30 5. Lokalizace v buňce: úloha SRP 5. Lokalizace v buňce: transport do mitochondrie

31 Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace 6. Degradace = ubiquitinace ubiquitinace (modifikace kovalentně navázaným peptidem tvořeným 76 aminokyselinami) Komplex enzymů: E1 = ubiquitin aktivační E2 = ubiquitin konjugační E3 = ubiquitin ligační protein s degradačním signálem rozpoznán E3 dvěma kroky navázán ubiquitin na protein pro degradaci nutno navázat 4 ubiquitiny translokace proteinu na místo degradace ubiquitiny uvolněny protein degradován

32 Bílkoviny 1. Centrální dogma 2.Translační aparát 3.Translace 4. Posttranslační modifikace 5.Lokalizace v buňce 6.Degradace