Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Proteiny Genová exprese. 2013 Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D."

Drahomíra Fišerová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Proteiny Genová exprese 2013 Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

2 Bílkoviny (proteiny), 15% 1g = 17 kj Monomer = aminokyseliny aminová skupina karboxylová skupina α -uhlík postranní řetězec Znát obecný vzorec aminokyseliny

3 20 standardních proteinogenních aminokyselin 10 jich je esenciálních (člověk nemůže syntetizovat, musí je přijímat potravou) Esenciální Neesenciální Isoleucin (Ile, I) Alanin (Ala, A) Leucin (Leu, L) Asparagin (Asn, N) Lysin (Lys, K) Aspartat (Asp, D) Methionin (Met, M) Cystein (Cys, C) Fenylalanin (Phe, F) Glutamát (Glu, E) Threonin (Thr, T) Glutamin (Gln, Q) Tryptophan (Trp, W) Glycin (Gly, G) Valin (Val, V) Prolin (Pro, P) Arginin (Arg, R)* Serin (Ser, S) Histidin (His, H)* Tyrosin (Tyr, Y) (*) esenciální jen v určitých případech, cysteine, tyrosine, arginine semiesenciální pro děti

4 Aminokyseliny jsou spojovány peptidovou vazbou (uvolňuje se voda = kondenzace) za vzniku peptidového řetězce. Pořadí AK se zapisuje od N konce. aminokyselina 1 aminokyselina 2 (aminový, N konec) (karboxylový, C konec) peptidová vazba

5 Peptidy (oligopeptidy) - tetra, okto, dekapeptidy Bílkoviny (proteiny) - tisíce, bílkovina = stovky až tisíce AK (běžně 300 AK), mol.hm kda - fibrilární - globulární Nadmolekulární komplex - více molekul proteinů (př. aktinový helix, trojitý helix kolagenu), nebo spojení proteinů s jinými molekulami (ribozom - 55 molekul proteinů a 3 RNA) ribozom aktin velká podjednotka malá podjednotka kolagen

6 Konformace Prostorové uspořádání peptid. řetězce, je určená silami uvnitř molekuly: postranní řetězce - hydrofóbní uvnitř, hydrofilní vně vodíkové můstky - mezi peptid. vazbami a postranními řetězci disulfidické můstky - mezi SH skupinami cysteinů Typy konformace: primární struktura - zastoupení a pořadí (sekvence) aminokyselin sekundární struktura - uspořádání polypeptidového řetězce: α-helix - šroubovicové uspořádání stabilizováné H můstky β-skládaný list - úseky řetězce vedle sebe spojené H můstky terciární struktura - prostorové uspořádání celého řetězce kvarterní struktura - prostorové uspořádání podjednotek (více polypeptidových řetězců vázaných nekovalentními vazbami) Umět nakreslit (popsat) jednotlivé konformace

7 1) Primární konformace aminokyseliny

8 2) Sekundární konformace α-helix vodíkové můstky mezi aminokyselinami β skládaný list

9 3) Terciární konformace 4) Kvarterní konformace hemová skupina hemová skupina polypeptid

10 Denaturace porušení struktury (kvarterní až sekundární konformace) proteinu vlivem stresu (teplota, kyselé či alkal. ph, těžké kovy), enzymy ztrácí svoji katalitickou aktivitu (substrát se nemůže vázat na aktivní místo) Aktivní místo Porušení aktivního místa denaturace Před denaturací Po denaturaci

11 Funkce bílkovin stavební (strukturní) - součást buněčných struktur bílkoviny - komponenty cytoskeletu, bakteriální bičíky bílkoviny + NK - chromosomy, ribosomy bílkoviny + fosfolipidy - biomembrány bílkoviny + polysacharidy - buněčná stěna, extracelulární matrix enzymatická - globulární bílkoviny, urychlují chemické reakce informační - regulují buněčné procesy a mezibuněčné vztahy signály - přenášejí informaci zakódovanou do primární struktury bílkovin (např. hormony, imunoglobuliny, regulátory genové aktivity - represory) receptory - přijímají a transformují signály, jsou vázané na biomembránách energetická transportní

12 EXPRESE GENETICKÉ INFORMACE CENTRÁLNÍ DOGMA MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE DNA RNA PROTEIN 1. stupeň: TRANSKRIPCE DNA mrna (v jádře) POSTRANSKRIPČNÍ ÚPRAVA 2. stupeň: TRANSLACE RNA PROTEIN (v cytoplazmě na ribozomech) POSTRANSLAČNÍ ÚPRAVA

13 TRANSKRIPCE Transkripce = přepis z DNA do mrna - probíhá v jádře (u eukaryot) nebo v cytoplazmě (u prokaryot) Transkripční jednotka = úsek DNA pro transkripci promotor - sekvence DNA (40 bp) pro navázání RNApolymerázy sekvence strukturního genu terminátor 1. INICIACE - po navázání RNA-polymerázy na promotor se rozvinou oba řetězce DNA - od místa startu (1. přístupného nukleotidu) na matricovém vláknu DNA se přiřazují RNA nukleotidy

14 Eukaryota gen složený z exonů a intronů Prokaryota jednoduchý gen bez intronů

15 2. ELONGACE - RNA-polymeráza se posunuje podél molekuly DNA - vzniká vlákno RNA v orientaci TERMINACE - terminátor - sekvence DNA, která je signálem pro oddělení RNA polymerázy od DNA REVERZNÍ TRANSKRIPCE... RNA DNA - pomocí reverzní transkriptázy (RNA- závislé DNA-polymerázy) - u retrovirů

16 DNA je transkribována enzymem RNA-polymerázou Animace transkripce: ml# html Espero Publishing, s.r.o.

17 POSTTRANSKRIPČNÍ ÚPRAVA RNA mrna Prokaryonta - přímo translace Eukaryonta: pre-mrna mrna (RNA processing) Animace splicingu: elifewire/content/chp14/ html 1. vystřižení intronů (nekódující sekvence genu) pomoci enzymu ribozym endonukleáza a spojení exonů (kódující sekvence genu) 2. vznik čepičky - navázání 7-metylguanozinu na 5 konec 3. vznik polya přívěsku (polyadenylace) - připojení adenosinnukleotidů) na 3 konec Důvody 2 a 3: - ochrana před účinkem nukleáz - umožňuje přechod z jádra do cytoplazmy - nutné pro rozpoznání ribozomem

18 rrna pre-rrna rrna - syntéza v jadérku trna pre-trna trna - syntéza v jadérku odstranění zaváděcí sekvence chemické modifikace (metylace) bazí vystřižení intronů přidání trojice nukleotidů CCA (u funkčních molekul trna)

TRANSLACE (proteosyntéza) Translace = překlad z jazyka nukleotidů (4-písmenná abeceda) do jazyka AK (20-písmenná abeceda) - probíhá v cytoplazmě na ribosomech

19 TRANSLACE (proteosyntéza) Translace = překlad z jazyka nukleotidů (4-písmenná abeceda) do jazyka AK (20-písmenná abeceda) - probíhá v cytoplazmě na ribosomech GENETICKÝ KÓD genetický kód je univerzální (stejný u všech organismů) - kombinace tří nukleotidů (triplet nukleotidů v mrna, kodon) kóduje 1 AK (64 variant, 61 pro AK)

20 PROTEOSYNTETICKÝ APARÁT mrna ribosomy - místa syntézy proteinů trna - řadí AK podle tripletů volné AK ATP (zdroj energie) řada enzymů a tzv. pomocných faktorů mrna Prokaryonta: - nese informaci pro několik polypeptidů operon = skupina genů přepisovaných do 1 molekuly RNA Eukaryonta: - nese informaci 1 genu

21 RIBOSOMY - tělíska z rrna a bílkoviny (1:1) - v cytoplazmě prokaryontů i eukaryontů - v matrix mitochondrií a stromatu chloroplastů - volné nebo vázané na membrány (ER, vnější memb. jader. obalu) - - velikost v Svedbergových sedimentačních jednotkách Prokaryonta (+ mitochondrie a chloroplasty) Eukaryonta Celý ribosom 70 S 80 S Větší podjednotka 50 S 60 S Menší podjednotka 30 S 40 S Umět nakreslit (popsat) ribosom

22 Vazebná místa pro RNA na ribosomu 4 specifická vazebná místa: - místo pro vazbu mrna - A (aminoacyl) - vazba trna s AK (aminoacyl-trna) - P (peptidyl) - vazba peptidyl-trna - E (exit) místo, kde t-rna opouští ribosom

23 polysom - řetízek ribosomů, na nichž probíhá translace proteinů (prokaryonta i eukaryonta) Animace poloysomu: -

24 trna jetelový trojlístek rameno antikodonové (antikodon = 3 nukleotidy, komplementární ke kodonu na mrna) rameno aminokyselinové (každá trna nese jinou aminokyselinu)

25 PRŮBĚH TRANSLACE 1. INICIACE - připojení iniciačních faktorů na menší podjednotku ribosomu - vazba iniciační trna (eubakterie - trna f-met(formylmethionin), archea a eukaryota - trna met (methionin) na menší podjednotku ribosomu) - vazba mrna na menší podjednotku ribosomu - připojení větší podjednotky ribosomu vznik translačního komplexu - energie z GTP (GTP GDP)

26 2. ELONGACE - na startovací kodon mrna se váže antikodon trna a další trna (A místo P místo E místo) - nutné elongační faktory - energie z GTP - spojování AK je katalyzováno RNA s enzymovou aktivitou (=ribozym) 3. TERMINACE - elongace končí dosažením stop kodonu (UAG, UAA, UGA), které jsou rozeznávány terminačnímí faktory (proteiny, uvolňovací faktory), které se na tyto stop kodony váží - oddělení polypeptidu - rozpad translačního komplexu Animation of translation:

27 SCHÉMA GEN. EXPRESE

28 POSTTRANSLAČNÍ MODIFIKACE PROTEINŮ - posttranslační modifikace - kotranslační modifikace (začíná již během translace) K zajištění biologické funkčnosti polypeptidů: odštěpení AK, vyštěpení peptidů chemické modifikace AK (metylace, fosforylace) deformylace (odstranění formylové skupiny z methioninu) tvorba disulfidových můstků připojení cukerných zbytků (glykoproteiny) odstranění signálních sekvencí vznik SEK., TERC. a KVART. STRUKTURY Probíhá: - spontánně - asistovanou autoagregací pomocí chaperonů (proteiny, vážou se na některé funkční skupiny proteinů, nedovolí vznik nežádoucích vazeb, např. Hsp heat shock proteins)

Podobné dokumenty

Exprese genetické informace

Exprese genetické informace Stavební kameny nukleových kyselin Nukleotidy = báze + cukr + fosfát BÁZE FOSFÁT Nukleosid = báze + cukr CUKR Báze Cyklické sloučeniny obsahující dusík puriny nebo pyrimidiny