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

Podobné dokumenty
Exprese genetické informace

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

Exprese genetické informace

Genetický kód. Jakmile vznikne funkční mrna, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu.

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Translace (druhý krok genové exprese)

Aminokyseliny, struktura a vlastnosti bílkovin. doc. Jana Novotná 2 LF UK Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

Aminokyseliny. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín. Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití

Obecná struktura a-aminokyselin

Molekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA

PROTEINY. Biochemický ústav LF MU (H.P.)

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Bílkoviny - proteiny

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

Exprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie DNA RNA proteinu transkripce DNA mrna translace proteosyntéza

Přípravný kurz z biologie MUDr. Jana Kolářová, CSc. témata 1 Mgr. Kateřina Caltová témata 3-5 doc. PharmDr. Emil Rudolf, Ph.D materiály k

Molekulární genetika (Molekulární základy dědičnosti)

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Translace, techniky práce s DNA

Schéma průběhu transkripce

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

Bílkoviny a rostlinná buňka

2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:

Molekulární základy dědičnosti

B5, 2007/2008, I. Literák

Molekulární základy dědičnosti

Struktura nukleových kyselin Vlastnosti genetického materiálu

Svět RNA a proteinů REGULACE TRANSLACE. Požadavky kladené na funkční translaci

Virtuální svět genetiky 1. Translace

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Centrální dogma molekulární biologie

Tomáš Oberhuber. Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

jedné aminokyseliny v molekule jednoho z polypeptidů hemoglobinu

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti URČOVÁNÍ PRIMÁRNÍ STRUKTURY BÍLKOVIN

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

Molekulárn. rní genetika


Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

Regulace translace REGULACE TRANSLACE LOKALIZACE BÍLKOVIN V BUŇCE. 4. Lokalizace bílkovin v buňce. 1. Translační aparát. 2.

Syntéza a postranskripční úpravy RNA

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

Biológia. Prednášky - zimný semester Ročník - Magisterské štúdium

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Struktura a funkce biomakromolekul

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Základy molekulární a buněčné biologie. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

REGULACE TRANSLACE. Regulace translace INICIACE TRANSLACE. 1. Translační aparát ribosomální podjednotky. 2. translace- iniciace

Biologie 4, 2014/2015, I. Literák. pralesnička drobná Dendrobates pumilio Kostarika, 2004 GEN PROTEIN

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

ÚVOD DO BIOCHEMIE. Dělení : 1)Popisná = složení org., struktura a vlastnosti látek 2)Dynamická = energetické změny

Bílkoviny a nukleové kyseliny

BÍLKOVINY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

6) Transkripce. Bakteriální RNA-polymeráza katalyzuje transkripci všech uvedených typů primárních transkriptů (na rozdíl od eukaryot).

Eva Benešová. Genetika

Molekulární biofyzika

Biologie 4, 2015/2016, I. Literák. pralesnička drobná Dendrobates pumilio Kostarika, 2004 GEN PROTEIN

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Odvětví genetiky zkoumající strukturu a funkci genů na molekulární úrovni

Kontrola genové exprese

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Vztah struktury a funkce nukleových kyselin. Replikace, transkripce

DUM č. 11 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

Translace - překlad genetické informace

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Základy biochemie KBC / BCH. Biosyntéza proteinů. Inovace studia biochemie prostřednictvím e-learningu CZ / /0407

Molekulární základ dědičnosti

Nukleové kyseliny. DeoxyriboNucleic li Acid

Nukleové kyseliny (polynukleotidy) Nukleové kyseliny a nadmolekulové komplexy polynukleotidů buněčných struktur

Molekulární mechanismy řídící expresi proteinů

b) Jak se změní sekvence aminokyselin v polypeptidu, pokud dojde v pozici 23 k záměně bázového páru GC za TA (bodová mutace) a s jakými následky?

REGULACE TRANSLACE. 1. Translační aparát TRANSLAČNÍ APARÁT. 1. Translační aparát iniciační faktory

Metabolizmus aminokyselin II

Vazebné interakce protein s DNA

CHEMICKÉ SLOŽENÍ BAKTERIÁLNÍ BUŇKY. Sloučeniny: Nízkomolekulární: aminokyseliny, monosacharidy, oligosacharidy, hexosaminy, nukleotidy, voda

Molekulární biofyzika

Nukleové kyseliny a nadmolekulové komplexy polynukleotidů buněčných struktur

BÍLKOVINY R 2. sféroproteiny (globulární bílkoviny): - rozpustné ve vodě, globulární struktura - odlišné funkce (zásobní, protilátky, enzymy,...

Lesnická genetika. Dušan Gömöry, Roman Longauer

přepis genetické informace z DNA do RNA, při které DNA slouží jako matrice pro syntézu RNA. Reakci katalyzuje RNA-polymeráza (transkriptáza)

REALIZACE GENETICKÉ INFORMACE. transkripce, posttranskripční modifikace, translace, posttranslační modifikace

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

MOLEKULÁRNÍ ZÁKLADY DĚDIČNOSTI

Genetika. Genetika. Nauka o dědid. dičnosti a proměnlivosti. molekulárn. rní buněk organismů populací

Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Struktura a funkce nukleových kyselin

Nukleové kyseliny. Nukleové kyseliny. Genetická informace. Gen a genom. Složení nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie

Biologie I. Buňka II. Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Biosyntéza nukleových kyselin. VY_32_INOVACE_Ch0219.

Garant předmětu GEN: prof. Ing. Jindřich Čítek, CSc. Garant předmětu GEN1: prof. Ing. Václav Řehout, CSc.

-nukleové kyseliny jsou makromolekulární látky, jejichž základní stavební jednotkou je nukleotid každý nukleotid vzniká spojením:

PEPTIDY, BÍLKOVINY. Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Transkript:

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

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

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

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

Peptidy (oligopeptidy) - tetra, okto, dekapeptidy Bílkoviny (proteiny) - tisíce, bílkovina = stovky až tisíce AK (běžně 300 AK), mol.hm.10 000-50 000 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

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

1) Primární konformace aminokyseliny

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

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

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

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

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

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

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

2. ELONGACE - RNA-polymeráza se posunuje podél molekuly DNA - vzniká vlákno RNA v orientaci 5 3 3. 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

DNA je transkribována enzymem RNA-polymerázou Animace transkripce: http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072835125/student_view0/animations.ht ml# http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp12/12 02001.html Espero Publishing, s.r.o.

POSTTRANSKRIPČNÍ ÚPRAVA RNA mrna Prokaryonta - přímo translace Eukaryonta: pre-mrna mrna (RNA processing) Animace splicingu: http://bcs.whfreeman.com/th elifewire/content/chp14/1402 001.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 100-200 adenosinnukleotidů) na 3 konec Důvody 2 a 3: - ochrana před účinkem nukleáz - umožňuje přechod z jádra do cytoplazmy - nutné pro rozpoznání ribozomem

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 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)

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

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

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

polysom - řetízek ribosomů, na nichž probíhá translace proteinů (prokaryonta i eukaryonta) Animace poloysomu: http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/molecularbiology/polyribosomes.html -

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

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)

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: -http://www.biostudio.com/demo_freeman_protein_synthesis.htm -http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp12/1202003.html - http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072835125/student_view0/animations.html#

SCHÉMA GEN. EXPRESE

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)