Translace (druhý krok genové exprese)

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

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

Exprese genetické informace

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

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

Exprese genetické informace

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Struktura a funkce nukleových kyselin

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

Metabolismus proteinů a aminokyselin

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

Bílkoviny a rostlinná buňka

Schéma průběhu transkripce

Molekulární genetika (Molekulární základy dědičnosti)

jedné aminokyseliny v molekule jednoho z polypeptidů hemoglobinu

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

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

Obecná struktura a-aminokyselin

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?

Centrální dogma molekulární biologie

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

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

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Hemoglobin a jemu podobní... Studijní materiál. Jan Komárek

Virtuální svět genetiky 1. Translace

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

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

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

Studijní materiály pro bioinformatickou část ViBuChu. úloha II. Jan Komárek, Gabriel Demo

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

Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Nukleové kyseliny. DeoxyriboNucleic li Acid

Bílkoviny - proteiny

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

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

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

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

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

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

Bílkoviny a nukleové kyseliny

Vysvětlivky ke kombinované nomenklatuře Evropské unie (2015/C 143/04)

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Nukleové kyseliny. obecný přehled

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Struktura nukleových kyselin Vlastnosti genetického materiálu

Názvosloví substitučních derivátů karboxylových kyselin

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

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

6. Nukleové kyseliny

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

Jsme tak odlišní. Co nás spojuje..? Nukleové kyseliny

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

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Proteiny ve sportu Diplomová práce

aminokyseliny a proteiny


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

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus mikroorganismů

Eva Benešová. Genetika

Seznam použitých zkratek (v abecedním pořadí)

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

NUKLEOVÉ KYSELINY. Složení nukleových kyselin. Typy nukleových kyselin:

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

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

Bílkoviny/proteiny: co jsou zač a co se s nimi v těle děje

Odvětví genetiky zkoumající strukturu a funkci genů na molekulární úrovni

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

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

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

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

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE PROKARYOT

NEMEMBRÁNOVÉ ORGANELY. Ribosomy Centrioly (jadérko) Cytoskelet: aktinová filamenta (mikrofilamenta) intermediární filamenta mikrotubuly

Regulace translace REGULACE TRANSLACE BÍLKOVINY A JEJICH POSTTRANSLAČNÍ MODIFIKACE. Bílkoviny - aminokyseliny. 1. Translační aparát. 2.

Struktura, chemické a biologické vlastnosti aminokyselin, peptidů a proteinů

Metabolizmus aminokyselin II

NUTRACEUTIKA PROTEINY

Nukleosidy, nukleotidy, nukleové kyseliny, genetická informace

Molekulární mechanismy řídící expresi proteinů

Nukleové kyseliny Milan Haminger BiGy Brno 2017

Syntéza a postranskripční úpravy RNA

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

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

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

Polysacharidy. monosacharidy disacharidy stravitelné PS nestravitelné PS (vláknina) neškrobové PS resistentní škroby Potravinové zdroje

Transkript:

Translace (druhý krok genové exprese) Od RN k proteinu Milada Roštejnská Helena Klímová 1

enetický kód trn minoacyl-trn-synthetasa Translace probíhá na ribosomech Iniciace translace Elongace translace (prodlužování řetězce) Terminace translace Použitá literatura

enetický kód Jakmile vznikne funkční mrn, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu. Pravidla, kterými se řídí prostřednictvím mrn přenos z nukleotidové sekvence DN do aminokyselinové sekvence, jsou definovaná jako ENETIKÝ KÓD. Sekvence nukleotidů mrn je čtena po trojicích. mrn kodon Každá skupina tří nukletidů se nazývá kodon.

enetický kód Dohromady Lze vytvořit 64 (4 3 ) kombinací trojic nukleotidů. Některé aminokyselině přísluší i několik tripletů, ale naopak jednomu tripletu přísluší nanejvýš jedna aminokyselina. V genetickém kódu platí konvence, že 5'-konec nukleotidové sekvence mrn je zapisován vlevo! 5' mrn 3' enetický kód je téměř univerzální pro všechny organismy.

enetický kód V principu může být mrn překládána ve všech třech čtecích rámcích podle toho, u kterého nukleotidu translace začne. Thr Val mrn 5' ln rg Pro 3' mrn Ser ly 3' 5' ys ln Leu mrn 5' 3' Leu Val Ser Lys la Stop kodon však jen v jednom čtecím rámci vzniká požadovaný protein.

Druhý nukleotid fenyalanin serin tyrosin cystein fenyalanin leucin serin serin tyrosin stop kodon cystein stop kodon leucin serin stop kodon tryptofan leucin prolin histidin arginin leucin leucin prolin prolin histidin glutamin arginin arginin První nukleotid leucin isoleucin prolin threonin glutamin asparagin arginin serin Třetí nukleotid isoleucin isoleucin threonin threonin asparagin lysin serin arginin methionin threonin lysin arginin valin alanin kyselina asparagová glycin valin valin alanin alanin kyselina asparagová kyselina glutamová glycin glycin valin alanin kyselina glutamová glycin Tab. 1 enetický kód

trn Kodony v mrn nerozpoznávají přímo aminokyseliny, které specifikují. Translace mrn do proteinu závisí na trn (transferová RN), která je schopna jednou částí molekuly rozpoznat a spárovat se s kodonem v mrn a jinou částí vázat aminokyselinu. Touto částí váže příslušné aminokyseliny Touto částí se páruje s kodonem v mrn Obr. 1. Struktura trn

Struktura trn Jedna s částí trn se nazývá antikodon, což jsou tři nukleotidy komplementární ke kodonu v mrn. Další důležitou oblastí je 3'-konec (vždy končí sekvencí ), na který je navázána příslušná aminokyselina. 3'-konec trn Obr. 1. Struktura trn

Struktura trn Molekuly trn jsou všechny přibližně 80 nukleotidů dlouhé. Jejich struktura připomíná jetelový lístek, který podléhá ještě dalšímu sbalení a vytváří konečnou strukturu ve tvaru písmene L. Skutečný L-tvar trn Struktura jetelového listu Obr. 2. L-tvar trn

minoacyl-trn-synthetasa Rozpoznání a připojení správné aminokyseliny je funkcí enzymů nazývaných aminoacyl-trn-synthetasy. minokyselina (Tryptofan) O H 2 N OH trn N H minoacyl-trn-synthetasa Obr. 3. minoacyl-trn-synthetasa

minoacyl-trn-synthetasa Reakce katalyzovaná aminoacyl-trn-synthetasou vyžaduje dodání energie hydrolýzou TP. minokyselina (Tryptofan) O O H 2 N OH trn H 2 N O N H TP MP + 2P i N H minoacyl-trn-synthetasa Vazba aminkokyseliny k trn Obr. 3. minoacyl-trn-synthetasa

minoacyl-trn-synthetasa Při této reakci vzniká vysokoenergetická (makroergická) vazba mezi trn a aminokyselinou. Tato energie je později využita pro tvorbu kovalentní vazby mezi rostoucím polypeptidovým řetězcem a nově navázanou aminokyselinou. minokyselina (Tryptofan) O O O H 2 N OH trn H 2 N O Makroergická vazba H 2 N O N H TP MP + 2P i N H N H minoacyl-trn-synthetasa Vazba aminkokyseliny k trn Vazba kodonu k antikodonu Párování bází 5' 3' mrn Obr. 3. minoacyl-trn-synthetasa

Translace probíhá na ribosomech Ribosom obsahuje čtyři vazebná místa pro molekuly RN: jedno pro mrn a tři pro trn (E-místo, -místo, P-místo). Každý ribosom je tvořen z velké a malé podjednotky. E-místo P-místo -místo Velká ribosomální jednotka E P Malá ribosomální jednotka Vazebné místo pro mrn Obr. 4. Model Ribosomu Malá podjednotka zodpovídá za nasednutí trn na kodon mrn. Velká podjednotka katalyzuje vznik peptidové vazby mezi aminokyselinou a polypeptidovým řetězcem.

Translace probíhá na ribosomech Obě podjednotky se spojují na molekule mrn obvykle blízko jejího 5'-konce a zahajují syntézu proteinu. E-místo P-místo -místo Velká ribosomální jednotka E P Malá ribosomální jednotka Vazebné místo pro mrn Obr. 4. Model Ribosomu Ribosom se pohybuje podél mrn, překládá nukleotidovou sekvenci do aminokyselinové za použití trn a po dosyntetizování proteinu se obě jednotky opět oddělí.

Met Iniciace translace Translace začíná na iniciačním kodonu a pro iniciaci je třeba iniciační trn, která má na sobě vázaný methionin (u bakterií formyl-methionin). iniciační trn, která má na sobě vázaný methionin Malá ribosomální podjednotka eukaryot je iniciační trn s navázaným methioninem připojená k malé ribosomální jednotce za asistence několika tzv. iniciačních faktorů. 5' Obr. 5. Iniciace translace mrn 3'

Met Iniciace translace Po navázání iniciační trn se malá podjednotka váže na 5'-konec mrn a začne se pohybovat podél mrn ve směru 5' 3' a hledat první kodon, který je rozpoznán antikodonem iniciační trn. 5' Obr. 5B. Iniciace translace mrn 3'

Iniciace translace Po navázání iniciační trn se malá podjednotka váže na 5'-konec mrn a začne se pohybovat podél mrn ve směru 5' 3' a hledat první kodon, který je rozpoznán antikodonem iniciační trn. Met 5' Obr. 5B. Iniciace translace mrn 3'

Iniciace translace E P Velká ribosomální podjednotka Po rozpoznání iniciačního kodonu se od malé ribosomální podjednotky odpoutá několik iniciačních faktorů, což umožní připojení velké ribosomální podjednotky. Met 5' Obr. 5. Iniciace translace mrn 3'

Iniciace translace Met E P Iniciační trn se váže rovnou do P-místa, proto prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé trn s aminokyselinou do -místa. 5' Obr. 5D. Iniciace translace mrn 3'

Iniciace translace V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou ( ). Vznik peptidové vazby Met E P 5' 3' mrn Obr. 5E. Iniciace translace

Iniciace translace V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou ( ). Ribosom se posune o 3 nukleotidy podél mrn. trn bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a trn z -místa se přenese do P-místa. Volná trn se uvolní Met Met Posun o tři E P nukleotidy podél mrn E P 5' mrn 3' Obr. 5F. Iniciace translace

Elongace translace (prodlužování řetězce) Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-trn navázána do -místa. E P 5' 3' mrn Obr. 6. Elongace translace

Elongace translace (prodlužování řetězce) Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-trn navázána do -místa. Ve druhém kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi prodlužujícím se řetězcem a přicházející aminokyselinou. Vznik peptidové vazby E P 5' 3' mrn Obr. 6B. Elongace translace

Elongace translace (prodlužování řetězce) Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus: V prvním kroku je aminoacyl-trn navázána do -místa. Ve druhém kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi prodlužujícím se řetězcem a přicházející aminokyselinou. Ve třetím kroku se ribosom posune o 3 nukleotidy podél mrn. trn bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a trn z - místa se přenese do P-místa. E P Posun o tři nukleotidy podél mrn Volná trn se uvolní aa 5 E P 5' mrn 3' 5' 3' mrn Obr. 6. Elongace translace

Elongace translace (prodlužování řetězce) Vazba trn s připojenou aminokyselinou do volného -místa (1. krok elongace). Vznik peptidové vazby (2. krok elongace). Posun chromosomu a uvolnění volné trn (3. krok elongace). Vazba aminoacyl-trn aa 5 Vznik peptidové vazby aa 5 aa 5 E P E P Volná trn E P se uvolní 5' 3' mrn Obr. 6D. Elongace translace Posun o tři nukleotidy podél mrn

Elongace translace (prodlužování řetězce) Rostoucí peptidový řetězec E P 5' mrn 3' mrn je překládána ve směru 5' 3' a nejprve vzniká N-konec proteinu. elý cyklus všech tří kroků je opakován při každém předávání nové aminokyseliny do polypeptidového řetězce, dokud ribosom nenarazí na stop-kodon. aa 4 E P 5' mrn 3' E P Posun o tři nukleotidy 5' mrn 3' aa 5 Polypeptidový řetězec roste směrem od N- konce k -konci. E P 5' mrn 3' Obr. 7. Elongace translace (Schéma) trn aa 5 E P 5' mrn 3'

Terminace translace Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (, nebo ). Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina. Místo trn se na stop kodon v -místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z trn v P-místě. volňovací faktor aa 5 E P 5' mrn 3' Obr. 8. Terminace translace

Terminace translace Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (, nebo ). Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina. Místo trn se na stop kodon v -místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z trn v P-místě. H 2 O aa 5 Protein se uvolňuje do cytoplasmy. OOH aa 5 E P E P 5' mrn 3' 5' mrn 3' Obr. 8B. Terminace translace

Terminace translace Po skončení proteosyntézy je mrn odpojena od ribosomu a dojde k disociaci obou podjednotek ribosomu, které se mohou navázat na jinou molekulu mrn a začít novou transkripci. E P 5' mrn 3' Obr. 8. Terminace translace

Met Malá ribosomální podjednotka s navázanými iniciačními faktory 5' 3' Vazba na mrn mrn Rostoucí peptidový řetězec E P 5' mrn 3' aa 5 E P 5' 3' Obr. 9. Iniciace, elongace, a terminace translace Met 5' 3' mrn aa 4 E P 5' mrn 3' aa 5 E P volňovací faktor 5' 3' 5' Met E P Velká ribosomální podjednotka 3' E P Posun o tři nukleotidy 5' mrn 3' aa 2 aa 5 E P H2 O 5' 3' Met aa aa 5 aa5 OOH E P minoacyltrn 5' 3' E P 5' mrn 3' E P 5' 3' Vznik peptidové vazby 5' Met aa E P 3' trn aa 5 E P 5' mrn 3' E P 5' 3'

Použitá literatura [1] LBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997. [2] NEČS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000. [3] KBIŠT, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998. 31