REGULACE TRANSLACE DEGRADACE BÍLKOVIN. 4. Degradace bílkovin. 4. Degradace bílkovin. 4. Degradace bílkovin

Podobné dokumenty
REGULACE TRANSLACE DEGRADACE BÍLKOVIN. 4. Degradace bílkovin souhrn. 4. Degradace bílkovin souhrn. 4. Degradace bílkovin

Bílkoviny a rostlinná buňka

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

Exprese genetické informace

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

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

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

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

BUNĚČ ORGANISMŮ KLÍČOVÁ SLOVA:

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

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

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

BUŇEČNÝ CYKLUS A JEHO KONTROLA

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

Buňky, tkáně, orgány, soustavy

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

A. chromozómy jsou rozděleny na 2 chromatidy spojené jen v místě centromery. B. vlákna dělícího vřeténka jsou připojena k chromozómům

FYZIOLOGIE ROSTLIN. Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.:

Centrální dogma molekulární biologie

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

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

7. Regulace genové exprese, diferenciace buněk a epigenetika

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

Buněčný cyklus. Replikace DNA a dělení buňky

Buňka. Buňka (cellula) základní stavební a funkční jednotka organismů, schopná samostatné existence. Cytologie nauka o buňkách

Biosyntéza a degradace proteinů. Bruno Sopko

ve srovnání s eukaryoty (životnost v řádu hodin) u prokaryot kratší (životnost v řádu minut) na životnost / stabilitu molekuly mají vliv

Mitochondrie. Rostlinná cytologie, Katedra experimentální biologie rostlin PřF UK

Exprese genetické informace

Translace (druhý krok genové exprese)

FOTOSYNTÉZA I. Přednáška Fyziologie rostlin MB130P74. Katedra experimentální biologie rostlin, Z. Lhotáková

DUM č. 3 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

Molekulární mechanismy řídící expresi proteinů

Eva Benešová. Dýchací řetězec

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 6. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se základní stavbou rostlinné a živočišné buňky.

Energetický metabolizmus buňky

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

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

AUG STOP AAAA S S. eukaryontní gen v genomové DNA. promotor exon 1 exon 2 exon 3 exon 4. kódující oblast. introny

Vyjádření fotosyntézy základními rovnicemi

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

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

Fyziologie AUTOFAGIE. MUDr. JAN VARADY KARIM FNO

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

pátek, 24. července 15 BUŇKA

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Respirace. (buněčné dýchání) O 2. Fotosyntéza Dýchání. Energie záření teplo BIOMASA CO 2 (-COO - ) = -COOH -CHO -CH 2 OH -CH 3

MEMBRÁNOVÉ STRUKTURY EUKARYONTNÍCH BUNĚK

VAKUOLA. membránou ohraničený váček membrána se nazývá tonoplast. běžná u rostlin, zvířata specializované funkce či její nepřítomnost

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

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

Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO

4. Eukarya. - plastidy, mitochondrie, cytoskelet, vakuola

3) Membránový transport

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

Toxikologie PřF UK, ZS 2016/ Toxikodynamika I.

Regulace enzymové aktivity

Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Fotosyntéza Světelné reakce. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

Struktura a funkce biomakromolekul

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

Síra. Deficience síry: řepka. - 0,2-0,5% SH, nedostatek při poklesu obsahu síranů pod 0,01% SH

Chemie nukleotidů a nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie (existují vyjímky)

3 a) Fyzikální principy. 5 Chemický potenciál (µ s ) (volná energie na jeden mol: J/mol) * = chemický potenciál roztoku s za standartních podmínek

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Struktura bílkovin očima elektronové mikroskopie

Fotosyntéza. Ondřej Prášil

Přijímací test navazující magisterské studium Molekulární a buněčná biologie

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA Prokaryontní Eukaryontní KOMPARTMENTŮ

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

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Katabolismus - jak budeme postupovat

TUBULIN-FOLDING COFACTOR A (TFC A) u Arabidopsis

Stavba dřeva. Základy cytologie. přednáška

6. Nukleové kyseliny

STRUKTURA EUKARYONTNÍCH BUNĚK

IZOLACE, SEPARACE A DETEKCE PROTEINŮ I. Vlasta Němcová, Michael Jelínek, Jan Šrámek

Prokaryota x Eukaryota. Vibrio cholerae

Buňka. Autor: Mgr. Jitka Mašková Datum: Gymnázium, Třeboň, Na Sadech 308

STRUKTURA EUKARYONTNÍCH BUNĚK

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

Mitochondrie Peroxisómy. Rostlinná cytologie, Katedra experimentální biologie rostlin PřF UK

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

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

jedné aminokyseliny v molekule jednoho z polypeptidů hemoglobinu

(molekulární) biologie buňky

Transkript:

4. Degradace bílkovin Degradace - několik proteolytických cest, specifických pro určitý buněčný kompartment REGULACE TRANSLACE DEGRADACE BÍLKOVIN 4. Degradace bílkovin 4. Degradace bílkovin Degradace bílkovin probíhá v buňce neustále = celullar housekeeping Degradace: 1. odstraňuje abnormální, chybné bílkoviny (mutace, chyba v translaci, uspořádávání bílkoviny) 2. podporuje akumulaci podjednotek u oligomérních bílkovin pro zachování správné stochiometrie 3. udržuje správný kvantitativní poměr mezi enzymem a substrátem 4. hraje klíčovou roli v mnoha biologických procesech likviduje spouštecí, signální bílkovinu v kaskádě dějů 5. zásobuje buňku aminokyselinami z recyklací Proteolytické systémy jednotlivých buněčných kompartmentů nesou stopy svého fylogenetického vývoje Mitochondrie + chloroplasty = prokaryontní buňka Vakuola (může tvořit až 90% obsahu buňky) je obdobou lysosomu Protein body v semenech specializovaná vakuola, reservoár zásobních bílkovin pro první fáze klíčení semen Nejlépe prostudován degradační systém v cytosolu 1

4. Degradace bílkovin 4. Degradace bílkovin stabilita bílkovin dána jejich N-terminální sekvencí (Met, Thr, Ser, Gly, Val) nebo postranslační modifikací typu acetylace nestabilita bílkovin také určována sekvencí aminokyselin ( Lys, Arg, His, Phe, Tyr, Trp, Leu, Glu) 4. Degradace bílkovin 4. Degradace bílkovin = ubiquitinace kovalentně navázaný ubiquitin (76 AMI) označuje protein pro následnou degradaci Přidání argininu značka pro degradaci komplex enzymů: E1 = ubiquitin-aktivační E2 = ubiquitin konjugační E3 = ubiquitin ligační 1. protein s degradačním signálem rozpoznán E3 2. dvěma kroky navázán ubiquitin na protein 3. pro degradaci je nutné o navázat 4 ubiquitiny 4. translokace proteinu na místo degradace 5. ubiquitiny uvolněny 6. protein degradován 2

Regulace translace 4. Degradace bílkovin Ubiquitinace 1. Translační aparát 2. Translace 3. Posttranslační modifikace bílkovin 4. Lokalizace bílkovin v buňce a jejich degradace 5. Translace v chloroplastech a mitochondriích REGULACE TRANSLACE TRANSLACE V CHLOROPLASTECH A MITOCHONDRIÍCH 3

5. Translace v chloroplastech a mitochondriích 5. Translace v chloroplastech a mitochondriích 5. Translace v chloroplastech a mitochondriích Endosymbiotické organely Vlastní DNA, mrna, rrna, trna, ale informační obsah nestačí pokrýt potřeby organel, 80-90% bílkovin kódováno jaderně Iniciace translace prokaryontního typu, bez úpravy 5 UTR mrna SD sekvence Růst a dělení organel v interfázi, není synchronní s dělením buněk, závisí na inkorporaci buněčných bílkovin a lipidů chloroplasty Chloroplastový genom sekvenován 120 000 160 000 pb, v závislosti na druhu 60 000 pb = translační aparát 20 000 pb = bílkoviny fotosyntetického aparátu Součinnost jaderných a chloroplastových genů (Rubisco) 4

chloroplasty chloroplasty Rubisko: malá podjednotka je kódována jadernou DNA velká podjednotka je kódována chloroplastovou DNA Rubisko téměř 50% celkových rozpustných bílkovin v listech Obsah chloroplastú z víc jak 40% vyplněn ribosomy chloroplasty chloroplasty Grana = PSII Stroma = PSI, ATPsyntáza Cytochrom b 6 f = v obou typech mambrán 5

chloroplasty chloroplasty translační regulace exprese bilkoviny D1 chloroplasty chloroplasty D1 bílkovina z komplexu RCII její exprese je translačně regulována D1 je kódována chl-genem Transkript stále v nadbytku přítomen Přepis transkriptu regulován vazebnou bílkovinou Vazebná bílkovina kódována jaderně, exprese regulována světlem prvnídetailnípopis translační regulace genové exprese v rostlinné buňce a regulace je příkladem součinnosti jaderných a chloroplastových genů 6

chloroplasty translační regulace exprese bilkoviny D1 chloroplasty translační regulace exprese bilkoviny D1 D1 bílkovina poločas rozpadu 30 minut Optimální podmínky: po 30 minutách D1 vytěsněna a lokalizována nová molekula D1 Vysoká ozářenost = potřeba snížení počtu RCII komplexů: 1. Degradace 2. Blokace funkce = poškozená D1 není vytěsněna, ale je fosforylována a v této podobě nemůže opustit RCII komplex Změna podmínek = D1 defosforylována, vytěsněna, vstup nové D1 molekuly, = aktivace RCII komplexu Signálem pro translační regulaci D1 bílkoviny je ozářenost a ta reguluje: Expresi D1mRNA kódována chloroplastovou DNA Expresi D1mRNA-vazebné bílkoviny (kódována jaderně) Expresi kináz a fosfatáz modujících aktivitu D1 (kódovány jaderně) chloroplasty translační regulace exprese bilkoviny D1 chloroplasty, LHCII LHCII = světlosběrný komplex = anténa pro PSII Jeho funkce regulována fosfyrylací Fosforylace: negativní náboj molekuly LHCII odpoutání se molekuly od hydrofobního povrchu granalních membrán pokles světelné absorbce do PSII 7

mitochondrie chloroplasty, organizace cytochromového komplexu PetG, cytf, PetL a PetM = jednovláknová šroubovice v membráně Cyt b6, Podjednotka IV = několik transmembránových šroubovic mitochondrie mitochondrie = základní organela respirace u eukaryontních buněk biogeneze mitochondrií stále nejasná mitochondrie vykazují heterogenitu morfologickou i funkční (aktivita ADH oxidázy) proměnlivé je složení lipidů a bílkovin heterogenita i ve spektrech bílkovin počet mitochondrií per buňka velmi variabilní, ale koncentrace mitochonrií per objem buňky mnohem stabilnější hodnotou počet mitochondrií v rostlinné buňce je menší než v buňce živočišné respirační rychlost rostlinné buňky je vyšší V rostlinných mitochondriích: existují plazmidy a to integrované i volné, jedno i dvouvláknové RNA volně se replikující 8

Mitochondrie mitochondrie Mitochondriální DNA (mtdna) je maternálně (cytoplasmaticky) dědičná Objem DNA druhově charakteristický: lidské 16 000 pb kvasinkové 78 000 pb rostlinné 150 000-2 500 000 pb U rostlin více typů mtdna Přenos mt-genů z mitochondrií do jádra (reverzní transkripce viz psedogeny) Dlouhé nekódující oblasti trna u pšenice jaderně kódován Mutace mt-genů = heteroplasma problém v buňkách či tkáních s vysokým nárokem na dostupnost ATP: tapetum u rostlin, cytoplasamatická samčí sterilita řada závažných chorob, ischemická choroba srdeční Alternativní oxidáza jedinečný komplex u rostlin rostlinné mitochondrie translace velmi variabilní délky transkriptů, sestřih, editace ojedinělý jev: translace i aberantních transkriptů a díky špatné nebo žádné editaci: nefunkční ribosomální bílkoviny selekce až na úrovni bílkovin otvírání nových čtecích rámců ( nedostatečný sestřih? nedostatečná proteázová aktivita?) fosforylace mitochondriálních bílkovin: u savců běžná, má regulační charakter u rostlin mt kináza nenalezena, nepřímým důkazem autofosforylace HSP70 Úloha mitochondrií za stresu: exprese shsp aktivace glutation-askorbátového cyklu = Úloha mitochondrií v apoptose, mitochondrie = sensor stresu mitochondrie mirochondrie: oxidace organických látek = oxidativní fosforylace ATP Přesná organizace přenosu elektronů v rotlinné mitochondrii komplexy I IV Ubiquinon (UQ), redukovaný ubiquinol (UQH 2 ) volně difundují ve vnitřní membráně Přenos elektronů od dehydrogenázy buď na komplex III nebo na alternatrivní oxidázu červená = cesta elektronů modrá = translokace protonů Pohyb protonů přes membrány vytváří protonový elektrochemický gradient ten rozjíždí syntézu ATP z ADP + P pomocí 1TP syntázy 9

Mitochondrie, funkce alternativní oxidázy Mitochondrie u rostlin U zralého květu se v apendixu aktivuje alternativní oxidáza, Volná energie je uvolněna v podobě tepla, teplota se zvýší z 10 na 25 o C, zvýší se uvolňování vonných látek Regulace genové exprese? nebyla nalezen systém regulující exprese mt genů kódujících základní bílkoviny mt komplexů (přesný systém pro COX 1-3 popsána u živočichů) díky plastidům nezávislé na zdrojích kyslíku a uhlíkatých látek Známé indukční podmínky: alternativní oxidáza = stres citrát syntáza = květní meristémy Rf2 (jaderně kódovaný gen) = ovlivnění funkce během zrání pylu mitochondrie rostlinné mitochondrie mirochondrie: oxidace organických látek = oxidativní fosforylace ATP Vztah mezi mitochodriemi a plastidy nevyřešen Přesná organizace přenosu elektronů v rotlinné mitochondrii komplexy I IV Ubiquinon (UQ), redukovaný ubiquinol (UQH 2 ) volně difundují ve vnitřní membráně Přenos elektronů od dehydrogenázy buď na komplex III nebo na alternatrivní oxidázu červená = cesta elektronů modrá = translokace protonů Pohyb protonů přes membrány vytváří protonový elektrochemický gradient ten rozjíždí syntézu ATP z ADP + P pomocí 1TP syntázy změna zaváděcí sekvence bílkovin patřící do jedné organely naruší translokaci u obou fotosyntéza je závislá na oxidativní fosforylaci mitochondrií - zastavení ATP syntázy a tím i oxidativní fosforylace výrazně snižovalo uvolňování kyslíku fotosyntézou 10

Metody studia bílkovin Příprava vzorku- neiontové detergenty Přehled nejčastěji používaných technik Metody studia bílkovin Úloha detergentu při separaci sekrečních proteinů Na intaktních tkáních, sledování exprese jednotlivých bílkovin : GFP, imunodetekce Po homogenizaci buněk: Oddělení bílkovin jednotlivých buněčných kompartmentů Využití celé řady metod pro vydělení určité bílkoviny a pro její charakterizaci Homogenizace ( způsob rozbití buněk, délka homogenizace, volba pufru ) = klíčový bod úspěšné a reprodukovatelné analýzy 11

Subcelulární frakcionace Částečné peptidové mapy Dělení bílkovin -SDS PAGE Identifikace bílkovin Nativní PAGE a následné dělení vysokomolekulárních komplexů 12

Dělení bílkovin 2D SDS PAGE Využití radioizotopů autoradiografie, fluorografie Identifikace bílkovin - Western blot Identifikace bílkovin indukovaných stresem puls experiment + 2D SDS PAGE fluorografie 13

Zjištění lokalizace a stability bílkovin pokus pulse-chase Identifikace bílkovin transkripce-translace, glykosylace a deglykosylace in vitro 14

Děkuji za pozornost Doufám že jste si vytvořili představu o syntéze a významu bílkovin a že vám to pomůže nahlížet na vaše výsledky z dalšího horizontu poznání rostlinné buňky 15