Translace druh krok genov exprese
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 30

Translace (druhý krok genové exprese) PowerPoint PPT Presentation


  • 57 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Translace (druhý krok genové exprese). Od RNA k proteinu. Milada Roštejnská Helena Klímová. Obsah. Genetický kód. tRNA. Aminoacyl-tRNA-synthetasa. Translace probíhá na ribosomech. Iniciace translace. Elongace translace (prodlužování řetězce). Terminace translace. Použitá literatura.

Download Presentation

Translace (druhý krok genové exprese)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Translace druh krok genov exprese

Translace(druhý krok genové exprese)

Od RNA k proteinu

Milada Roštejnská

Helena Klímová


Obsah

Obsah

Genetický kód

tRNA

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Translace probíhá na ribosomech

Iniciace translace

Elongace translace (prodlužování řetězce)

Terminace translace

Použitá literatura


Genetick k d

Genetický kód

kodon

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

A

A

U

A

C

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

A

A

U

A

C

Pravidla, kterými se řídí prostřednictvím mRNA přenos z nukleotidové sekvence DNA do aminokyselinové sekvence, jsou definovaná jakoGENETICKÝ KÓD.

Sekvence nukleotidů mRNA je čtena po trojicích (tripletech)

mRNA

Každá skupina tří nukletidů se nazývá kodon.

Obsah


Genetick k d1

Genetický kód

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

mRNA

A

A

U

A

C

Dohromady lze vytvořit 64 (43) kombinací trojic nukleotidů.

Některé aminokyselině přísluší i několik tripletů.

V genetickém kódu platí konvence, že 5'-konec nukleotidové sekvence mRNA je zapisován vlevo!

3'

5'

Genetický kód je téměř univerzální pro všechny organismy.

Obsah


Genetick k d2

Ala

Lys

Val

Stop kodon

Thr

Val

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

mRNA

A

A

U

A

C

Gln

Arg

Pro

Leu

Ser

Ser

Gly

Leu

Cys

Gln

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

A

A

U

A

C

G

G

C

G

A

U

C

A

U

C

U

G

G

A

A

U

A

C

V principu může být mRNA překládána ve všech třech čtecích rámcích podle toho, u kterého nukleotidu translace začne.

Genetický kód

A

3'

5'

C

mRNA

3'

5'

A

mRNA

3'

5'

Avšak jen v jednom čtecím rámci vzniká požadovaný protein.

Obsah


Translace druh krok genov exprese

Terminační kodony

Terminační kodony

Terminační kodony

Iniciační kodon

Obsah

Tab. 1 Genetický kód


Translace druh krok genov exprese

tRNA

Translace mRNA do proteinu závisí na tRNA (transferová RNA), která je schopna jednou částí molekuly rozpoznat a spárovat se s kodonem v mRNA a jinou částí vázat aminokyselinu.

Touto částí váže příslušné aminokyseliny

Touto částí se páruje s kodonem v mRNA

Obsah

Obr. 1. Struktura tRNA


Struktura trna

Struktura tRNA

Obr. 1. Struktura tRNA

Jedna z částí tRNA se nazývá antikodon, což jsou tři nukleotidy komplementární ke kodonu v mRNA.

Další důležitou oblastí je 3'-konec (vždy končí sekvencí CCA), na který je navázána příslušná aminokyselina.

3'-konec tRNA

Obsah


Translace druh krok genov exprese

Struktura tRNA

Molekuly tRNA 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 tRNA

Struktura jetelového listu

Obr. 2. L-tvar tRNA

Obsah


Aminoacyl trna synthetasa

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Aminokyselina (Tryptofan)

A

C

C

Rozpoznání a připojení správné aminokyseliny je funkcí enzymů nazývaných aminoacyl-tRNA-synthetasy.

tRNA

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Obsah


Translace druh krok genov exprese

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

ATP

AMP + 2Pi

A

A

C

C

C

C

Vazba aminokyseliny k tRNA

Reakce katalyzovaná aminoacyl-tRNA-synthetasou vyžaduje dodání energie hydrolýzou ATP.

Aminokyselina (Tryptofan)

tRNA

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Obsah


Translace druh krok genov exprese

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Aminokyselina (Tryptofan)

Makroergická

vazba

tRNA

ATP

AMP + 2Pi

A

A

C

C

C

C

U

A

C

G

C

G

Vazba aminokyseliny k tRNA

Vazba kodonu k antikodonu

Párování bází

3'

5'

Aminoacyl-tRNA-synthetasa

mRNA

Při této reakci vzniká vysokoenergetická (makroergická) vazba mezi tRNA a aminokyselinou. Tato energie je později využita pro tvorbu kovalentní vazby mezi rostoucím polypeptidovým řetězcem a nově navázanou aminokyselinou.

Obr. 3. Aminoacyl-tRNA-synthetasa

Obsah


Translace prob h na ribosomech

Translace probíhá na ribosomech

E-místo

P-místo

A-místo

Velká

ribosomální

jednotka

Malá

ribosomální

jednotka

Vazebné místo pro mRNA

A

E

P

Ribosom obsahuje čtyři vazebná místa pro molekuly RNA: jedno pro mRNA a tři pro tRNA (E-místo, A-místo, P-místo).

Každý ribosom je tvořen z velké a malé podjednotky.

Obr. 4. Model Ribosomu

Malá podjednotka zodpovídá za nasednutí tRNA na kodon mRNA.

Velká podjednotka katalyzuje vznik peptidové vazby mezi aminokyselinou a polypeptidovým řetězcem.

Obsah


Translace druh krok genov exprese

Translace probíhá na ribosomech

A

E

P

Obě podjednotky se spojují na molekule mRNA obvykle blízko jejího 5'-konce a zahajují syntézu proteinu.

E-místo

P-místo

A-místo

Velká

ribosomální

jednotka

Malá

ribosomální

jednotka

Vazebné místo pro mRNA

Obr. 4. Model Ribosomu

Ribosom se pohybuje podél mRNA, překládá nukleotidovou sekvenci do aminokyselinové za použití tRNA a po dosyntetizování proteinu se obě jednotky opět oddělí.

Obsah


Iniciace translace

Iniciace translace

Met

5'

3'

mRNA

Translace začíná na iniciačním kodonu AUG a pro iniciaci je třeba iniciační tRNA, která má na sobě vázaný methionin (u bakterií formyl-methionin).

iniciační tRNA,

která má na sobě vázaný methionin

U eukaryot je iniciační tRNA s navázaným methioninem připojená k malé ribosomální jednotce za asistence několika tzv. iniciačních faktorů.

Malá ribosomální podjednotka

AUG

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Translace druh krok genov exprese

Met

5'

3'

mRNA

Iniciace translace

Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' →3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA.

AUG

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Iniciace translace1

Iniciace translace

Met

Met

E

E

P

P

A

A

5'

3'

mRNA

Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' → 3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA.

Po rozpoznání iniciačního kodonu se od malé ribosomální podjednotky odpoutá několik iniciačních faktorů, což umožní připojení velké ribosomální podjednotky.

Velká ribosomální podjednotka

Iniciační tRNA se váže rovnou do P-místa, proto prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa.

AUG

AUG

AUG

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Translace druh krok genov exprese

Met

E

P

A

aa2

AUG

5'

3'

mRNA

Iniciace translace

Po navázání iniciační tRNA se malá podjednotka váže na 5'-konec mRNA a začne se pohybovat podél mRNA ve směru 5' → 3' a hledat první kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA.

Po rozpoznání iniciačního kodonu se od malé ribosomální podjednotky odpoutá několik iniciačních faktorů, což umožní připojení velké ribosomální podjednotky.

Iniciační tRNA se váže rovnou do P-místa, proto prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa.

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Translace druh krok genov exprese

E

P

A

Iniciace translace

V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa2).

Met

aa2

5'

3'

AUG

mRNA

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Translace druh krok genov exprese

E

P

A

Iniciace translace

V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa2).

Ribosom se posune o 3 nukleotidy podél mRNA.

tRNA bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a tRNA z A-místa se přenese do P-místa.

Met

aa2

5'

3'

AUG

mRNA

Obsah

Obr. 5. Iniciace translace


Elongace translace prodlu ov n et zce

Elongace translace (prodlužování řetězce)

E

P

A

aa4

Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus:

  • V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-místa.

aa1

NH2

aa2

aa3

5'

3'

mRNA

Obsah

Obr. 6. Elongace translace


Translace druh krok genov exprese

Elongace translace (prodlužování řetězce)

E

P

A

aa1

NH2

aa2

aa3

Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus:

  • V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-místa.

  • Ve druhém kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi prodlužujícím se řetězcem a přicházející aminokyselinou.

aa4

5'

3'

mRNA

Obsah

Obr. 6. Elongace translace


Translace druh krok genov exprese

Elongace translace (prodlužování řetězce)

E

P

A

aa1

NH2

aa2

aa3

Při proteosyntéze je neustále opakován tříkrokový cyklus:

  • V prvním kroku je aminoacyl-tRNA navázána do A-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 mRNA.

  • tRNA bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a tRNA z A-místa se přenese do P-místa.

aa4

5'

3'

mRNA

Obsah

Obr. 6. Elongace translace


Translace druh krok genov exprese

Elongace translace (prodlužování řetězce)

E

P

A

aa5

aa5

aa1

NH2

aa2

aa3

aa4

Vazba tRNA s připojenou aminokyselinou do volného A-místa

(1. krok elongace).

Vznik peptidové vazby (2. krok elongace).

Posun ribosomu a uvolnění volné tRNA (3. krok elongace).

5'

3'

mRNA

Obsah

Obr. 6. Elongace translace


Translace druh krok genov exprese

Rostoucí peptidový řetězec

NH2

aa1

aa2

aa3

5'

mRNA

3'

NH2

aa1

aa2

aa3

aa4

5'

mRNA

3'

NH2

aa1

aa2

aa3

Posun o tři nukleotidy

E

E

E

E

E

P

P

P

P

P

A

A

A

A

A

aa4

5'

mRNA

3'

aa5

aa4

NH2

aa1

aa2

aa3

aa4

5'

mRNA

3'

NH2

aa1

aa2

aa3

aa4

aa5

tRNA

5'

mRNA

3'

Elongace translace (prodlužování řetězce)

mRNA je překládána ve směru 5'→3' a nejprve vzniká N-konec proteinu.

Celý cyklus všech tří kroků je opakován při každém předávání nové aminokyseliny do polypeptidového řetězce, dokud ribosom nenarazí na stop-kodon.

Polypeptidový řetězec roste směrem od N-konce k C-konci.

Obsah

Obr. 7. Elongace translace

(Schéma)


Terminace translace

Terminace translace

E

P

A

Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (UAA, UAG nebo UGA).

Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina.

Místo tRNA se na stop kodon v A-místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě.

Uvolňovací faktor

NH2

aa1

aa3

aa2

aa4

aa5

5'

3'

UAA

mRNA

Obsah

Obr. 8. Terminace translace


Translace druh krok genov exprese

Terminace translace

E

P

A

NH2

NH2

aa1

aa1

aa3

aa3

aa2

aa2

aa4

aa5

aa4

aa5

COOH

Konec proteinu je signalizován přítomností jednoho ze tří terminačních neboli stop kodonů (UAA, UAG nebo UGA).

Těmto kodonům není přiřazená žádná aminokyselina.

Místo tRNA se na stop kodon v A-místě vážou tzv. terminační faktory, které mění aktivitu peptidyltransferasy tak, že místo aminokyseliny použije molekulu vody pro uvolnění karboxylového konce hotového polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě.

H2O

Protein se uvolňuje do cytoplasmy.

5'

3'

mRNA

UAA

Obsah

Obr. 8. Terminace translace


Translace druh krok genov exprese

Terminace translace

E

P

A

Po skončení proteosyntézy je mRNA odpojena od ribosomu a dojde k disociaci obou podjednotek ribosomu, které se mohou navázat na jinou molekulu mRNA a začít novou transkripci.

5'

3'

UAA

mRNA

Obsah

Obr. 8. Terminace translace


Translace druh krok genov exprese

Rostoucí peptidový řetězec

NH2

Malá ribosomální podjednotka s navázanými iniciačními faktory

NH2

aa1

aa3

aa1

aa2

aa3

aa2

aa4

aa5

5'

mRNA

3'

5'

3'

UAA

AUG

5'

3'

mRNA

Vazba na mRNA

NH2

NH2

aa1

aa3

aa2

aa1

aa4

aa5

aa2

aa3

aa4

Uvolňovací faktor

UAA

5'

3'

5'

mRNA

3'

AUG

5'

3'

mRNA

NH2

NH2

H2O

aa1

aa2

aa3

Posun o tři nukleotidy

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

aa1

aa3

aa4

aa2

Met

Met

Met

Met

Met

aa4

aa5

Velká ribosomální podjednotka

5'

mRNA

3'

UAA

5'

3'

5'

3'

AUG

aa5

aa4

aa

aa1

aa3

aa2

NH2

NH2

aa4

aa5

aa1

aa2

aa3

COOH

aa4

Aminoacyl-tRNA

5'

mRNA

3'

5'

3'

UAA

AUG

5'

3'

Vznik peptidové vazby

A

NH2

P

aa1

aa2

aa3

E

aa

aa4

aa5

tRNA

UAA

5'

3'

5'

3'

5'

mRNA

3'

AUG

Obr. 9. Iniciace,

elongace,

a terminace translace

Obsah


Pou it literatura

Použitá literatura

[1] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997.

[2] NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000.

[3] KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998.

Obsah


  • Login