А С Спирин Молекулярная биология Лекция 5 Кинетические

А. С. Спирин Молекулярная биология: Лекция 5. Кинетические основы ложного кодирования. Кодирование селеноцистеина. Транспептидация. Транслокация. 10 марта 2010 г.

Кинетические основы регуляции ложного кодирования и механизмы его коррекции

КИНЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ЛОЖНОГО КОДИРОВАНИЯ При комплементарном и частично комплементарном спаривании триплетов разница в константах сродства определяется в основном разницей времен жизни комплексов (т. е. скоростями диссоциации), тогда как скорости формирования комплексов не сильно различаются. J. Ninio, 1974.

РАБОЧИЙ (ЭЛОНГАЦИОННЫЙ) ЦИКЛ РИБОСОМЫ

КИНЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ЛОЖНОГО КОДИРОВАНИЯ При комплементарном и частично комплементарном спаривании триплетов разница в константах сродства определяется в основном разницей времен жизни комплексов (т. е. скоростями диссоциации), тогда как скорости формирования комплексов не сильно различаются. Отсюда следует, что точность выбора антикодона т. РНК будет уменьшаться при увеличении скорости последующей стадии элонгационного цикла и возрастать при задержке последующей стадии (транспептидации). J. Ninio, 1974.

EF-Tu-промотируемое связывание аминоацил-т. РНК c А-участком рибосомы: последовательность событий Scanning of Aa-t. RNA٠ EF-Tu٠ GTP complexes Binding of cognate Aa-t. RNA٠ EF-Tu٠ GTP complex GTP hydrolysis Aa-t. RNA moving EF-Tu٠ GDP release, Aa-t. RNA fixation

КИНЕТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ( «РЕДАКТИРОВАНИЕ» ) КОДИРОВАНИЯ

Кодирование селеноцистеина: образование селеноцистеинил-т. РНК, тройственный комплекс, связывание с терминирующим кодоном UGA

Кодон UGA / Антикодон UCA

Схема процесса кодон-зависимого связывание Sec-т. РНК с рибосомой

Стабильная шпилька, сопровождающая селеноцистеин-кодирующий кодон UGA на м. РНК (“Sec insertion element”, SECIS)

Схема процесса кодон-зависимого связывание Sec-т. РНК с рибосомой SECIS A C U

Транспептидация

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ТРАНСЛИРУЮЩЕЙ РИБОСОМЫ (ЭЛОНГАЦИОННЫЙ ЦИКЛ) Транспептидация

Домены рибосомной 23 S РНК PTC – Пептидил-Трансферазный Центр, организованный доменом V рибосомной РНК большой (50 S или 60 S) субъединицы рибосомы

РАСПОЛОЖЕНИЕ ПЕПТИДИЛ-ТРАНСФЕРАЗНОГО ЦЕНТРА НА 50 S СУБЧАСТИЦЕ

Расположение субстратных молекул аминоацил-т. РНК (А/а) и пептидил-т. РНК (Р/р) на малой (вверху) и большой (внизу) субъединицах рибосомы 30 S 50 S

ТРАНСПЕПТИДАЦИЯ P site A site p P site a A site p a

ПУРОМИЦИН – АНАЛОГ АМИНОАЦИЛ-т. РНК, ИНГИБИТОР ТРАНСЛЯЦИИ

ТРАНСПЕПТИДАЦИЯ ТЕТРАЭДРИЧЕСКИЙ ИНТЕРМЕДИАТ АТАКА A site t. RNA РАСПАД ИНТЕРМЕДИАТА A site t. RNA P site t. RNA

ТРАНСПЕПТИДАЦИЯ

АНТИБИОТИКИ – ИНГИБИТОРЫ ТРАНСПЕПТИДАЦИИ Хлорамфеникол Линкомицин, Клиндамицин, Целестицидин Гугеротин Амицетин

ЭЛОНГАЦИОННЫЙ ЦИКЛ: ИНГИБИТОРЫ ТРАНСПЕПТИДАЦИИ Хлорамфеникол Линкомицин

МАКРОЛИДЫ – ИНГИБИТОРЫ ПРОДВИЖЕНИЯ РАСТУЩЕГО ПОЛИПЕПТИДА? Эритромицин Кларитромицин Рокситромицин Азитромицин

Транслокация

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ТРАНСЛИРУЮЩЕЙ РИБОСОМЫ (ЭЛОНГАЦИОННЫЙ ЦИКЛ) Транслокация

«Молекулярная мимикрия» : EF-G • GDP A. Aevarsson, E. Brazhnikov, M. Garber, J. Zheltonosova, Y. Chirgadze, S. Al-Karadaghi, L. Svensson and A. Liljas (1994) EMBO J. 13, 3639 -33677. Aa-t. RNA • EF-Tu • GMPPNP P. Nissen, M. Kjeldgaard, S. Thirup, G. Polekhina, L. Reshetnikova, B. F. C. Clark and J. Nyborg (1995) Science 270, 1464 -1472.

Схема доменной структуры фактора элонгации EF-G IV V III II I GDP M. Laurberg, O. Kristensen, K. Martemyanov, A. T. Gudkov, I. Nagaev, D. Huges, A. Liljas (2000). Structure of a mutant EF-G reveals domain III and possibly the fusidic acid binding site. J. Mol. Biol. 303, 593 -603.

Доменная структура EF-G в ГТФ-форме IV V S. R. Connell et al. (2007) Mol. Cell 25, 751 -764.

EF-G-промотируемая транслокация т. РНК и м. РНК транслокация A P E + EF-G, GTP эвакуация A P E EF-G٠GDP a p e A/p, P/e Pi a p e EF-G, GDP t. RNA P/p, E/e P/p Y. -G. Gao, M. Selmer, C. M. Dunham, A. Weixlbaumer, A. C. Kelley and V. Ramakrishnan (2009) The structure of the ribosome with elongation factor G trapped in the posttranslocational state. Science 326, 694 -699. PDB code 2 wri, 2 wrj.

Последовательность событий в ходе EF-G-зависимой транслокации

Ошибки транслокации: Сдвиг рамки считывания и «прыжки» рибосомы

Cдвиг рамки считывания

Сдвиг рамки считывания при связывании аминоацил-т. РНК

ИНДУКЦИЯ СИНТЕЗА АНТИЗИМА ОРНИТИН-ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ ПОЛИАМИНАМИ ПУТЕМ СДВИГА РАМКИ м. РНК +1 shift (after 35 upstream codons)

Сдвиг рамки считывания при транслокации «Проскальзывание» по гомополимерному участку: Lys-t. RNA Phe-t. RNA 3'UUU*5' 3'AAG 5' AAAAA UUUUU

Сдвиг рамки считывания при транслокации «Проскальзывание» по гомополимерному участку: Lys-t. RNA Phe-t. RNA 3'UUU*5' 3'AAG 5' AAAAA UUUUU «Соскальзывание» на смежный триплет: Leu-t. RNA 3'GAG 5' 3'AAU*5' CUU U C UUU (+1) U UUA UUU A (-1)

Сдвиг рамки считывания при транслокации «Проскальзывание» по гомополимерному участку: Lys-t. RNA Phe-t. RNA 3'UUU*5' 3'AAG 5' AAAAA UUUUU «Соскальзывание» на смежный триплет: Leu-t. RNA 3'GAG 5' 3'AAU*5' CUU U C UUU (+1) U UUA UUU A (-1) «Прыжок» : Met Lys Ser Leu Gly Tyr Leu Arg Gly Pro AUG AAA AGC UUA GGG UAU CUU UAG CUA CGG GGC CCU (мутантная -галактозидаза)

SLIPPAGE -1

Инфекция фагом MS 2 • Трактори ст — человек, профессиональной деятельностью которого является управление различными видами тракторов. В профессиональных училищах, лицеях и учебных комбинатах (школах) осуществляется подготовка кадров согласно стандартам, установленным Министерством Образования РФ. По окончании учебы выдается свидетельство об окончании учебного заведения. Удостоверение тракториста-машиниста (тракториста), дающее право на управление, выдается Гостехнадзором после успешной сдачи квалификационного экзамена трактором

Сдвиг рамки считывания при транслокации: трансляция RF 2 -м. РНК в отсутствие RF 2 25 sense codons, then UGA RF 2

«Прыжок» через 50 нуклеотидов вдоль цепи м. РНК фаговой ДНК-топоизомеразы (транскрипт гена 60 бактериофага Т 4)

«Прыжок» рибосомы с одной матрицы на другую – с оборванного конца м. РНК на 30 -нуклеотидный участок внутри 10 Sa РНК 10 Sa RNA = tm RNA – 3'-Ala-acylated 363 nt RNA encoding for decapeptide Ala. Asn. Asp. Glu. Asn. Tyr. Ala. Leu. Ala

Конец лекции Спасибо за внимание!

Конформационные изменения EF-G при переходе из ГДФ-формы в ГТФ-форму IV V III II I