БИОСИНТЕЗ БЕЛКА трансляция Особенности генетического кода

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА (трансляция) • Особенности генетического кода • Основные этапы трансляции: • Активация аминокислот (особенности структуры т. РНК, синтез аминоацил-т. РНК); • Инициация (структура рибосом, белковые факторы, синтез первой пептидной связи) • Элонгация; • Терминация; • Процессинг белка.

Основные этапы трансляции АКТИВАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ → ИНИЦИАЦИЯ → ЭЛОНГАЦИЯ → ТЕРМИНАЦИЯ Аминокислоты АТР, Mg 2+ Амиоацил-т. РНКсинтетазы м. РНК f. Met-т. РНК Аминоацил-т. РНК GTP, Mg 2+ т. РНК м. РНК; инициирующий кодон 30 S субъединица; 50 S субъединица Терминальный кодон в м. РНК GTP Рибосома 70 S Белковые факторы терминации инициации (IF-1, 2, 3) элонгации (Tu, Ts, G) (RF) АТР ПРОЦЕССИНГ БЕЛКА (фолдинг, ограниченный протеолиз, ковалентные модификации)

ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Расшифровка генетического кода Мутационный анализ: точечные мутации приводили к замене одной АК Бесклеточные системы трансляции Poly. A - пролин Poly. С - лизин Cинтетический полинуклеотид (AAG)n может быть прочитан с трех рамок считывания Трансляция на рибосомах в бесклеточной системе полилизин полиаргинин полиглутамат

Второе основание Первое основание Третье основание

5’ – A T G C C T A G G T A C C T A T G A – 3’ 3’ – T A C G G A T C C A T G G A T A C T – 5’ DNA Транскрипция 5’ – A U G C C U A G G U A C C U A U G A – 3’ m. RNA 5’ – A U G C C U A G G U A C C U A U G A – 3’ Трансляция N-Met - Pro - Arg - Tyr - Leu-C Белок

Неперекрывающийся код Перекрывающийся код

Вариации генетического кода в митохондриальной ДНК Кодоны (м. РНК) Стандартный код Животные Дрожжи Филаментные грибы Трипаносомы Высшие растения

ВЫРОЖДЕННОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Адапторная теория Ф. Крика Аминокислота Сайт связывания аминокислоты Адаптор

Модифицированные основания т. РНК Н Метилирование G (N, N-диметил. G) Дигидроуридин Псевдоуридин 4 -тиоуридин Инозин

Вторичная структура т. РНК

Третичная структура т. РНК Дигидроуридиновая петля Псевдоуридиновая петля 3’-CCA-конец Антикодоновая петля

Wobble-гипотеза Ф. Крика 1 -й нуклеотид антикодона 3 -й нуклеотид кодона

АКТИВАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ

1. Синтез аминоациладенилата Аминокислота Аминоацил-т. РНК -синтетаза 5’-аминоацил аденилат

аат. РНК-синтетазы 1 класса 3’ конец т. РНК 5’-аминоацил аденилат Аминоацил-т. РНК -синтетаза 1 класса

трансэтерефикация Аминоацил-т. РНК

Пространственная структура комплекса т. РНК и глутамин-т. РНК-синтетазы

Корректирующая активность аминоацил-т. РНК-синтетазы

СУБЪЕДИНИЧНАЯ СТРУКТУРА РИБОСОМ Эукариотическая 80 S Прокариотическая 70 S

СТРУКТУРА РИБОСОМ

Вторичная и третичная структуры 16 S РНК (30 S субъединица)

Структура 30 S субчастицы (0, 85 MDa) РНК – основой функциональный компонент рибосом; Структура 50 S субчастицы (1, 45 MDa) Белки – структурный и направляющий компонент

Вторичные структуры РНК 50 S субъединицы

Третичная структуры 23 S РНК (50 S субъединица) т. РНК

Детальная структура 70 S рибосомы

Пространственная структура 70 S рибосомы Канал входа м. РНК Общий вид Канал выхода м. РНК Канал выхода полипептидной цепи

Участки связывания т. РНК на рибосоме • А-сайт: узнавание аминоацил-т. РНК; позиционирование аминоацила. • Р-сайт: связывание инициаторной f. Met-т. РНК; связывание пептидил-т. РНК при транслокации. • Е-сайт: выход деацилированной т. РНК с 50 S субчастицы.

Инициация трансляции у прокариот N-формилметионин 3’-конец 16 S РНК м. РНК

Участники: м. РНК GTP Белковые факторы IF 1, IF 2, IF 3 Пространственная структура IF 1

30 S субъединица рибосомы Факторы инициации 50 S Стартовый кодон 30 S инициационный комплекс Следующий кодон

Детали взаимодействия комплекса кодонантикодон с 30 S субъединицей

IF 1 IF 3 f. Met-t. RNA Диссоциация субъединиц m. RNA IF 2 Связывание м. РНК Образование преинициационного комплекса 1 30 S/IF 1/IF 3 2 Взаимодействие кодон-антикодон Сборка 30 S-инициационного комплекса

Элонгация трансляции инициационный комплекс Этап 1. Стартовый кодон Входящяя аат. РНК • Образование тройного комплекса аат. РНК+GTP+EF-Tu • Связывание тройного комплекса с • 70 S-инициационным комплексом Следующий кодон Связывание входящей аат. РНК • Гидролиз GTP и высвобождение комплекса • EF-Tu-GDP • Регенерация EF-Tu-GTP с участием EF-Ts и GTP Стартовый кодон Следующий кодон

Этап 2: образование первой пептидной связи Пептидилтрансферазный центр: синтез пептидной связи. Каталитический центр: 23 S РНК РИБОЗИМ

Тонкая структура Р-центра т. РНК 23 S р. РНК

Этап 3: транслокация EF-G + GTP EF-G + GDP + Pi

Дальнейший рост цепи

Терминация трансляции

Структурное сходство т. РНК и RF RF т. РНК

Посттрансляционные модификации белков • Формирование третичной структуры – фолдинг белка • Удаление сигнальной последовательности • Модификации N- и Сконцов (удаление f. Met, N-ацетилирование) • Ковалентные модификации аминокислотных остатков

Ковалентные модификации аминокислотных остатков

О-гликозилирование N-гликозилирование

Ограниченный протеолиз; добавление дисульфидных связей