26. Translace – průběh, regulace a posttranslační modifikace proteinů

26. Translace – průběh, regulace a posttranslační modifikace proteinů

děj odehrávající se na ribozomech v cytoplazmě, dochází k překladu informace z mRNA do proteinů (pořadí aminokyselin)

základním „návodem“ je právě genetický kód
transférové kyseliny potom mají na své antikodonové doméně ANTIKODÓN – je analogický ale opačný ke kodónu = existuje tolik tRNA kolik je kodónů resp. antikod.

Koordinační organela pro proteosyntézu = translaci je ribozóm

organela složená z RNA a proteinů v poměru 1:1 nacházející se v cytoplazmě volně nebo navázané na rER příp. v mitochondriích a plastidech

složen z velké a malé podjednotky o různých sedimetnačních konstantách:
prokaryonta – velká 50S malá 30 S, celkem 70S
eukaryonta – velká 60S, malá 40S, celkem 80S
v mitochondriích a chloroplastech podobné spíše prokaryotickým


tři základní místa:
E – exit
P – peptidyl
A – aminoacyl

často se používá pojem polysom – na jedné molekule mRNA může totiž být v danou chvíli více ribozómů

Proteosyntetický aparát

tRNA
- v rovině připomíná jetelový list
- prostorové uspořádání „L“; aminokyselinové a antikodónové rameno
- antikodón - určuje aminokyselinu, kterou je daný typ tRNA schopen vázat
- interakce kodón-antikodón určuje přidání specifické aminokyseliny k rostoucímu peptidickému řetězci, tak jak je „diktována“sekvencí tripletů na mRNA
- každá tRNA je uzpůsobena pro nesení pouze jedné z 20 aminokyselin → 20 různých aminoacyl- tRNA syntetáz
- aminokyselina se spojuje s adenylovou kyselinou 3´konce tRNA makroergní vazbou!!!
a uvolněná energie (rozštěpení této vazby) se použije pro tvorbu peptidové vazby

mRNA
- na 5´ konci má vedoucí sekvenci, která předchází startovací kodón (AUG; GUG)
- na 3´ konci – koncová sekvence, která následuje za stop kodónem (UAA, UAG, UGA) - jde o
tzv. nepřekládané sekvence
- eukaryotní mRNA nese informaci pro translaci jednoho genu
- prokaryotní mRNA je polycistronická - nese informaci pro několik polypeptidů
- operon = skupina genů, které jsou přepisovány do jedné molekuly RNA - geny jsou pak odděleny
pomocí mezerníkových sekvencí
- při translaci polycistronické mRNA nepřechází ribozomy plynule od jednoho genu ke druhému,
ale po dosažení terminačního kodónu se disociují a na iniciační kodón nasedá nový ribozom
- translace (i transkripce) probíhá v cytoplasmě rychle za sebou → na jednom konci se dokončuje
syntéza mRNA na druhém probíhá už translace
- na mRNA je připojeno více ribozomů → vytvářejí polysom
- eukaryotní mRNA: syntetizována v jádře, translatována v cytoplazmě; stálá
- prokaryotní mRNA: syntetizována i translatována v cytoplazmě

příslušná aminokyselina se naváže pomocí aminoacyl-tRNA syntetázy – enzym pro každou aminokyselinu. Který je schopen navázat ji k přsílušné tRNA


nese zpravidla tranksript jednoho genu (není to tak třeba u výš zmíněných rRNA, kde jeden operon = transkripční jednotka nese informaci pro více ribozomálních RNA)

průběh
- iniciace, elongace a terminace
- proteinové faktory: vytvoří translační komplex (mRNA, podjednotky ribozomu a tRNA pro první aminokyselinu)

Iniciace
- je zahájena připojení tří iniciačních faktorů (IF1-IF3) na menší podjednotku ribozomu
- na IF2 je navázán GTP
- dále se na ní váže N-formylmethionin tRNA a mRNA (antikodón + startovací kodon)
- poté se připojí větší podjednotky, což je doprovázeno hydrolýzou GTP na GDP a od komplexu se
odpojí iniciační faktory
- u eukaryot - jiné iniciační faktory
nejprve se již s GTP vážou na methionin - tRNA až potom na podjednotku

Elongace
- začíná se tvořit polypeptidový řetězec - další aminoacyl tRNA + kodóny mRNA
- aminoacyl tRNA se nejprve přikládá na A místo na ribozomu pomocí elongačních faktorů a
energie ze dvou molekul GTP
- peptidyltransferáza- peptidová vazba mezi AMK
- dalším krokem elongace je translokace druhé tRNA z místa A na místo P, zatímco „nenabitá“
tRNA se přesune na místo E
- energii dodává další elongační faktor EFC s navázanou molekulou GTP

Terminace
- stop kodóny UAG, UAA, UGA
- interagují s proteiny - uvolňovací faktory, které ukončí translaci a oddělí polypeptid od
peptidyl-tRNA

Postranslační modifikace proteinů

- přímý produkt translace (polypeptid.řetězec) není zpravidla funkční
- předpokladem fce je vytvoření sekundární, terciární a popř. i kvartérní struktury + chem. úprava molekuly
= posttransalční modifikace

některé úpravy začínají již v průběhu modifikace:
- deformylace = odstranění formylové skupiny z N-terminálního methioninu
- odštěpení AK – často methionin na N-konci polypeptidu
- chem.modifikace AK – metylace, fosforylace, hydroxylace atd.
- tvorba difulfid.můstků mezi AK obsahujícími sulfhydrylové skupiny (-SH)
- připojení cuker.zbytků za vzniku glykoproteinů
- odstranění signálních sekvencí (SRP-signál rozpoznávající partikule(RNA a proteiny))

další posttranslační úpravy zahrnují:
- vyštěpení peptidů (bloků AK) z polypeptidů, které byly vytvořeny jako prekurzory
- přidání prostetických skupin
- řada posttrans. úprav uskutečňována specif. enzymy (peptidázy, deformylázy, glykozyl-transferázy)

→ každý biolog. aktivní proces je produktem nejméně dvou genů (jejich exprese musí být proto velmi přesně balancována)


Alternativní splicing
- introny umožňují rekombinaci exonů → více forem mRNA z primárního transkriptu
- forma regulace genové exprese

Editace RNA
- úprava, která mění obsah původní genetické informace – vzniklý translační produkt má rozdílnou primární strukturu než tu, kterou podle DNA měl mít
= vložení či odstranění nukleotidů do kódující sekvence RNA
- je regulována – vznik určitých proteinů = modifikace genetické informace během její exprese