Презентация на тему: Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции

Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции
1/91
Средняя оценка: 5.0/5 (всего оценок: 12)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (13502 Кб)
1

Первый слайд презентации

Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции рибосом БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

Изображение слайда
2

Слайд 2

Реализация генетической информации

Изображение слайда
3

Слайд 3

Генетический код Генетическая информация – сумма признаков. В основе - информация о строении ( аа -последовательности) белков. Язык, которым записана эта информация - генетический код. Записана она в ДНК 4-х-буквенным кодом.

Изображение слайда
4

Слайд 4

Генетический код – это запись только о последовательности аминокислот в белках. Кроме этого, в ДНК записана информация о последовательностях тРНК, рРНК и др., а также сигналы начала транскрипции, репликации и модификаций – это другой язык, не ген. код.

Изображение слайда
5

Слайд 5

История Уотсон-Крик 1953 – двойная спираль ДНК 1954 – Георгий Гамов. Предложил в качестве механизма кодирования установление соответствия между боковыми цепями аминокислот и ромбовидными «дырами», образованными четырьмя нуклеотидами ДНК. Исходя из своей модели, Гамов предположил, что код может быть триплетным. Гамов был первым, кто представил проблему кодирования не как биохимическую, а просто как задачу перевода из четырёхзначной системы в двадцатизначную. к 1965 году был установлен смысл всех 64 триплетов.

Изображение слайда
6

Слайд 6

Свойства генетического кода : Триплетность (почему именно – объяснить). 2) Однозначность (исключения – fMet /Met – AUG, Sec – UGA/stop, Pyr – UAG/stop). Для исключений - сигналы в РНК –как читать «спорный» кодон. 3) вырожденность (избыточность – 1 АК кодируется несколькими триплетами). Следствие - помехоустойчивость. 4 ) Помехоустойчивость. Консервативные и радикальные замены аминокислот. Всего возможно замен 61 х 9 = 549. Из них из-за вырожденности 134 не меняют АК, 230 – не меняют класс АК, 162 – радикальные. .

Изображение слайда
7

Слайд 7

5 ) Компактность – отсутствие знаков препинания внутри генов, знаки препинания только между генами – 3 стоп-кодона (UAA, UAG, UGA) и один старт ( AUG) – только между генами. 6 ) универсальность (у всех живых организмов одинаковые АК кодируются одинаковыми кодонами) не митохондрии 7) специфичность (1 кодон кодирует только 1 АК) 8) однонаправленность (от 5’ к 3’ концу) 9) неперекрываемость (один нуклеотид входит в состав только одного кодона).

Изображение слайда
8

Слайд 8

Рамки считывания Одна и та же нуклеотидная последовательность может кодировать совершенно различные последовательности аминокислот. Мутации со сдвигом рамки и без.

Изображение слайда
9

Слайд 9

Пример – в 1974 г. была секвенирована ДНК фага φX174. Перекрывание генов в геноме фага φX174: 1 – неперекры-вающиеся гены; 2 – перекрывание генов

Изображение слайда
10

Слайд 10

Изображение слайда
11

Слайд 11

Что содержится в ДНК Длина ДНК человека ок. 3.2 х 10 пар нуклеотидов. В ней ок. 25 000 генов, они содержат ок. 10 млн. кодонов. На долю последовательностей нуклеотидов, кодирующих белки, у человека приходится не более 1,5 % ДНК. 9

Изображение слайда
12

Слайд 12

антикодон Акцепторый (ССА)-конец Строение тРНК 3’ 5’ 3’ 5’ Пространственная структура тРНК впервые установлена с помощью РСА для дрожжевой тРНКPhe в 1974–1976 гг. независимо тремя лабораториями.

Изображение слайда
13

Слайд 13

Вторичная структура тРНК. Консервативные (красного цвета) и полуконсервативные нуклеотиды (синего цвета; R – пурин, Y – пиримидин). Точки и линии соединяют основания, образующие пары во вторичной и третичной структуре соответственно. Длина тРНК - от 72 до 95 нуклеотидов из-за различий в размерах D-петли и V-ветви

Изображение слайда
14

Слайд 14

Структурные элементы, отличающие инициаторную тРНК от элонгаторных.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Особенностью тРНК является присутствие минорных нуклеозидов. Структура митохондриальных тРНК млекопитающих сильно отличается от канонической из-за необычных размеров D- и T-ветвей Трехмерная структура стабилизирована девятью парами оснований которые, за исключением пары G19-C56, не относятся к каноническим (уотсон-криковским).

Изображение слайда
16

Слайд 16

Типы минорных нуклеозидов. 1. Стандартные – встречаются почти во всех тРНК Дигидроуридин - D Риботимидин - T Псевдоуридин - y Тиоуридин – s4U

Изображение слайда
17

Слайд 17

2. Метилированные основания – встречаются почти во всех тРНК. 3. Гипермодифицированные основания (обычно с 3 ’- стороны от антикодона). Пример – вайбутозин у тРНК- Phe эукариот Роль минорных нуклеотидов в поддержании третичной структуры тРНК.

Изображение слайда
18

Слайд 18

Рекогниция Присоединение аминокислотного остатка к тРНК Аминоацил-тРНК-синтетазы Изоакцепторные тРНК

Изображение слайда
19

Слайд 19

(1) aaRS + аа + АТР → aaRS • аа -АМР + РР i. (2) aaRS • аа -АМР + тРНК → аа-тРНК + АМР + aaRS Общая схема аминоацилирования На первой стадии аминокислота (аа) активируется АТР с образованием связанного ферментом смешанного ангидрида – аминоациладенилата (аа-АМР) – и освобождением пирофосфата (РРi); на второй стадии ами-ноацильный остаток переносится на 3'-концевую рибозу соответствующей тРНК В клетке существует 20 ферментов, специфичных к стандартным аминокислотам

Изображение слайда
20

Слайд 20

Нестандартные ситуации 1. Во многих бактериях и органеллах эукариот отсутствуют GlnRS и АsnRS, а в ряде архебактерий – CysRS. В этих случаях Gln-тРНКGln и Asn-тРНКAsn синтезируются с участием так называемых « недискриминирующих » RS и амидотрансфераз ( Glu-AdT и Asp-AdT ) (1) ND _ GluRS + Glu + ATP + тРНК Gln → Glu - тРНК Gln. (2) Glu - тРНК Gln + Glu - AdT + Gln + ATP → Gln - тРНК Gln + Glu

Изображение слайда
21

Слайд 21

2. Синтез 21- й аминокислоты селеноцистеина (Sec). PLP - пиридоксальфосфат Спец. киназа В обоих случаях донором селена является селенофосфат (Se-P), синтезируемый в клетке специальным ферментом из селенида водорода

Изображение слайда
22

Слайд 22

3. Другая нестандартная аминокислота, кодируемая генами некоторых метаногенных архебактерий, – производное лизина пирролизин ( Pyl ) – включается специфически в «свою» тРНКPyl соответствующим ферментом пирролизил-тРНК-синтетазой ( PylRS ) по обычному двухступенчатому механизму.

Изображение слайда
23

Слайд 23

АРСазы Мол. массы - в диапазоне 37–250 кДа, четвертичная структура - от мономеров до гомо- и гетеротетрамеров Класс I Класс II Подкласс Ia ArgRS ( α ), CysRS ( α ), IleRS ( α ), LeuRS ( α, αβ), ValRS ( α ), MetRS ( α, α 2 ), Подкласс IIa GlyRS ( α 2 ), HisRS ( α 2 ), ProRS ( α 2 ), ThrRS ( α 2 ), SerRS ( α 2 ) Подкласс Ib GlnRS ( α ), GluRS ( α ), LysRS 1 ( α ) Подкласс IIb AsnRS ( α 2 ), AspRS ( α 2 ), LysRS 2 ( α 2 ) Подкласс Ic TrpRS (α 2 ), TyrRS (α 2 ) Подкласс IIc AlaRS (α 4 ), GlyRS [(αβ) 2 ], PheRS [(αβ) 2 ], PylRS (α 2 ), SepRS (α 4 )

Изображение слайда
24

Слайд 24

Ферменты разных классов отличаются устройством активного центра и способами связывания акцепторной ветви тРНК. Все ферменты класса I используют 3'-концевую 2'-OH-группу тРНК в качестве акцептора аминокислоты, а ферменты класса II (за исключением PheRS) − 3'-OH-группу

Изображение слайда
25

Слайд 25

Структура активных центров аминоацил-тРНК-синтетаз, принадлежащих классу I ( GlnRS ) и классу II ( AspRS ). Характерные структурные мотивы выделены разным цветом

Изображение слайда
26

Слайд 26

Для большинства синтетаз (за исключением 4-х ферментов класса I – ArgRS, GlnRS, GluRS и LysRS1 ) взаимодействие с аминокислотой и АТР и синтез аминоациладенилата не требуют присутствия тРНК Что является причиной деления синтетаз на два структурно не связанных класса? Согласно одной гипотезе, два класса могут быть кодированы комплементарными цепями ДНК. Согласно другой гипотезе, два класса возникли независимо. На глубокую эволюционную связь между аминоацилированием тРНК и биосинтезом аминокислот указывает структурное сходство между каталитическими доменами аминоацил-тРНК-синтетаз и ферментов, вовле-ченных в биосинтез аминокислот.

Изображение слайда
27

Слайд 27

Узнавание тРНК АРСазами Методы исследования - генетические in vivo и кинетических экспериментов in vitro с мутантными тРНК. Ищут детерминанты идентичности (специфичности) - нуклеотиды тРНК, замена которых приводит к потере специфичности или эффективности аминоацилирования. in vivo используют мутантные гены супрессорной тРНК, полученной введением стоп-антикодона (CUA или UCA) в тестируемую тРНК. Мутантные гены клонируются в экспрессирующие векторы, и исследуется способность супрессорных тРНК подавлять стоп-кодон в гене репортерного белка, экспрессируемого в E. coli. Специфичность мутантных форм тРНК определяется путем анализа аминокислот, встроенных в транслируемый белок.

Изображение слайда
28

Слайд 28

Узнавание боковых групп аминокислот обеспечивается изначальной комплементарностью многих ферментов субстрату по известной модели «замка и ключа».

Изображение слайда
29

Слайд 29

Селективность отбора аминокислот некоторыми ферментами ( CysRS, MetRS, HisRS и ProRS ), обеспечивается индуцированным соответствием («рука-перчатка»): связывание специфичной аминокислоты вызывает конформационные изменения, в результате которых полностью формируется участок связывания боковой группы субстрата

Изображение слайда
30

Слайд 30

Установлены элементы узнавания тРНК для всех 20-ти синтетаз из E. сoli, а также некоторых АРС ряда других бактерий, дрожжей, человека и пр. Оказалось, что небольшое число нуклеотидов в тРНК является критическим для специфичности аминоацилирования, и этот набор строго индивидуален для каждой пары aaRS-тРНК.

Изображение слайда
31

Слайд 31

Распределение элементов узнавания тРНК E. coli аминоацил-тРНК-синтетазами класса I (а) и класса II (б) Выделенная серым цветом вариабельная ветвь узнается как структурная особенность тРНКTyr и тРНКSer

Изображение слайда
32

Слайд 32

Антикодон не важен для узнавания тРНК E. сoli, специфичных к Leu, Ser и Ala. Это неудивительно в случае тРНКSer, существующей в форме шести изоакцепторов, в которых все три нуклеотида антикодона варьируют. Минорные компоненты природных тРНК редко выступают в роли элементов идентичности. В некоторых тРНК модификации оснований предотвращают взаимодействие с неспецифичными aaRSs – « антидетерминанты »

Изображение слайда
33

Слайд 33

Таблица 1.5 Примеры антидетерминант узнавания в парах тРНК- aaRS Антидетерминанта тРНК (организм)/класс АaRS (организм)/класс G3-U70 тРНК Ala (дрожжи)/I I ThrRS (дрожжи) /II U34 тРНК Ile (дрожжи)/I MetRS (дрожжи)/I L34 тРНК Ile ( E. coli )/I MetRS ( E. coli )//I U30-G40 тРНК Ile (дрожжи)/I GlnRS (дрожжи)/ I ; LysRS (дрожжи)/ II A36 тРНК Arg ( E. coli )/I TrpRS ( E. coli )/I C6-G67 тРНК 2 Arg (дрожжи)/I AspRS (дрожжи)/II m 1 G37 тРНК Asp (дрожжи)/II ArgRS (дрожжи)/I G37 тРНК Ser (дрожжи)/II LeuRS (дрожжи)/I A73 тРНК Leu (человек)/I SerRS (дрожжи)/II U28-A42 и A37 тРНК Trp (дрожжи) г /I TrpRS (млекопитающие)/I G2-U71 тРНК Lys ( B. burgdorferi )/I LysRS ( E. coli )/II G37 тРНК Cys (человек)/ I CysRS ( E. coli ) /I

Изображение слайда
34

Слайд 34

Рибосома - сложнейшая молекулярная машина клетки, ее функция состоит в том, чтобы переводить (транслировать) генетическую информацию, скопированную с ДНК в качестве матричной РНК, в полипептидные цепи белков. Эта функция одинакова во всех организмах от бактерий до человека. DNA ДНК мРНК Полипептидная цепь рибосома

Изображение слайда
35

Слайд 35

мРНК Общие черты строения: односпиральность, направление чтения и написания 5 ’-3’, НТП, старт-кодон, кодирующая последовательность, стоп-кодон, 3 ’- НТП мРНК прокариот - полицистронные, схема цистрона: ШД-послед-ти расположены за 3-10 нт перед стар-кодоном. Они богаты пуринами и частично комплементарны пиримидин-богатым 3'-концевым послед-тям рРНК малых субчастиц

Изображение слайда
36

Слайд 36

Особенности мРНК эукариот : Одноцистронные Нет ШД-послед-тей. Кэп на 5 ’- конце. Поли(А) – послед-ть на 3 ’- конце. Полицистронными являются также геномные РНК некоторых вирусов (например, вируса гепатита С.

Изображение слайда
37

Слайд 37

Структура кэпа

Изображение слайда
38

Слайд 38

тРНК – сходство у всех организмов Инициаторные тРНК аминоацилируются только остатками Met и «работают» только на стадии инициации: остатки Met для встраивания в синтезируемую полипептидную цепь (кроме самого первого) переносит «обычная» метиониновая тРНК. Их структура имеет характерные черты – 3 GC пары в АКД-стебле и лишняя пара в АКЦ стебле. Отличительная особенность прокариотической инициаторной тРНК состоит в том, что она формилируется по N-концевой аминогруппе остатка Met специальными ферментами.

Изображение слайда
39

Слайд 39

Факторы трансляции - одно- или многосубъединичные белки, подразделяющиеся на факторы инициации (IF), факторы элонгации (EF) и факторы терминации (RF от англ. releasing factor – «фактор освобождения синтезированного полипептида из рибосомы»). Внутри групп каждый фактор дополнительно обозначается цифрами или буквами, следующими после сокращения IF, EF или RF. Перед названиями соответствующих факторов эукариот ставят букву «е» (eukaryotic), например, eIF2.

Изображение слайда
40

Слайд 40

Инициация – процесс, приводящий к образованию комплекса, в котором старт-кодон AUG находится в пептидильном (Р) – участке рибосомы. Принципиальные отличия инициации на рибосомах эукариот. Инициаторная метиониновая тРНК НЕ формилирована. Отличия в устройстве мРНК – кэп на 5 ’- конце, наличие поли(А)-хвоста на 3 ’- хвосте, отсутствие последовательностей Шайна – Далгарно. Значительно усложненный механизм инициации с участием намного большего числа факторов. 4. Зачем нужен настолько усложненный путь инициации у эукариот?

Изображение слайда
41

Слайд 41

Структурные элементы, отличающие инициаторную тРНК от элонгаторных.

Изображение слайда
42

Слайд 42

Схема инициации у прокариот IF2 взаимод. с тРНК IF1 стимул IF2 и IF3 IF3 помогает ШД

Изображение слайда
43

Слайд 43

Схема инициации у эукариот IF1 IF3 (функц. аналог) IF2 eIF4F – кэп-связывающий комплекс факторов eIF4E – кэп-узнающий белок eIF4A – АТР-зависимая хеликаза eIF4G замыкает PABP и eIF4E

Изображение слайда
44

Слайд 44

eIF4A – АТР-завис. геликаза eIF4B, Н – ассистируют ей E eIF4E- Кэп-связывающий белок

Изображение слайда
45

Слайд 45

Изображение слайда
46

Слайд 46

Образование тройного комплекса и замена GDP на GTP в eIF2 eIF2 GDP

Изображение слайда
47

Слайд 47

Активируется в стрессовых условиях (тепловой шок, голодание и т.д.) Образуется прочный комплекс, где оказывается связанным весь eIF2B клетки, поэтому замена GDP на GTP в комплексе с eIF2 не происходит. 40 S 6 0 S пептид Пример регуляции трансляции на стадии инициации. Тотальная репрессия трансляции в результате фосфорилирования факторов инициации (в частности, eIF2) у эукариот.

Изображение слайда
48

Слайд 48

Факторы инициации эукариот Фактор Гомологи Бакт Археи Субъединицы Функции eIF1 1 (13 kDa) Предотвращает инициацию на неправильном кодоне или в плохом контексте (функц. аналог IF3) eIF1A 1 (16 kDa) IF1 Помогает eIF1 в селекции старт-кодона и вовлекает eIF5B нет eIF 2 нет abg (30-50 kDa ) ГТФаза образует 3-ной комплекс с GTP и Met- тРНК, играет ключ. роль в селекции старт-кодона eIF 2 B нет abg (30-50 kDa ) Обменивает GDP на GTP в eIF2 и тем самым реактивирует его eIF 3 нет 8-11 ( S 800 kDa) Стимулирует связ- 3-ного комплекса, участвует в сканировании, пре-пятствует раннему связыванию 60 S eIF 4А нет 1 (46 kDa) АТФаза, расплетающая мРНК с 5 ’- конца eIF 4 B нет 1 (69 kDa) Ассистирует eIF4A aIF1 aIF1A aIF 2 aIF 2 B нет aIF 4А нет

Изображение слайда
49

Слайд 49

Фактор Субъединицы Функции eIF 4 E нет 1 ( 25 kDa) Связывается с кэпом eIF 4 F нет Комплекс eIF4E, A и G Расплетает 5’-концевую часть мРНК и обеспечивает посадку туда 43 S eIF 4 G нет 1 (17 5 kDa) Связывается с eIF4E, eIF4A, eIF3, PABP и mRNA and усиливает геликазную активность of eIF4A eIF5 нет 1 (50 kDa) eIF5B IF2 1 (140 kDa) ГТФаза, осуществляющая ассоциацию с 60 S Активирует ГТФазную активность eIF2 предотвращает диссоциацию GDP c eIF2 DHX29 нет Доп. Фактор - расплетает 5’-конц. часть мРНК у высших эукариот eIF 6 нет 1 1 Связывается с 60 S и не дает ей преждеврем. ассоциировать с 40 S Гомологи Бакт Археи нет нет нет aIF5 aIF5B нет aIF 6

Изображение слайда
50

Слайд 50

Цикл элонгации. eEF1 – EF-Tu eEF2 – EF-G Аналогичны по функции, но не работают в гетерологичных системах

Изображение слайда
51

Слайд 51

2. Цикл элонгации полипептидной цепи.

Изображение слайда
52

Слайд 52

Р-участок А-участок Р-участок А-участок Схема образования пептидной связи

Изображение слайда
53

Слайд 53

3. Терминация трансляции наступает, когда в аминоацильном (А)-участке оказывается один из 3-х стоп кодонов – UGA, UAG или UAA. RF от англ. Releasing factor RF 1 -го класса: У эукариот - eRF1 архей aRF1 У бактерий : RF 1 узнает кодоны UAA и UAG, а RF 2 – кодоны UAA и UGA. Функции RF 1-го класса - запуск гидролиза сложноэфирной связи между пептидильным остатком и молекулой тРНК в P-участке рибосомы (освобождение синтезированного полипептида).

Изображение слайда
54

Слайд 54

Молекулярная мимикрия – сходство структуры RF и тРНК. Связываясь с рибосомой, RF одним своим фрагментом, напоминающим антикодоновую шпильку тРНК, узнает стоп-кодон, а другой его фрагмент, похожий на акцепторный конец, оказывается в пептидилтрансферазном центре. Отсутствие гомологии между бактериальными и эукариотическими факторами Факторы терминации 2-го класса – активируемые рибосомой GTP азы. RF3 eRF3

Изображение слайда
55

Слайд 55

>100 Å anticodon CCA-3’end 76Å тРНК eRF1

Изображение слайда
56

Слайд 56

Субчастицы готовы к реинициации на этой же мРНК или к инициации трансляции новой мРНК. Общая схема

Изображение слайда
57

Слайд 57

Характерные особенности терминации у прокариот : 1) освобождение синтезированного полипептида происходит до гидролиза GTP и без участия RF3; 2) гидролиз GTP необходим для диссоциации RF3 с рибосомы; 3) посттерминационный комплекс рибосом, содержащий RF1/RF2, выступает в роли фактора, обменивающего GDP на GTP в комплексе с RF 3. 4) RF3 не требуется для гидролиза пептидил-тРНК; вообще клетка может существовать и без этого фактора.

Изображение слайда
58

Слайд 58

У эукариот оба фактора терминации действуют кооперативно и скоодинированно: 1) eRF1 имеет высокое сродство к eRF3, и оба фактора образуют комплекс перед тем, как попасть на рибосому; 2) гидролиз GTP фактором eRF3 необходим для быстрого и эффективного гидролиза пептидил-тРНК фактором eRF1.

Изображение слайда
59

Слайд 59

Гидролиз GTP приводит к изменению конформации терминационного комплекса таким образом, что универсальная для всех организмов последовательность GGQ фактора eRF 1, отвечающая за индукцию гидролиза пептидил-тРНК, оказывается в пептидилтрансферазном центре рибосомы.

Изображение слайда
60

Слайд 60

Рециклинг - диссоциация мРНК и деацилированной тРНК и последующая диссоциация рибосом на субчастицы, которые затем снова участвуют в процессе трансляции. У прокариот есть специальный RRF, который, действуя совместно с EF-G, диссоциирует рибосому на субчастицы. мРНК, которая может оставаться связанной с 30S субчастицей, удаляется из нее фактором инициации IF3.

Изображение слайда
61

Слайд 61

У эукариот и архей специализированного фактора рециклинга нет. Диссоциация 80S рибосом эукариот на субчастицы после завершения терминации трансляции просходит при участии факторов инициации eIF3 и eIF6 и белка АВСЕ1; диссоциацию мРНК с 40S субчастицы вызывает фактор eIF3j, а диссоциацию тРНК – фактор eIF1.

Изображение слайда
62

Слайд 62

Отклонения от канонических правил Неканоническая инициация – трансляционные энхансеры в мРНК и IRES – элементы некоторых вирусных и клеточных мРНК. 2. Прочтение стоп-кодонов как смысловых: селенопротеиновые мРНК и вариантный генетический код в силиатах ( инфузориях). Причины этого. Примеры – у Stilonichia Paramecium стоп кодон только UGA, а кодоны UAA и UAG кодируют глутамин. Причина – мутации в консервативном мотиве eRF1, отвечающем за распознавание пуринов.

Изображение слайда
63

Слайд 63

>100 Å anticodon CCA-3’end 76Å тРНК eRF1

Изображение слайда
64

Слайд 64

Аминокислота селеноцистеин - биологическая форма селена. Ее кодирует триплет UGA, являющийся обычно стоп-кодоном. Специальный механизм, благодаря которому происходит включение селеноцистеина в растущий полипептид, использует специфический структурный район в 3 ‘ -НТО мРНК - SECIS ( от англ. Selenocysteine Insertion Sequence) и белковые факторы ( SBP2, EFSec и др.). SECIS может быть расположен на расстоянии нескольких сотен нуклеотидов от UGA- кодона. AAAAAAA AUG AUG EFSec Sec SBP2 ? stop SECIS мРНК 5 ' 3 ' Sec- тРНК GUG UGA

Изображение слайда
65

Слайд 65

К человеческим селенопротеинам относят: Иодтирониндеиодиназы 1—3:  DIO1,  DIO2,  DIO3 Глутанионпероксидазы :  GPX1,  GPX2,  GPX3,  GPX4,  GPX6 [4] Селенопротеины : SelH, SelI, SelK, SelM, SelN, SelO, SelP, SelR, SelS, SelT, SelV, SelW,  Sel15 [5] Селенофосфатсинтетаза 2 ( SPS2) Тиоредоксинредуктазы 1—3 :  TXNRD1,  TXNRD2,  TXNRD3

Изображение слайда
66

Слайд 66

IRES- элемент РНК вируса гепатита С- IRES (Internal Ribosome Entry Site) – очень своеобразный высокоструктурированный элемент вирусной РНК перед старт-кодоном. Он отвечает за инициацию трансляции вирусной РНК «в обход» клеточных регуляторных механизмов 5’ 3’ Внутренняя инициация трансляции – для некэпированных геномных РНК некоторых вирусов AUG попадает в Р-сайт прямо, без сканирования

Изображение слайда
67

Слайд 67

Последовательность событий при инициации трансляции РНК вируса гепатита С. Бинарный комплекс Рибосома, готовая трансли- ровать РНК вируса

Изображение слайда
68

Слайд 68

Вход мРНК Выход мРНК Участки связывания IRES и мРНК на рибосоме S3a

Изображение слайда
69

Слайд 69

Изображение слайда
70

Слайд 70

Выход синтезированного полипептида из рибосомы Сигнал-узнающая частица SRP распознает специальную сигнальную последовательность в синтезируемом полипептиде, как только эта последовательность появляется на выходе из рибосомы. SRP - консервативный рибонуклеопротеид, состоящий из 7S РНК (в прокариотах 4.5S рРНК) и нескольких белков. Связываясь с этой последовательностью, SRP вызывает паузу в элонгации, во время которой рибосома закрепляется своей большой субчастицей на специальном рецепторе для SRP на мембране, после чего SRP способствует транслокации (перемещению) полипептида через мембрану.

Изображение слайда
71

Слайд 71

Крио-электронное изображение комплекса транслирующей эукариотической рибосомы с SRP. Обозначены субчастицы, тРНК ( tRNA ), SRP и белок-рецептор SR, способствующий переносу рибосомы на транслокон. Сигнальная последовательность синтезированного полипептида на этом изображении закрыта центральной частью S -домена SRP

Изображение слайда
72

Слайд 72

Трансмембранный канал для транслокации полипептида в ЭР Образован кольцеобразной олигомерной белковой структурой, состоящей из трех или четырех частиц так называемого «Sec61p-комплекса», содержащего a-субъединицу с десятью трансмембранными (ТМ)-доменами и две меньшие b- и g-субъединицы, в каждую из которых входит по одному трансмембранному домену. Эта кольцеобразная структура, которую иногда называют «транслоконом», эволюционно консервативна (в прокариотах соответствующий комплекс называется SecYEG или SecY).

Изображение слайда
73

Слайд 73

Сравнительная характеристика рибосом про- и эукариот Субчастицы : малая – 40 S (1.4 мДа) большая - 60 S (ок. 3 мДа) Компоненты субчастиц : белки, рРНК, полиамины (спермин, спермидин, путресцин) и ионы К+ и М g 2+. Все рибосомы эукариот содержат одинаковый набор рРНК и белков. Содержание и количественный состав полиаминов зависит от природы организма и типа ткани. Обратимая диссоциация рибосом на субчастицы. Рибосома : эукариоты – 80 S мол. масса 4 – 4.5 мДа, примерно в 1.5 раза больше, чем 70 S рибосома прокариот

Изображение слайда
74

Слайд 74

Рибосома высших организмов Рибосома бактерий 28S рРНК 3500-5000 нт, 5.8S рРНК, 5S рРНК, 4 7 белков 18S рРНК 1800 нт, 3 3 белка 23S рРНК 3000 нт, 5S рРНК, 34 белка 16S рРНК 1500 нт, 23 белка 24 нм 20 нм Сравнительная характеристика рибосом про- и эукариот

Изображение слайда
75

Слайд 75

Гомология между структурными элементами 7 0S и 80S рибосом Гомология между рРНК прокариот и эукариот Степень гомологии первичных и вторичных структур 5.8 S рРНК – гомолог 5 ’- концевого района 23 S рРНК Консервативный «кор» вторичной структуры рРНК Роль рРНК в оганизации декодирующего центра иПТЦ.

Изображение слайда
76

Слайд 76

Консервативные положения и сегменты экспансии во вторичной стуктуре рРНК, изображенные на структуре 16 S E. coli. Большие кружки – положения, всегда присутствующие в универсальном коре вторичной структуры. Сегменты экспансии нумерованы и обведены прямоугольниками.

Изображение слайда
77

Слайд 77

Гомологичные рибосомные белки : Невысокая степень гомологии аминокислотных последовательностей и большое сходство пространственных структур гомологичных белков в рибосомах про- эукариот. Высокая степень сходства последовательностей между гомологичными рибосомными белками эукариот.

Изображение слайда
78

Слайд 78

Качественные различия между рибосомами про- и эукариот Рибосомы эукариот невозможно собрать in vitro из набора рибосомных белков и рРНК.

Изображение слайда
79

Слайд 79

Сборка субчастиц прокариот

Изображение слайда
80

Слайд 80

Изображение слайда
81

Слайд 81

Методы изучения строения рибосомы и ее функциональных центров Строение малой субчастицы рибосом Thermus thermophilus по данным РСА. Полипептидные цепи белков и полинуклеотидные цепи рРНК изображены ленточками. Рибосомные белки (в которых видны участки α -спиралей) выделены разными цветами и подписаны, рРНК отмечена серым цветом.

Изображение слайда
82

Слайд 82

Электронная микроскопия Футпринтинг Аффинная модификация

Изображение слайда
83

Слайд 83

Типы аналогов мРНК

Изображение слайда
84

Слайд 84

Функциональные центры рибосомы и принципы их организации 1) участки связывания каждого из участников процесса трансляции (для молекул тРНК – их три – А-, Р- и Е-участки); 2) декодирующий центр, где рибосома распознает «правильный» комплементарный комплекс кодона мРНК с антикодоном аа-тРНК в А-участке; 3) пептидилтрансферазный центр (ПТЦ), где происходит катализ образования пептидной связи при элонгации и гидролиз сложноэфирной связи между синтезированным пептидом и тРНК при терминации; 4) так называемый GTPаза-активирующий центр (ГАЦ), который отвечает за стимуляцию GTP азной активности факторов трансляции; 5) участки связывания факторов трансляции.

Изображение слайда
85

Слайд 85

Строение ПТЦ у прокариот

Изображение слайда
86

Слайд 86

Динамичность структуры рибосомы При узнавании правильного кодон-антикодонового дуплекса аа-тРНК с кодоном мРНК в А-участке малая субчастица принимает «закрытую» конформацию, в которой «голова» малой субчастицы наклоняется к телу и к большой субчастице, что и запускает цепь конформационных перестроек, приводящих, в конечном счете, к активации GTP азной активности фактора EF - Tu. При связывании EF - G голова малой субчастицы поворачивается определенным образом относительно тела, а после транслокации и ухода деацилированной тРНК – возвращается в исходное положение. Движения регулярно повторяются в каждом цикле элонгации, поэтому их и назвали «шестеренкоподобными»,

Изображение слайда
87

Слайд 87

Алкалоид рицин расщепляет одну-единственную фосфодиэфирную связь в 23 S рРНК в так называемой «сарцин-рициновой» петле (район GTP аза-активирующего центра), что лишает рРНК конформационной подвижности и в результате приводит к полной инактивации всей огромной рибосомы.

Изображение слайда
88

Слайд 88

Рибосома и антибиотики Аминогликозиды узнают с высокой специфичностью структуру декодирующего центра 16 S рРНК (по принципу «ключ-замок»), в результате чего рибосома перестает распознавать «правильную» аминоацил-тРНК и резко возрастает частота включения «неправильных» аминокислотных остатков в синтезируемый белок.

Изображение слайда
89

Слайд 89

Структуры аминогликозидных антибиотиков неомицина (А), канамицина (В) и стрептомицина (С)

Изображение слайда
90

Слайд 90

Макролиды, содержащие 14-16-членное лактоновое кольцо, остатки сахара и боковые заместители, взаимодействуют с нуклеотидами 23 S рРНК, образующими ближайшую к ПТЦ часть «пептидного канала», и тем самым останавливают синтез белка

Изображение слайда
91

Последний слайд презентации: Грайфер Дмитрий Маратович д.х.н., в.н.с. Лаборатории структуры и функции

Структуры некоторых антибиотиков, наложенные на их участки связывания во фрагменте 50 S субчастицы в районе ПТЦ. Срез субчастицы, обращенный к малой субчастице, окрашен в серый цвет. Оранжевым цветом показан модельный 3’-концевой фрагмент пептидил-тРНК в Р-участке.

Изображение слайда