Презентация: Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів

Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Транскрипція Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Етапи синтезу РНК Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Робочий цикл РНК-полімерази Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Термінація транскрипції Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів
1/49
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 62)
Скачать (6199 Кб)
Код скопирован в буфер обмена
1

Первый слайд презентации

Механізми транскрипції та трансляції в прокаріотів і еукаріотів

2

Слайд 2

Молекули ДНК кожної клітини містять інформацію для синтезу всіх необхідних їй білків. Молекули ДНК локалізуються в ядрі, а синтез білків відбувається в цитоплазмі. ДНК не може переміщуватися до місця синтезу білків у цитоплазму. Вона передає інформацію про структуру білків за участю специфічних молекул іРНК, що утворюються на ДНК і переносяться з ядра в цитоплазму до місця синтезу білків. Етапи реалізації генетичної інформації

3

Слайд 3

Утворення молекул РНК на матриці ДНК називається транскрипцією (від лат. transcripio - переписування ). Цей процес відбувається, в основному, під час інтерфази. На генах матриці ДНК утворюються всі три типи РНК – інформаційна (матрична), транспортна і рибосомна. рРНК тРНК мРНК

4

Слайд 4

Урацил утворює комплементарні пари основ з аденіном. Відсутність метильної групи в урацилі не впливає на спарювання основ Фрагмент РНК

5

Слайд 5: Транскрипція

Транскрипція - процес синтезу РНК з використанням одного з ланцюгів ДНК як матриці, тобто - переписування послідовності нуклеотидів ДНК у послідовність нуклеотидів РНК. На відміну від новосинтезованого ланцюга ДНК, РНК-ланцюг не залишається з'єднаним водневими зв'язками з матричним ланцюгом ДНК. Ланцюги РНК значно коротші від молекул ДНК, оскільки копіюються лише з обмеженої ділянки ДНК. Зростання ланцюга РНК відбувається в напрямку від 5′- до 3′-кінця. Субстратами реакції є 3′-кінцева ОН-група рибози зростаючого транскрипту і рибонуклеозидтрифосфати (rNTP).

6

Слайд 6

Фермент, який каталізує цю транскрипцію - ДНК-залежна РНК-полімераза Фермент орієнтується відносно ДНК двома способами і рухається у 2-х напрямках. Один із ланцюгів ДНК - матричний ( антикодуючий ), з якого зчитується інформація в напрямку 3′-5′ і на якому синтезується комплементарний ланцюг РНК у протилежному напрямку 5′-3′. Нематричний ланцюг називають кодуючим або змістовним, і саме його послідовність подають як послідовність даного гена. Синтез нових молекул РНК починається до завершення синтезу першої РНК РНК-полімераза рухається зліва-напрво використовуючи нижній ланцюг ДНК як матрицю для синтезу РНК РНК-полімераза рухається зправа -наліво використовуючи верхній ланцюг ДНК як матрицю для синтезу РНК

7

Слайд 7: Етапи синтезу РНК

а) зв’язування РНК-полімерази з ДНК-матрицею; б) ініціація синтезу полірибонуклеотидного ланцюга; в) елонгація (подовження) синтезу РНК; г) термінація, тобто закінчення синтезу РНК (так званого „первинного РНК- т ранскрипту”)

8

Слайд 8

ОСОБЛИВОСТІ РНК-полімерази : ► РНК-полімерази можуть починати синтез ланцюга РНК без праймера ► РНК-полімерази роблять ~ 1 помилку на 10 4 нуклеотидів (частота помилок при роботі ДНК-полімерази – 1 на 10 7 нуклеотидів). ► РНК-полімерази мають коректорську активність: активний центр ензиму може виконати реакцію ексцизії.

9

Слайд 9

Бактерійна РНК-полімераза має субодиничну будову, залежно від стадії транскрипції існує у двох формах: кор-фермент (здійснює елонгацію транскрипції): 2 субодиниці α (виконують структурну функцію), β, β' (формують “ щ елепи”, у щілині між якими з ферментом взаємодіє ДНК) та ω; 2) голофермент (здійснює впізнавання промотора ) - комплекс корферменту із субодиницею σ. Загальна характеристика транскрипції в бактерій. РНК-полімераза

10

Слайд 10

2 канали: через один канал РНК виходить за межі полімеразного комплексу через інший - вторинний канал, нуклеозидтрифосфати потрапляють до точки зростання РНК. Каталітичний активний центр розташований в щілині між щелепами: 3 залишки Asp (також належать до β′), що утримують іон Mg 2+. ОН-група на 3′-кінці РНК фіксується в активному центрі поряд з іоном Mg 2+. NTP потрапляє до сайту зв’язування через вторинний канал разом з другим іоном Mg 2+.

11

Слайд 11

Субодиниця σ виконує роль загального фактора ініціації транскрипції. ▪ фіксує певне положення щелеп, взаємодіє з активним центром та його оточенням ▪ впізнанає промотор ▪ частина σ взаємодіє з каналом виходу РНК блокуючи його: дисоціація σ є необхідною для виходу синтезованої РНК, тобто для вільного руху полімерази вздовж матриці під час елонгації ● Елементи послідовності, які знаходяться на відстані -35 і -10, безпосередньо впізнаються σ-фактором під час ініціації транскрипції. Взаємодія σ-фактора з промотором чітко орієнтує РНК-полімеразу відносно ДНК, тобто визначає і стартову точку транскрипції, і її напрямок

12

Слайд 12: Робочий цикл РНК-полімерази

Ініціація транскрипції зв’язування холоферменту з промотором - формується закритий комплекс, у складі якого ДНК зберігає форму подвійної спіралі; локальне плавлення подвійної спіралі з утворенням відкритого комплексу - розходження ланцюгів ДНК, яке дозволяє використовувати один з них як матрицю; включення перших двох нуклеотидів до молекули РНК (синтез першого фосфодіефірного зв’язку в активному центрі полімерази ) - найповільніша стадія процесу; зростання первинного короткого транскрипту - приєднання 8-9 нуклеотидів. Після цього є можливою абортивна ініціація (визволення короткого транскрипту ), тобто невдала спроба ініціації; в іншому випадку відбувається очищення промотора - дисоціація σ-фактора і перехід до елонгації транскрипції.

13

Слайд 13

Елонгація транскрипції – поступове видовження ланцюга преРНК до кінцевого розміру: РНК-полімераза рухається вздовж матриці разом із розплавленими 12-14 парами основ у транскрипційному міхурі. При кожному кроці полімерази одна пара основ руйнується попереду міхура й одна відновлюється позаду. У зоні міхура з полімеразою завжди зв’язаний ДНК-РНК-гібрид довжиною 8-9 пар основ. Висока спорідненість РНК-полімерази до гібрида забезпечує високу процесивність ферменту - здатність працювати на матриці без дисоціації

14

Слайд 14: Термінація транскрипції

Сигналом термінації транскрипції є інвертований повтор, фланкований polyТ послідовністю ( ~ 7 нуклеотидів). У матричному ланцюзі ДК - polyА послідовність, у складі транскрипту (РНК) – polyU. Інвертований повтор у складі транскрипту утворює дволанцюгову шпильку. Коли полімераза транскрибує термінатор, шпильки можуть вклинюватися в рухому заслінку ензиму, сприяючи вивільненню РНК-транскрипту через канал виходу.

15

Слайд 15

У деяких бактерійних оперонах термінація залежить від фактора ρ, який зв’язується з РНК-транскриптом у певних С-збагачених ділянках. ρ-фактор пересувається вздовж транскрипту в напрямку 5 ' →3 ' зі швидкістю, нижчою за швидкість руху полімерази. Сигнал термінації зумовлює зупинку полімерази. ρ-фактор наздоганяє полімеразу і, продовжуючи рух уздовж РНК, руйнує гібридну подвійну спіраль (працюючи як геліказа ) Результатом є відновлення подвійної спіралі ДНК і визволення транскрипту. Термінація транскрипції

16

Слайд 16

1. Транскрипція ДНК відбувається в усіх ядровмісних клітинах (які діляться і які не діляться). 2. Транскрипція ділянки ДНК відбувається майже у будь який момент циклу (крім періоду реплікації і власне поділу) і багаторазово 3. Ферменти : • РНК-полімераза І працює на кластерах генів рибосомної РНК і здійснює синтез рРНК 18S, 28S та 5,8S. • РНК-полімераза ІІ транскрибує білкові гени, а також гени маленьких ядерних РНК та інших РНК, що не транслюються. • РНК-полімераза ІІІ здійснює синтез тРНК, рибосомної 5S РНК і кількох інших низькомолекулярних РНК. 4. Субстратами синтезу є рибонуклеозидтрифосфати (рНТФ) 3. Напрямок росту ланцюга – 5′→3′ (нуклеотиди приєднуються до 3′-кінця) 4. Ланцюг, який будується, антипаралельний матричному ланцюгу, отже, матрична ДНК транскрибується у напрямку 3′→5′ ТРАНСКРИПЦІЯ В ЕУКАРІОТ

17

Слайд 17

РНК-полімерази еукаріотів приєднуються до промоторів за допомогою білків – транскрипційних факторів, серед них: А) основні (базальні) фактори транскрипції, які: Б) ген-специфічні транскрипційні фактори – приєднуються до ділянок промоторів (GC- та CAAT - box ), до енхансер ів (підсилюючи транскрипцію) до сайленсерів (пригнічуюючи транскрипцію) ● сприяють правильному розміщення РНК-полімерази на промоторі ● допомагають ензиму в роз ’ єднанні ланцюгів ДНК ● від ’ єднують полімеразу від промотора для переходу ензиму у фазу елонгації ● працюють на всіх промоторах, які використовує РНК-полімераза ІІ ● позначаються як TF ІІ (фактор транскрипції РНК-полімерази ІІ), TF ІІА і т.д.

18

Слайд 18

РНК-полімераза II РНК-полімераза ІІ відповідає за синтез мРНК, складається з 12 субодиниць. Найбільша субодиниця формує активний центр, структура і найближче оточення якого майже ідентичні таким бактері й ної полімерази. Відповідно, ідентичними є й механізми елонгації синтезу РНК. Особливість - наявність у найбільшої субодиниці С-кінцевого домену (CTD) – 7 амінокислотних залишків, що тандемно повторюється 52 рази. CTD є платформою для зв’язування численних білків. CTD відіграє ключову роль у перемиканні між ініціацією та елонгацією транскрипції та у збиранні елементів системи процесингу мРНК під час елонгації.

19

Слайд 19

Для ініціації транскрипції є необхідним збирання на промоторі преініціаторного комплексу за участю принаймні 12-субодиничної РНК-полімерази ІІ та шести базальних ( загальних ) факторів транскрипції TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH. Ефективне збирання преініціаторного комплексу також забезпечує медіатор – білковий комплекс, який сприяє зв ’ язуванню білків-активаторів та факторів транскрипції з РНК-полімеразою

20

Слайд 20

Ініціація транскрипції еукаріотичного гена РНК-полімеразою ІІ TFIID - визначає впізнання стандартних елементів базального промотора. Основою структури TFIID є ТВР (TATA-box Binding Protein) - білок зі специфічною спорідненістю до ТАТА-боксу. Промотор містить ТАТА-бокс, який знаходиться на відстані 25 нуклеотидів до сайту ініціації транскрипції Pol II, в asal TFs bind to

21

Слайд 21

Для ініціації транскрипції необхідним є зв ’ язування базальних факторів TFIIA, TFIIB та ін. (A) Промоторна ділянка містить TATA бокс, розташований на відстані - 25 від сайту ініціації транскрипції. (B) TATA бокс упізнається TFIID, який зв ’ язується з ним і сприяє наступному зв ’ язуванню TFIIB. (C) Наступним з ДНК зв ’ язується TFII А. (D) Решта базальних факторів, так само як і РНК-полімераза взаємодіють з промотором. (E) TFIIН притаманна АТР-залежна ДНК-геліказна активність, яка дозволяє полімеразі почати транскрипцію, та к іназн а активність, за рахунок якої здійснюється фосфорилювання С-кінцевого домену РНК-полімерази п ід час переход у від ініціації до елонгації транскрипції

22

Слайд 22

Продукти транскрипції. Дозрівання ( процесинг ) РНК.

23

Слайд 23

Процесинг, дозрівання пре-мРНК з утворенням функціональної матриці, складається з трьох операцій: • Кепування - модифікація 5′-кінця з утворенням кепу (cap). • Поліаденілування - приєднання до 3′-кінця polyА послідовності, яке тісно пов’язане з термінацією транскрипції. • Сплайсинг - вирізання інтронів і зшивання екзонів - у результаті мРНК стає копією лише кодуючої частини гена або її фрагментів: сплайсинг часто може відбуватися кількома альтернативними шляхами (альтернативний сплайсинг). Усі операції процесингу відбуваються під час транскрипції на РНК-полімеразному комплексі, тобто процесинг є невід’ємною частиною транскрипції. Місцем збирання компонентів процесингу служить С-кінцевий домен (CTD) РНК-полімерази ІІ, який відходить від полімерази поряд із каналом виходу РНК. Дозрівання (процесинг) РНК

24

Слайд 24

• Кепування - модифікація 5′-кінця з утворенням кепу (cap). Первинний транскрипт мРНК на своєму 5′ -кінці містить рибонуклеозидтрифосфат, 5′-ppp (step 1). Кепуючий фермент (CE) взаємодіє з фосфорильованим C- кінцевим доменом (CTD) РНК-полімерази І I і додає інвертований гуаніновий “кеп” на 5′ -кінці, у такий спосіб продукуючи 5′-Gppp (step 2). CE є біфункціональним ферментом, який має тріозофосфатазну і гуанілтрансферазну активності. 5′-Gppp “кеп” потім метилюється в положенні N7 іншим ферментом, cap RNA метилтрансферазою (RNMT), з утворенням 5'-m7Gppp (step 3). 5′-Gppp- кеповані мРНК є стабільними, але слабо транслюються. Метилювання “кепу” необхідне для зв ’ язування фактора ініціації трансляції 4E (eIF4E), необхідного для комплектування рибосом.

25

Слайд 25

Поліаденіловий хвіст захищає молекулу мРНК від екзонуклеаз і важливий для термінації транскрипції, для експорту молекули мРНК з ядра до цитоплазми і для процесу трансляції. Деякі прокаріотичні мРНК також поліаденільовані, хоча функції поліаденілового хвоста відрізняються від таких в еукаріотів. Дозрівання (процесинг) РНК • Поліаденілування. В еукаріотів, більша частина молекул матричної РНК закінчуються полі- A послідовністю на своєму 3' кінці.

26

Слайд 26

Дозрівання (процесинг) РНК Процеси дозрівання РНК включають також: ● Видалення або/та приєднання нуклеотидів ● Модифікацію нуклеотидів Видалення “зайвих” послідовностей здійснюють нуклеази Відщеплення екзонуклеазами з кінців ланцюга в пре-РНК : АТФ або ГТФ з 5′-кінця, а з 3′-кінця – GC -ділянок Відщеплення ендонуклеазами спейсерних послідовностей нуклеотидів Вирізання ендонуклеазами із середніх ділянок пре-тРНК і пре-мРНК (крім гістонових ) інтронних послідовностей, зшивання лігазами екзонних послідовностей з утворенням зрілих молекул мРНК. Цей процес позначають як сплайсинг – форма процесингу мРНК в еукаріотів

27

Слайд 27

Маленькі ядерні РНК, які синтезуються РНК-полімеразою ІІ на від повідних генах, згрупованих у кластери, відіграють ключову роль у визначенні просторової структури, формуванні та функціонуванні сплайсосоми. У сплайсингу беруть участь п’ять типів маленьких ядер них РНК (довжиною 100 - 200 нуклеотидів): U1, U2, U4, U5 та U6. Сплайсинг пре-тРНК і пре-мРНК

28

Слайд 28

Сплайсинг інтрона - це дві послідовні реакції трансестерифікації (заміни одного фосфодіефірного зв’язку на інший) 1. Розрив в ділянці 5 ′ -кінця інтрона, який зв ’ язується з нуклеотидом у середній частині того ж інтрона з утворенням ласо. 2. ОН-група, що залишилася на 3′-кінці першого екзона атакує фосфодіефірний зв’язок у 3′-сплайс-сайті. Цей зв’язок розривається, замінюючись на зв’язок між двома екзонами. Каталіз обох реакцій сплайсингу здійснюється молекулами РНК - рибозимами Схема структури маленької ядерної РНК U2 у комплексі з зоною розгалуження інтрона

29

Слайд 29

Самосплайсинг інтронів РНК - реакція, за якої інтронна послідовність каталізує своє власне вирізання з молекули РНК. Такому самосплайсингу підлягають продукти ядерних генів рРНК Tetrahymena, генів бактеріофага Т4, а також деяких мітохондріальних і хлоропластних генів.

30

Слайд 30

Результат сплайсингу – утворення зрілих РНК: - 4 види рРНК: 28 S -, 18 S -, 5,8 S - і 5 S -РНК - Декілька десятків видів тРНК (по 1-3 і більше для кожної амінокислоти) - Тисячі різних мРНК – копій генів, що функціонують у клітині

31

Слайд 31

Зріла еукаріотичної мРНК, яка звільняється з полімеразного комплексу, транспортується в цитоплазму і використовується як матриця для білкового синтезу. Між кепом і початком кодуючої ділянки (стартовим кодоном - найчастіше AUG) розташована 5′-кінцева зона, яка не транслюється. За кодуючою ділянкою, що закінчується одним із стоп-кодонів, і перед polyA-послідовністю розташована 3′-кінцева зона, що не піддається трансляції. Обидві зони, що не транслюються, містять важливі елементи послідовності, які використовуються для регуляції білкового синтезу.

32

Слайд 32

Трансляція РНК

33

Слайд 33

Трансляція   - процес синтезу білків з амінокислот, який каталізується рибосомою на матриці матричної (інформаційної) РНК ( мРНК або іРНК ). Трансляція є однією зі стадій процесу біосинтезу білків і в свою чергу частини процесу експресії генів.

34

Слайд 34

Загальна схема трансляції Ініціація. 1. Розпізнавання стартового кодону (AUG), супроводжується зв'язуванням тРНК аміноацильваної метіоніном (М) і збиранням рибосоми з великої і малої субодиниць. Елонгація. 2. Розпізнавання поточного кодону відповідною йому аміноацил-тРНК (комплементарна взаємодія кодону мРНК і антикодону тРНК). 3. Приєднання амінокислоти, принесеної тРНК, до кінця поліпептидного ланцюга, що росте. 4. Просування рибосоми уздовж матриці, яке супроводжується вивільненням молекули тРНК. 5. Аміноацилювання молекули тРНК, що вивільнилася, відповідною аміноацил-тРНК-синтетазою. 6. Приєднання наступної молекули аміноацил-тРНК, аналогічно стадії (2). 7. Рух рибосоми по молекулі мРНК до стоп-кодону (в даному випадку UAG). Термінація. Розпізнавання рибосомою стоп-кодону супроводжується (8) від'єднанням новосинтезованого білка і в деяких випадках (9) дисоціацією рибосоми.

35

Слайд 35

Забезпечення трансляції тРНК конкретного типу, яка відповідає певній амінокислоті, позначають індексом ( тРНК Ala ). Аміноацильовану тРНК позначають Ala-тРНК Ala. Загальне позначення аміноацильованої тРНК - аа-тРНК. Еукаріотичні гени тРНК (близько 500 активних генів тРНК у геномі людини) транскрибуються РНК-полімеразою ІІІ. Загальна кількість типів тРНК ~ 40 Одній амінокислоті може відповідати декілька (тРНК-ізоакцепторна) Типів тРНК більше ніж кодонів тРНК

36

Слайд 36

РИБОСОМА Забезпечення трансляції рРНК відповідають за структуру рибосоми та її каталітичну активність. рРНК укладені в компактні точні тривимірні структури, які формують щільне ядро (кор). Рибосомні білки в основному знаходяться на поверхні рибосоми, а окремі їх ділянки проникають всередину через отвори в РНК-корі. Функція: стабілізація РНК-кору. Сайти зв’язування тРНК розташовані між двома субодиницями: антикодонові частини тРНК взаємодіють з мРНК і малою субодиницею, акцепторні частини - з великою субодиницею. У 2000 р. визначена повна тривимірна структура рибосоми.

37

Слайд 37

рРНК утворюють каталітичний сайт, де відбувається формування пептидного зв ’ язку. За це відповідіє 23 S рРНК, оскільки найближча до нього амінокислота є на відстані > 1,8 нм. Молекули РНК (сірі) каталізують утворення пептидних зв ’ язків між амінокислотними залишками в активному центрі рибосоми (підсвічений в центрі), тоді як білкова частина відіграє допоміжну роль. Каталітично активні молекули РНК називають рибозимами. Забезпечення трансляції Gray = RNA Gold = protein

38

Слайд 38

Рибосома містить : А-сайт, де відбувається зв’язування аа-тРНК; Р-сайт, де з рибосомою взаємодіє пептидил-тРНК (тРНК, до якої приєднаний пептидний ланцюг, що синтезується); Е-сайт (від exit), де міститься деаміноацильована тРНК перед її звільненням з рибосоми. На стадії ініціації трансляції з (Р)-пептидильним центром зв ’ язується ініціююча аа-тРНК ( метіонінова аа-тРНК – Мет-тРНК i Мет ). На наступних стадіях трансляції в Р-центрі знаходиться пептидил-тРНК.

39

Слайд 39

1-ша стадія - активування амінокислоти - її приєднання до АМР з утворенням аміноациладенілату, коли пірофосфат у складі АТР замінюється на амінокислоту 2-га стадія - перенесення амінокислоти на тРНК : Аміноациладенілат утворює проміжний комплекс з активним центром ферменту й ефективно атакує ОН-групу рибози 3′-кінцевого аденозину тРНК (3′- або 2′-ОН групу залежно від класу АРСази): відбувається перенесення амінокислоти на тРНК. Ключова роль у вірному зв ’ язуванні належить аміноацил-тРНК-синтетазі Зв ’ язування амінокислоти з тРНК

40

Слайд 40

Шляхи ініціації трансляції Способи пошуку стартової точки трансляції: Еукаріоти ( термінальна трансляція ): рибосомна частинка приєднується до 5 ′ -кінця мРНК і сканує мРНК до зустрічі з ініціюючим кодоном Прокаріоти ( внутрішня ініціація ): рибосомна частинка асоціює безпосередньо з локальною структурою мРНК, що містить ініціюючий кодон незалежно від 5 ′ - кінця. Трансляція Трансляція Еукаріоти Прокаріоти Сканування

41

Слайд 41

Фактори ініціації Вільна мала субодиниця рибосоми має спорідненість до факторів ініціації (IF - позначення у прокаріотів і еIF - позначення в еукаріотів, 12еIF) Прокаріоти IF1 - зв’язується з маленькою субодиницею, блокує зону майбутнього А-сайту тРНК. IF2 - G-білок, який зв’язується з малою субодиницею рибосоми в комплексі з GTP IF3 - підтримує дисоційований стан субодиниць рибосоми Ініціація трансляції полягає в: 1) упізнанні стартового кодону, який задає початок і рамку зчитування інформації; 2) збиранні рибосоми з двох субодиниць на мРНК у зоні стартового кодону; 3) завантаженні ініціаторної аа-тРНК на стартовий кодон і водночас у Р-сайт рибосоми.

42

Слайд 42

У бактерійних мРНК замість “кепу” на 5′-кінці є специфічний сайт зв ’ язування з рибосомою – послідовність Шайна-Дальгарно, розміщена в мРНК за 5-9 нуклеотидів від стартового кодону в напрямку до 5′-кінця. Ця канонічна послідовнсть 5′-АГГАГГУ-3′ утворює комплементарні пари основ з 16 S рРНК малої субодиниці рибосоми. Наявність послідовності Шайна-Дальгарно робить кодон AUG стартовим, відрізняючи його від звичайного метіонінового кодону. На ефективність розпізнавання АУГ також впливають нуклеотиди, які фланкують стартовий кодон (передують ділянкам, що транскрибуються або розміщуються за ними) Ініціація трансляції в прокаріотів

43

Слайд 43

Упізнання стартового кодона залежить від контексту послідовності, в якій він розташований. Найкращим контекстом, який максимально сприяє ініціації трансляції, є послідовність Козак: GCC(A/G)CCAUGG. Kozak - подібні послідовності еукаріотів Біота Послідовність нуклеотидів Хребетні gccRcc ATG G Плодова мушка ( Drosophila spp.) cAAa ATG Пекарські дріжджі ( Saccharomyces cerevisiae ) aAaAaA ATG TCt Наземні рослини AACA ATG GC Ініціація трансляції в еукаріотів

44

Слайд 44

Початкова стадія передбачає зв'язування малої рибосомної субодиниці (30S) з мРНК. Це може відбуватися двома способами: або спочатку до мРНК приєднується комплекс, що містить рибосомну субодиницю (1), а потім до нього притягується тРНК в комплексі з IF2 і ГТФ (2), або 30S субодиниця спочатку зв'язується з тРНК, а вже потім сідає на мРНК (3). До комплексу, що утворився, приєднується велика (50S) рибосомна субодиниця (4), фактори ініціації від'єднуються від 30S субодиниці, що супроводжується гідролізом ГТФ білком IF2 (5) і зібрана рибосома починає елонгувати ланцюг (6). У правому нижньому кутку подана схема ініціаторної ділянки прокаріотичної мРНК. RBS - ділянка зв'язування рибосоми, SD - послідовність Шайн-Дальгарно, AUG - ініціюючий кодон. Схема ініціації трансляції у прокаріотів

45

Слайд 45

Схема ініціації трансляції в еукаріотів На першому етапі ініціації трансляції мала субодиниця рибосоми в комплексі з факторами ініціації eIF4G, eIF4B, eIF4E та ініціаторною тРНК приєднується до 5'-кінця мРНК за рахунок здатності eIF4E зв'язувати кеп-структуру. Потім білок eIF4B залучає геліказу eIF4A для розплітання мРНК у напрямку 3'-кінця, що супроводжується витратами енергії АТФ. За рахунок роботи цього білка, 40S субодиниця звільняється від білків eIF4G і eIF4E, і в комплексі з факторами ініціації, що залишилися, рухається по мРНК до стартового кодону AUG, де відбувається дисоціація факторів ініціації, що залишилися, і залучення 60S субодиниці рибосоми за допомогою eIF5, після чого починається синтез поліпептидного ланцюга.

46

Слайд 46

1 крок. Друга аміноацил-тРНК входить в A сайт, за сприяння EF-Tu. 2 крок. Пептидилтрансфераза каталізує утворення пептидного зв ’ язку, який зв ’ язує дві амінокислоти. Вільна тРНК переміщається в E сайт (exit); мРНК транслокується на три нуклеотиди, внаслідок чого тРНК асоційована з дипептидом потрапляє у P сайт. 3 крок. Після утворення першого пептидного зв ’ язку вивільняється перша неаміноацильованої тРНК, за участю EF-G. Третя аа-тРНК готова окупувати А сайт. Елонгація трансляції

47

Слайд 47

4 крок. Третя аа-тРНК займає А сайт, за сприяння EF-Tu. 5 крок. Утворюється другий пептидний зв ’ язок, формуючи трипептид, який починає рухатись через тунель у великій субодиниці. Друга неаміноацильована тРНК входить в Е сайт і є готовою до вилучення. 6 крок. Повний поліпептид є синтезований і покидає рибосому після досягнення нею термінуючого стоп-кодону. Елонгація трансляції

48

Слайд 48

У прокаріотів спряження транскрипції і трансляції відбувається в просторі і часі. У просторі – утворюється комплекс ДНК - РНК-полімераза - мРНК У часі – швидкість транскрипції 30-45 нуклеотидів /сек, трансляції – 10-15 триплетів /сек (1 триплет нуклеотидів синтезується за той самий час, за який він прочитується й утворюється 1 пептидний зв ’ язок ) Транскрипція Трансляція РНК-полімераза

49

Последний слайд презентации

Сигнал термінації – беззмістовний кодон мРНК ( УАА, УАГ, УГА ) У бактерій існють три фактори вивільнення: RF1, RF2, RF3 ( від англ. release factors   - « фактори вивільнення»). RF1 розпізнає стоп-кодони UAG і UAA, RF2 розпізнає стоп-кодони UGA і UAA. RF3 вивільняє синтезований поліпептид. Фактори вивільнення фактично заміняють собою молекулу тРНК, тобто аналогічно тРНК зв'язуються з ділянкою A рибосоми і безпосередньо визнають стоп-кодон. Еукаріоти мають один фактор вивільнення, eRF1, який заміняє бактеріальні RF1 і RF2 та розпізнає всі три стоп-кодона, а інший фактор, eRF3, виконує допоміжну роль в комплексі з RF1. Загалом процес термінації дуже нагадує процес термінації бактерій. Термінація трансляції

Похожие презентации

Ничего не найдено