Слайд 2
Центральная догма генетики.
Генетическая информация закодирована в виде
последовательности дезоксирибонуклеотидов на одной из двух цепей ДНК (матричной цепи).
Транскрипция
производит РНК-«посредника" (мРНК), комплементарного матрице.
Трансляция происходит на рибосомах в цитоплазме, где информация на мРНК определяет последовательность аминокислот, которые собираются в белки.
Слайд 3Транскрипция ДНК → РНК
Синтез РНК по матрице ДНК ферментом РНК-полимеразой
Первый
этап реализации генетической информации в клетке
Слайд 4Синтез РНК на ДНК-матрице – последовательность синтезированной мРНК комплементарна последовательности
одной из цепей двойной спирали ДНК, и каждый кодон иРНК
комплементарен антикодону акцепторной тРНК, поэтому последовательность аминокислот в полипептиде соответствует кодирующей последовательности ДНК.
Транкрипция – начало информационного потока в клетке.
Слайд 5Подтверждение роли РНК как посредника между ДНК и белком:
Как правило,
ДНК в ядрах эукариотических клеток находится в хромосомах. Синтез белков
– в рибосомах в цитоплазме. Поэтому ДНК непосредственно не может участвовать в синтезе белков
РНК синтезируется в ядре, где находится ДНК и имеет сходный химический состав
Обычно синтезированная РНК мигрирует в цитоплазму, где происходит синтез белков
Общее количество РНК пропорционально количеству белка в клетке
Слайд 6Все это говорит о том, что генетическая информация, записанная в
ДНК, передается на РНК-посредник (иРНК), с которого и ведется синтез
белков.
При исследовании бактерий и фагов было показано, что во время инфекции фагов синтез РНК предшествует синтезу фаговых белков, и синтезированная РНК комплементарна фаговой ДНК
Жакоб и Моно предложили эту схему еще в 1961 г. в своей модели регуляции работы генов у бактерий
Слайд 7Гены – транскрибируемые участки ДНК
Транскрибируется не вся ДНК, а лишь
отдельные ее участки – гены.
ДНК одной хромосомы
РНК
Слайд 8
Строение гена
Кодирующая часть
АТГ
STOP
ДНК
РНК-транскрипт
Промотор
Терминатор
Точка начала транскрипции
Окончание транскрипции
5'
3'
Регуляторная часть
Слайд 9Знаки начала и окончания матричных синтезов
ДНК
РНК
белок
транскрипция
трансляция
Знак начала
Знак
окончания
Промотор
Терминатор
СТАРТ- кодон
СТОП - кодон
Промотор и терминатор – не кодоны, а
более длинные последовательности (до 100 н.п.)
Слайд 10Принципы транскрипции
Комплементарность
Антипараллельность
Униполярность
Асимметричность
Слайд 11А
Ц
А
Г
Т
Т
Г
А
А
Т
Г
Т
Ц
А
А
Ц
Т
Т
У
Г
У
Ц
А
А
Ц
У
У
ДНК
ДНК
3'
5'
3'
5'
Асимметричность
Матричная цепь
Смысловая цепь
Слайд 12Общие параметры транскрипции
Скорость – около 30 нуклеотидов / сек
Частота ошибок
– 1 на 104 нуклеотидов, т.е. на пять порядков выше,
чем при репликации.
Синтез РНК – гораздо менее точный процесс, чем синтез ДНК.
Слайд 13Транскрипция генов в хромосоме
Одна хромосома – одна молекула ДНК
– около тысячи генов
Матричной может быть любая из цепей.
Но в
одном гене матричная цепь всегда одна и та же – та, на которой промотор.
ДНК
3'
3'
5'
5'
Р
Р
Р
Ген 1
Ген 2
Ген 3
Слайд 14РНК-полимераза
Чтобы доказать возможность синтеза РНК на ДНК-матрице нужно было обнаружить
фермент, участвующий в таком синтезе. К 1959 г. выделили такой
фермент – РНК-полимеразу. Работает сходно с ДНК-полимеразой, но с рибонуклеозидтрифосфатами (NTP). РНК-полимераза в отличие от ДНК-полимеразы не нуждается в праймерах. Синтез РНК на ДНК-матрице так же сопровождается высвобождением пирофосфата
NTP - субстрат для фермента, катализирующего полимеризацию NMP, причем фосфодиэфирное связывание в направлении 5’- 3’.
Каждый шаг транскрипции состоит в добавлении одного NMP к растущей полирибонуклеотидной цепи
Хорошо изучена структура РНК-полимеразы E coli. Молекула фермента из 4 субъединиц, молекулярный вес активной формы около 500000 Да, две (бета) субъединицы определяют каталитическую способность, одна (сигма) –регуляторную, включая инициацию транскрипции. У эукариот – 3 различные РНК-полимеразы, из гораздо большего числа субъединиц.
Слайд 15Промоторы, связывание с ДНК-матрицей и σ-субъединица
В результате транскрипции синтезируется одноцепочечная
РНК, комплементарная фрагменту одной из цепей двойной спирали ДНК. Транскрибируемая
цепь ДНК – матричная, комплементарная ей – партнерская или смысловая.
Слайд 16
У прокариот, подобных E. coli, σ (sigma) субъединица RNA polymerase
связывается с районом promoter на ДНК.
Первый шаг транскрипции – связывание
РНК-полимеразы с матрицей. Такие сайты связывания впервые обнаружены у бактерий, где σ-субъединица РНК-полимеразы узнает специфичные последовательности ДНК, называемые промоторами. Они локализованы в 5’ области, левее от точки начала транскрипции гена.
Слайд 17Промоторы разных генов слегка отличаются.
Есть сильные и слабые промоторы.
От промоторов
зависит эффективность транскрипции. У бактерий есть сильные и слабые промоторы,
что влияет на скорость инициации – от 1 в 1-2 сек до 1 за 10-20 мин.
Мутации в области промоторов могут сильно снизить экспрессию генов.
Механизм связывания РНК-полимеразы с промоторами очень важен, поскольку от него зависит транскрипция.
Слайд 18Важны два понятия
1) консенсусные последовательности ДНК – гомологичные различным
генам одного организма или же одному или нескольким генам родственных
видов. Они эволюционно консервативны и играют большую роль в биологических процессах. В бактериальных промоторах найдены 2 консенсусные последовательности ТАТААТ, локализованная на 10 нуклеотидов левее сайта инициации транскрипции (область -10 или блок Прибнова или бокс Прибнова) и ТТГАГА – на 35 нуклеотидов левее сайта инициации транскрипции (область -35). Мутации в обеих последовательностях – существенное уменьшение транскрипции. Консенсусные последовательности большинства эукариотических генов сравнимы с областью -10, или ТАТА-боксом (из-за обогащенности Т и А).
2) степень связывания РНК-полимеразы с различными промоторами сильно варьирует. Это приводит к неодинаковой экспрессии различных генов и связана с вариабельностью последовательностей в области промотора
Слайд 19Инициация транскрипции и элонгация РНК
РНК-полимераза катализирует введение молекул рибонуклеозид трифосфата
в направлении 5 'к 3‘, связывающихся фосфодиэфирными связями, формируя антипараллельный
ДНК/РНК дуплекс. Праймер не требуется для инициирования процесса.
Слайд 20После инициации, σ (сигма) субъединица отделяется от холофермента, и продолжается
удлинение цепи под руководством корового фермента, пока он в конце
концов не сталкивается с последовательностью терминации.
Слайд 21После прохождения всего гена фермент встречает сигнал терминации. Терминальная последовательность
длиной около 40 п.н. особенно важна для прокариот, поскольку расположена
вблизи конца одного гена и слева от следующего. В ряде случаев окончание синтеза РНК зависит от фактора терминации или ρ-фактора – крупного белкового гексамера, который взаимодействует с транскриптом. В точке терминации транскрипции синтезированная молекула РНК освобождается от ДНК-матрицы, а коровый фермент диссоциирует. Эта РНК полностью комплементарна матричной цепи ДНК.
Слайд 22Гены, кодирующие близкородственные продукты, у бактерий часто сгруппированы на хромосоме.
Часто эти прилегающие друг к другу последовательности, за исключением последней
в кластере, не имеют сигналов терминации, и РНК транскрибируется со всего кластера сразу. Такая иРНК кодирует несколько белков и называется полицистронной иРНК (бактериальные гены – цистроны). Продукты этих генов обычно функционируют одновременно, поэтому такая транскрипция очень эффективно позволяет быстро транскрибировать всю нужную генетическую информацию. У эукариот обычно транскрибируется моноцистронная мРНК.
Слайд 23Транскрипция у эукариот
Механизмы в основном сходны, но есть и различия.
Основные:
Транскрипция у эукариот происходит в ядре с участием 3 форм
РНК-полимеразы.
В отличие от прокариот РНК-транскрипты у эукариот не ассоциируют с рибосомами до окончания транскрипции.
Трансляция на иРНК происходит после ее выхода из ядра в цитоплазму
Слайд 24Первичный РНК-транскрипт подвергается процессингу или созреванию – обычно к 5’
концу добавляется кэп, а к 3’ концу хвост (полиА-фрагмент), внутренняя
последовательность РНК тоже модифицируется. Первичные транскрипты (пре-мРНК) намного длиннее зрелых иРНК и локализованы в ядре клетки, образуя группу гетерогенных ядерных РНК (гяРНК). Эти гяРНК в комплексе с белками формируют гетерогенные ядерные рибонуклеотидпротеиновые частицы (гяРНП). Около 25% гяРНК затем превращается в иРНК в процессе сплайсинга, когда вырезается значительная часть последовательностей РНК, а оставшиеся фрагменты сшиваются, образуя готовую к трансляции иРНК.
Слайд 25Инициация транскрипции у эукариот
Эффективность начала транскрипции РНК-полимеразой определяется по меньшей
мере тремя цис-активирующими элементами эукариотического гена.
Слайд 26Один из таких цис-элементов – ТАТА-бокс или блок Голдберга-Хогнесса –
был обнаружен в области промотора на 30 нуклеотидов левее стартовой
точки транскрипции (-30). Консенсусная последовательность этого элемента состоит из гептануклеотида, включающего только А и Т и гомологична области промотора (-10) в прокариотических генах. Поскольку ТАТА-бокс встречается в большинстве эукариотических генов, его относят к неспецифическому сайту транскрипции, который способствует денатурации двойной спирали из-за меньшей прочности связей А-Т.
Слайд 27Второй цис-элемент – СААТ-бокс локализован в промоторах большинства генов, примерно
на 80 нуклеотидов левее стартовой точки транскрипции (-80) и представляет
собой последовательность ГГССААТСТ. У большинства генов на 5’ конце один или два регуляторных элемента, среди которых ТАТА и СААТ-боксы. Локализованы эти элементы были с помощью делеций.
Слайд 28Другой класс цис-активирующих элементов – энхансеры, которые локализуются на обоих
концах (3’ и 5’) и внутри генов. Они могут регулировать
транскрипцию на расстоянии и очень важны для ее инициации.
Действие цис-активирующих регуляторных последовательностей дополняется транс-активирующими факторами которые улучшают связывание фермента с ДНК-матрицей. Эти белки относятся к факторам транскрипции и участвуют в связывании РНК-полимеразы II с промотором.
Слайд 29Эукариотическая РНК-полимераза (RNP) существует в трех уникальных формах, каждая из
которых транскрибирует различные типы генов. Каждый фермент больше и сложнее,
чем прокариотические RNP. RNP II отвечает за продукцию мРНК.
Слайд 30Гетерогенные ядерные РНК и их процессинг – кэпы и хвосты
Генетическая
информация закодирована в матричной цепи ДНК и переписана на иРНК.
У бактерий ДНК транскрибируется на последовательность мРНК, которая транслируется в аминокислотную согласно генетическому коду, у эукариот трансляции предшествует процессинг иРНК
К 1970 г. – эукариотическая иРНК сначала транскрибируется с ДНК в виде предшественника гораздо большей длины, чем иРНК, которая транслируется. Предположили, что первичный очень длинный РНК-транскрипт после процессинга в ядре выходит в цитоплазму в виде зрелой более короткой иРНК
Слайд 31Первичная посттранскрипционная модификация эукариот РНК-транскриптов состоит в присоединении к 5’
концам молекул 7-метилгуанозина или (7mG)-кэпа. Кэп добавляется еще до полного
завершения транскрипции и защищает 5’ конец РНК от действия нуклеаз. Зрелая иРНК с кэпом на 5’ конце выходит в цитоплазму. Кэп образуется за счет присоединения 5’ конца ГТФ к концевому основанию иРНК в 5’ положении. У некоторых эукариот эта структура метилируется
Слайд 32Затем обнаружили, что гяРНК и иРНК имеют на 3’ конце
последовательность из 250 А остатков. Эта полиА-последовательность добавляется после присоединения
кэпа. Сначала 3’ конец РНК отщепляется ферментами в точке, отстоящей от высококонсервативной последовательности ААУААА на 10-35 нуклеотидов, затем происходит полиаденилирование этого конца. ПолиА-хвост есть почти у всех иРНК разных эукариот, за исключением транскриптов гистоновых генов
Последовательность АААУАА есть не у всех эукариотических РНК-трансриптов, что связано видимо с мутациями, препятствующими полиаденилированию. В отсутствие 3’ конца РНК-транскрипты быстро деградируют под действием ферментов. Таким образом, 5’ кэп и 3’ хвост очень важны для дальнейшего процессинга и транспортировки иРНК в цитоплазму
Слайд 33
У эукариот, начальный транскрипт называется гетерогенной ядерной РНК (hnRNA), или
пре-мРНК, содержащей некодирующие участки, называемые промежуточными последовательностями (интронами).
«Кэп" добавляется к
5 'концу.
Сегмент нуклеотидов удаляется с 3‘-конца
continue
Слайд 34
Поли-А "хвост" добавляется с разрезанному 3‘-концу.
Некодирующие интроны удаляются.
Кодирующие сегменты, называемые
экзонами, соединеняются в процессе, называемом сплайсингом.
Зрелая мРНК, состоящая из сплайсированных
экзонов, теперь готова к выходу из ядра.
Слайд 35Интроны и прерывистые гены
В 1977 г. обнаружено, что гены вирусов,
инфицирующие животные клетки, содержат внутренние последовательности, которые не обнаруживаются в
зрелой иРНК. Они есть в молекулах предшественников иРНК, но удаляются до трансляции зрелых иРНК. Такие последовательности назвали интервентными или интронами, а гены, содержащие интроны, – прерывистыми. Последовательности, которые транскрибируются в зрелые мРНК и с которых транслируются полипептиды, назвали экзонами (от expressed).
При сплайсинге происходит вырезание интронов и воссоединение экзонов.
Слайд 36Большинство эукариотических генов содержат интроны. Ген овальбумина кур в основном
«молчащий", содержит семь интронов, которые вместе в два раза длиннее
сегментов экзонов.
Слайд 37Подавляющее большинство эукариотических генов содержит интроны, есть всего несколько исключений.
Экзоны составляют 15% длины коллагенового гена, в альбуминовом гене 8%,
в гене дистрофине менее 1%. Отсутствие интронов только в гистоновых генах и, видимо, интерфероновых – причина этого не вполне понятна.
Слайд 38Процессинг (созревание) пре-иРНК играет регуляторную роль в экспрессии генов. К
примеру, некоторые интроны в молекуле пре-иРНК относятся к одному гену,
но могут сплайсироваться разными способами. Это приводит к появлению разных по составу экзонов иРНК. Такой альтернативный сплайсинг характерен для иРНК, при трансляции которых образуются родственные белки или изоформы. При альтернативном сплайсинге пре-иРНК образуется несколько близких белков, кодирующихся одним геном
Слайд 40Синтез белка по матрице и-РНК, осуществляемый на рибосомах
Самый сложный из
матричных синтезов
– не просто копирование, а
перевод с языка нуклеиновых кислот на язык белков. Словарь – генетический код.
и-РНК → БЕЛОК
Слайд 41Нужны еще и
молекулы-переводчики
Матричный принцип в трансляции – генетический
код
Слайд 42Участники трансляции Переводчики:
3. т-РНК с аминокислотой
4. Аминоацил-т-РНК-синтетазы (АРСазы) – ферменты,
присоединяющие аминокислоту
к т-РНК
На подготовительном этапе
Слайд 43Какие молекулы в клетке знают генетический код?
Молекулы-переводчики
Слайд 44Гипотетический
адаптор
Адапторная гипотеза Крика
аминокислота
Участок
связывания
аминокислоты в адапторе
Кодон данной аминокислоты в м-РНК
Слайд 45Транспортные РНК
Молекула-адаптор.
Один ее конец узнает кодон в м-РНК, а другой
– несет аминокислоту.
3'
Слайд 46Сколько разных т-РНК ?
Минимум – по числу аминокислот – 20
это реальное число пространственных форм
Максимум – по антикодонам –
61
В реальности – 30-40
Почему? Некоторые антикодоны подходят более, чем к одному кодону за счет неточного спаривания по третьему нуклеотиду
Слайд 47АРСазы
аминоацил-тРНК-синтетазы
Ферменты, присоединяющие аминокислоту к ее т-РНК
Одна АРСаза узнает одну
аминокислоту и все ее т-РНК.
Разных АРСаз –
20
Слайд 48Матричная РНК
Кодирующая часть,
транслируется
3'
5'
Лидерная последовательность Шайна-Дальгарно
БЕЛОК
АУГ
STOP
3‘ нетранслируемый район
Знак начала трансляции
Слайд 49Этапы трансляции
Инициация (начало)
Элонгация (удлинение)
Терминация (окончание)
Слайд 50У бактерий в связывании участвует последовательность длиной до 6 рибонуклеотидов
(АГГАГГ), которая предшествует стартовому кодону АУГ и называется последовательностью Шайна-Дельгарно.
Она состоит только из пуриновых оснований и вместе с участком 16S рРНК малой субъединицы облегчает инициацию трансляции
Инициация трансляции
Слайд 51м-РНК + малая субъединица рибосомы
Слайд 52Последовательность
Шайна-Дальгарно
Инициация
Слайд 57Параметры трансляции
Самый медленный из матричных синтезов, максимальная скорость –
20 аминокислот в сек.
Частота
ошибок –1 на 104 аминокислот
Cредний белок – 300 аминокислот
Один из 30 белков будет испорчен при трансляции
Слайд 58Структура рибосом
Структура рибосом хорошо изучена. В бактериальной клетке – около
10000 рибосом, в эукариотической - в десятки раз больше. Бактериальная
рибосома диаметром около 250 мкм состоит из большой и малой субъединицы. В состав обеих субъединиц входит одна или несколько молекул рРНК и комплекс рибосомных белков. Ассоциация этих субъединиц в одну рибосому – моносома
Слайд 59
Рибосомы прокариот состоит из большой и малой субъединиц. Обе субъединицы
состоят из одной или более молекул рибосомальной РНК (рРНК) и
нескольких рибосомальных белков. Когда две субъединицы связаны друг с другом в одну рибосому, структуру иногда называют моносомой.
Слайд 60
Эукариотические рибосомы структурно похожи на прокариотические, состоят из большой и
малой субъединиц, каждая из которых состоит из рРНК и молекул
рибосомных белков.
Эукариотические варианты, в целом больше, чем прокариотические, и могут быть обнаружены либо свободно плавающими в цитоплазме или связанными с эндоплазматическим ретикулюмом.
Слайд 61 Степеь избыточности генов, кодирующих рРНК.
В
геноме E coli 7 копий последовательности, кодирующей все 3 рРНК
(первичный транскрипт 30S РНК – 23S , 16S , 5S ).
У эукариот копийность генов еще выше – у дрозофилы около 150 копий гена (34S – 28S, 18S + 5.8S ). У млекопитающих сначала образуется 45S РНК.
Гены кодирующие рРНК, называются также рДНК и входят в состав умеренно повторяющейся фракции ДНК, локализованной на разных хромосомах в виде отдельных кластеров. Каждый такой кластер в геноме эукариот представлен тандемными повторами, в которых кодирующие последовательности разделены некодирующими спейсерами. У человека эти повторы – в теломерных областях хромосом 13, 14, 15, 21, 22. Гены кодирующие 5S РНК – по отдельности на хромосоме 1.
Слайд 62Структура тРНК
Наиболее хорошо изучены небольшие стабильные тРНК. Всего 75-90 нуклеотидов,
молекулярная структура у про- и эукариот почти одинакова.
4S тРНК
образуется в результате процессинга из более длинных предшественников. У E coli тРНК, акцептирующая тирозин состоит из 77 нуклеотидов, ее предшественник – из 126.
Слайд 631965 г. – Р. Холли расшифровал последовательность тРНК аланина. Оказалось,
что ряд нуклеотидов уникален только для этой аланиновой тРНК. Одно
из 4 оснований модифицировано в виде инозиновой кислоты, гипоксантина, риботимидиновой кислоты и псевдоуридина. Эти модификации – необычные, редкие или непарные основания появляются в ходе последующих посттранскрипционных изменений, а в процессе транскрипции в пре-тРНК встраиваются немодифицированные основания, которые изменяются под действием ферментов.
Слайд 64
tRNA нуклеотиды могут содержать азотистые основания, модифицированные после транскрипции.
Благодаря
качанию, I (Inosine) и Im могут спариваться с U, C,
или A.
Слайд 65Холли предложил двумерную модель молекулы тРНК в виде клеверного листа
– несколько спаренных стеблей (за счет спаривания оснований) и неспаренных
петель.
Поскольку GCU, GCC и GCA кодируют аланин, Холли попытался найти соответствующий антикодон в молекуле ала-тРНК и обнаружил его в виде CGI (3’-5’). Основание I (инозиновая кислота) может формировать водородные связи с U, С или А – третьими рибонуклеотидами в этих кодонах. В результате – антикодоновая петля
Слайд 66
Молекула тРНК содержит много модифицированных оснований и содержит ряд стеблей
и петель, сложенных в 3-мерную конфигурацию.
3‘-конец - сайт связывания
аминокислоты, в то время как антикодоновая петля узнает кодон на мРНК.
Антикодон (CGI) этой молекулы tRNAala специфичен для аминокислоты аланина, а также может ообразовывать пару с триплетами GCU, GCC, и GCA из-за качания.
Слайд 67Анализ структуры других тРНК выявил много общего.
На 3’ конце
у всех тРНК есть последовательность ССА-3. К концевому остатку аденозина
на этом конце ковалентно присоединяется аминокислота. На другом конце – 5’-G.
Очень сходны размеры стеблей и петель. Каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный соответствующему триплету, кодирующему определенную аминокислоту
Трехмерная модель тРНК – на основе кристаллографического исследования
Слайд 68Зарядка молекул тРНК
Для успешной трансляции молекулы тРНК должны присоединить соответствующие
аминокислоты. Такая зарядка тРНК происходит с участием аминоацил-тРНК-синтетазы. Если разных
аминокислот 20, то нужно не менее 20 разных тРНК и ферментов. Теоретически это число может соответствовать числу различных кодонов (61). Но качание третьего нуклеотида в кодоне снижает это количество до 32 тРНК и 20 синтетаз.
Слайд 69
«Зарядка» тРНК начинается, когда аминоацил-тРНК-синтетаза катализирует превращение аминокислоты в аминоациладениловую
кислоту.
Гидролизованная ATP отщепляет фосфат с образованием комплекса.
Аминокислота перемещается
в соответствующую тРНК на 3‘-конец.
Такая заряженная молекула может участвовать в синтезе белка.
Аминоацил-тРНК-синтетазы – высокоспецифичные ферменты, узнающие только одну аминокислоту. Набор соответствующих аминокислоте тРНК называют изоакцепторными тРНК.
Слайд 70
Инициация трансляции в E.coli затрагивает рибосомы, мРНК, энергоноситель GTP, несколько
факторов инициации (IFs) и тРНК, которая несет антикодон UAC и
заряжена модифицированной аминокислотой N-формилметионином (f-met).
E, P и А сайты на рибосоме.
Слайд 71
Инициация трансляции.
Малая субъединица рибосомы связывается с несколькими факторами инициации (IF1,
2, 3); Этот комплекс связывается с мРНК.
Инициирующий tRNAfmet связывается
с mRNA AUG кодоном в P (пептидильном) сайте. GTP гидролизуется, обеспечивая реакцию энергией.
Большая единица связывается с комплексом. Фактор элонгации Tu связывается со следующей tRNA, содействуя вступлению в A (аминоацильный) сайт.
Слайд 72
Элонгация трансляции: шаг 1.
Вторая заряженная tRNA вступает в A
site, при содействии EF-Tu.
Слайд 73
Элонгация трансляции: шаг 2.
Пептидил трансфераза катализирует образование пептидной связи,
которая связывает две аминокислоты. Незаряженная tRNA движется к E site
(exit); mRNA смещается на 3 основания, в результате движения tRNA дипептид переходит в P site.
Слайд 74
Элонгация трансляции: шаг 3.
Первая связь выполнена и первая
незаряженная tRNA удаляется из E site, при участии EF-G. Третья
заряженная tRNA готова к вступлению в A site.
Слайд 75
Элонгация трансляции: шаг 4.
Третья заряженная tRNA вступает в
A site, при содействии EF-Tu.
Слайд 76
Элонгация трансляции: шаг 5.
Вторая связь осуществлена, образовался трипептид который
начинает проходить через туннель в большой субъединице. Вторая незаряженная tRNA
вступает в E site, готовая к удалению.
Слайд 77
Элонгация трансляции: шаг 6.
Целая полипептидная цепь синтезирована и освобождается
от рибосомы, когда встречается один из кодонов терминации.
Слайд 78Терминация синтеза белка сигнализируется появлением стоп-кодона на A site: UAG,
UAA, или UGA.
Эти кодоны не связывают тРНК на A
site, поэтому A site пустой. GTP-зависимые release factors отрезают полипептидную цепь от terminal tRNA на P site, освобождая ее от трансляционного комплекса, который диссоциирует
Слайд 79Полирибосомы
После завершения элонгации часть молекулы мРНК проходит через рибосому и
ассоциирует с малой субъединицей другой рибосомы, формируя второй инициирующий комплекс.
Этот процесс может повторяться несколько раз, и в результате возникают полирибосомы или полисомы. Образование полисомного комплекса говорит о высокой эффективности механизма трансляции
Слайд 80иРНК
Растущий
полипетид
старт
Полисома
Слайд 81Трансляция у эукариот
Основное различие между трансляцией у прокариот и эукариот
состоит в том, что эукариотические рибосомы значительно больше и сложнее
по составу белков и рРНК. Кроме того, молекулы эукариотической мРНК существуют в клетке значительно дольше – несколько часов, а не минут, т.е. мРНК достаточно долго участвует в синтезе белков, а затем деградирует под действием нуклеаз.
Слайд 82Инициация трансляции у эукариот имеет свои особенности. За счет появления
на 5’ конце зрелой мРНК кэпа (остатка 7-метилгуанозина) эффективность трансляции
эукариотической мРНК выше, чем прокариотической. Инициирующий кодон АУГ в эукариотической мРНК граничит с узнающей последовательностью Козак 5’-АССАУГГ. Ее роль сходна с последовательностью Шайна-Дельгарно у прокариот – сильно ускоряет связывание мРНК с малой субъединицей рибосомы
Для инициации трансляции у эукариот не нужен формилметионин, а триплет АУГ, кодирующий метионин, важен для формирования трансляционного комплекса. Уникальная метиониновая тРНК используется во время инициации трансляции
Слайд 83В трансляции участвуют белки, сходные или гомологичные факторам инициации, элонгации
и терминации у прокариот. Однако на каждой стадии трансляции в
эукариотической клетке обычно действует большее число более сложных по структуре факторов.
Большинство эукариотических рибосом ассоциировано с мембранами, формируя эндоплазматический ретикулюм (ЭР), отсутствующий у прокариот. Ассоциация рибосом с мембраной способствует быстрому транспорту синтезированных белков по каналам ЭР. У прокариот полипептиды выходят с рибосом прямо в цитоплазму
