Þýðing 2

• Sameindaerfðafræði


  Molecular genetics
• Kafli: Þýðing mRNA í prótín - 2


  11. mars 2024
• Eftir þennan fyrirlestur ásamt lestri Kafla 11 á nemandi:


  • Að þekkja og skilja sameindaferla upphafs, lengingar og stöðvunar þýðingar í heilkjörnungum og bakteríum
  • Að þekkja muninn á ofangreindum ferlum í heilkjörnungum og bakteríum
• Þýðing:


  • Upphaf (initiation)
  • Lenging (elongation)
  • Stöðvun (termination)
  • Endurvinnsla ríbósóma (ribosome recycling)
• Upphaf þýðingar - Grunnskrefin þrjú


  1. Litla undireining ríbósómsins finnur upphafstákna í mRNA

  2. Meþíónýl-tRNA er hlaðið í P-set ríbósómsins - Basaparast við upphafstáknann

  3. Stóra undireining ríbósómsins bætist við flókan
• Upphafs-tRNA


  Binst við upphafstákna - Venjulega AUG - Skráir fyrir Meþíonín
• Upphafs-tRNA eru mismunandi milli heilkjörnunga og baktería. Hafa auðkennisþætti sem greina þau frá öðrum tRNA
• Upphafs-tRNA í bakteríum


  Metþíónín bundið upphafs tRNA er formýlerað. Verndar amínósýruna frá vatnsrofi
• Upphafs-tRNA í heilkjörnungum


  Upphafs tRNA er ekki formýlerað
• Einkennisþættir upphafs-tRNA


  • Þrjú G-C pör í andtáknastofni - Mikilvæg fyrir bindingu upphafsþátta
  • CA vs. AU í acceptorstofni
• Upphaf þýðingar - Bakteríur: Shine-Dalgarno Röðin


  1. Mörg mRNA baktería eru fjölgena (polycistronic)

  2. Shine-Dalgarno röð: 6-8 kirnum fyrir ofan upphafstákna - Fjöl-púrín-röð sem parast við fjöl-pyrimídínröð á 3' enda 16S rRNA (anti-Shine-Dalgarno röð) - Pörunin beinir upphafstákna í P-set
• Frávik stjórna styrk þýðingar


  (þ.e. hversu auðvelt er að hefja þýðingu -> tíðni upphafs)
• Upphaf þýðingar - Bakteríur. Upphafsþættir


  1. IF1 og IF3: Bindast við A- og E-set litlu undireiningarinnar - Beinir upphafs-tRNA í P-set með því að blokka A- og E-set

  2. IF2 er GTPasi - GTP vatnsrof örvar bindingu stóru undireiningarinnar

  3. Upphafsþættir losna af við bindingu stóru undireiningarinnar við flókann
• Upphaf þýðingar - Heilkjörnungar


  • mRNA heilkjörnunga eru oftast eingena (monocistronic)
  • Engar Shine-Dalgarno / anti-Shine-Dalgarno raðir
  • Litla undireiningin binst ekki beint við mRNA (upphafsþættir brúa bindingu)
  • Upphaf þýðingar er oftast á fyrsta AUG táknanum
  • Ríbósómið skannar mRNA þar til það kemur að AUG
  • Skilvirkni upphafs fer eftir raðarsamhengi - Kozak röð: (A/GXX AUG G)
• Upphaf þýðingar - Heilkjörnungar


  5'-hetta og 3'-poly(A) halinn taka þátt í upphafi þýðingar - Mynda lokaða lykkju (closed loop complex) með eIF4E og eIF4G og PABP ásamt fjölda annarra þátta
• Upphaf þýðingar - Heilkjörnungar


  1. eIF2: upphafsþáttur heilkjörnunga-2, GTP, Amínósýruhlaðið upphafs tRNA (Met-tRNAi) - Þrígildi flókinn binst 40S ríbósómaundireiningunni, auk annarra upphafsþátta, þ.m.t. eIF4G/E til þess að mynda 43S flókann

  2. eIF1A og eIF1 bindast í A- og E-set litlu undireiningarinnar - Flókinn binst við lokaða mRNA lykkjuna með víxlverkun við eIF4 þættina - Tilbúinn til að skanna

  3. Þegar mRNA er hlaðið skannar 43S flókinn eftir umritinu í 5'->3' átt og leitar að upphafstáknanum - ATP háð ferli - Helikasar losa um RNA fyrir framan ríbósómið
• Upphaf þýðingar - Heilkjörnungar


  Við bindingu upphafs tRNA við upphafstákna: Upphafsþættirnir eru losaðir af flókanum í ferli sem krefst vatnsrofs eIF2 á GTP - eIF2-GDP er síðan breytt aftur í eIF2-GTP í gegnum kirnisskiptihvarf: eIF2B virkar sem GEF - 60S undireiningin binst ásamt eIF5B og GTP - GTP vatnsrof og losun eIF5B - Nú er ríbósómið ásamt upphafs tRNA bundið á upphafstákna og lenging getur hafist
• Lenging peptíðkeðjunnar


  Skref í lengingu eru: afkóðun, myndun peptíðtengis og tilfærsla - Amínóacyl-tRNA er valið af ríbósóminu þannig að tákni og and-tákni passi saman - Þrjár gerðir tákna-andtáknavíxlverkunar: Cognate: fullnákvæm, Near-cognate: ein mispörun, Non-cognate: meira en ein mispörun
• Leit að upphafstáknanum


  1. ATP háð ferli

  2. Helikasar losa um RNA fyrir framan ríbósómið, en 2° og 3° bygging myndast aftur fyrir aftan ríbósómið

  3. Kemur í veg fyrir að það "bakktrakki"
• Upphaf þýðingar - Heilkjörnungar


  1. Við bindingu upphafs tRNA við upphafstákna

  2. Upphafsþættirnir eru losaðir af flókanum í ferli sem krefst vatnsrofs eIF2 á GTP

  3. eIF2-GDP er síðan breytt aftur í eIF2-GTP í gegnum kirnisskiptihvarf (guanine nucleotide exchange reaction): eIF2B virkar sem GEF

  4. 60S undireiningin binst ásamt eIF5B og GTP -> GTP vatnsrof og losun eIF5B

  5. Nú er ríbósómið ásamt upphafs tRNA bundið á upphafstákna og lenging getur hafist
• Lenging peptíðkeðjunnar


  1. Afkóðun, myndun peptíðtengis og tilfærsla

  2. Amínóacyl-tRNA er valið af ríbósóminu þannig að tákni og and-tákni passi saman -> afkóðun

  3. Cognate: fullnákvæm

  4. Near-cognate: ein mispörun

  5. Non-cognate: meira en ein mispörun

  6. Cognate pörun binst fastar -> ríbósómið virkar sem GAP á EF-Tu -> örvar bindingu amínóacyl-tRNA í A-set
• Lenging peptíðkeðjunnar - Afkóðun mRNA


  1. Val á tRNA fer fram í tveimur skrefum: upphafsval og villulestur

  2. Skrefin tvö eru aðskilin af óafturkræfu vatnsrofi á GTP

  3. Þegar þrígildi flókinn inniheldur rétt tRNA gerist upphafsvalið hraðar og GTP vatnsrof losar tRNA í A-setið

  4. Stellingarbreytingar á tRNA eru grundvöllur fyrir "induced fit", sem er nauðsynlegt fyrir nákvæmt val á tRNA

  5. Aðeins ein vitlaus amínósýra af 1000 – 10,000 er valin

  6. peptidyl-tRNA yfir í P-setið og myndunar peptíðtengis. Ef pörun er röng losnar tRNA af
• Lenging peptíðkeðjunnar - myndun peptíðtengis


  Myndun peptíðtengis -> Fjölpeptíðkeðjan færist af tRNA í P-seti yfir á amínóasýl-tRNA í A-seti
• Lenging peptíðkeðjunnar - tilfærsla ríbósómsins


  1. mRNA færist í gegnum ríbósómið

  2. tRNA bundin í A- og P-set flytjast með. Acceptor-endi tRNA flyst m.t.t. stóru undireiningarinnar við myndun peptíðtengis. Andtáknaendi færist ásmt mRNA m.t.t. litlu undireiningarinnar

  3. eEF2 (heilkj.) /EFG (bakteríur) hvatar tilfærsluna og krefst vatnsrofs á GTP

  4. Eftir að tRNA og mRNA hafa verið færð til og næsti tákni birtist í A-setinu er ferlið endurtekið
• Stöðvun þýðingar


  1. Þýðing heldur áfram þar til ríbósómið kemur að stöðvunartákna (UAA, UAA, UGA)

  2. Losunarþættir (release factors) þekkja stöðvunartákna (eRF1 og eRF3)

  3. Fullmyndaðað fjölpeptíðið er klofið frá peptidýl-tRNA

  4. Losun ríbósómsins af mRNA og tvístrun 40S og 60S undireininganna

  5. Vantsrof á GTP stuðlar að losun eRF1 og eRF3
• Stöðvun þýðingar - endurvinnsla ríbósómsins


  1. Bakteríur: Flóki ríbósóms, mRNA og tRNA -> losunarþáttur ríbósóms RRF (ribosome release factor) + EFG örva losun þáttanna frá hver öðrum

  2. tRNA og mRNA losna frá litlu undireiningunni

  3. IF3 kemur inn og stöðgar litlu undireininguna

  4. Heilkjörnungar: eRF1+ ABCE1 áfram bundinn eftir losun peptíðs

  5. Upphafsþættirnir eIF1, eIFa og eIF3 bindast og stöðga litlu undireininguna