Den genetiske kode

• Genetisk kode


  Knytter nukleinsyre- og proteininformasjon
• Noen overførings-RNA-molekyler gjenkjenner mer enn en kodon på grunn av Wobble i baseparingen
• Genetisk kode


  • Tre nukleotider koder for en aminosyre
  • Ikke-overlappende
  • Ingen skilletegn
  • Har retning
  • Er degenerert
  • Er nesten universell
• Aktivering av aminosyrer


  1. Aminosyrer festes til overførings-RNA

  2. Aminosyrer aktiveres ved adenylasjon

  3. Aktivering katalyseres av aminacyl-tRNA-syntetaser

  4. Dannelse av aminacyl-adenylat fra aminosyre og ATP

  5. Overføring av aminacyl-gruppe fra aminacyl-adenylat til tRNA-molekyl for å danne aminacyl-tRNA

  6. Hydrolyse av to ATP-molekyler kreves for aktiverings- og overføringsstegene
• Enkelte regler styrer gjenkjennelsen av en kodon av antikodon av en tRNA
• Ribosom


  En ribonukleoproteinpartikkel bestående av to subenheter
• Overførings-RNA-molekyler


  Har en felles design
• Et enkelt hypotese er at hver av basene i kodonet danner et Watson-Crick-type basepar med en komplementær base på antikodon. Kodonet og antikodon ville da være justert i en antiparallell måte
• Ifølge denne modellen kan en bestemt antikodon kun gjenkjenne en kodon
• Aminacyl-tRNA-syntetaser


  • Har svært diskriminerende aminosyrebindingssteder
  • Gjenkjenner antikodon-løkker og akseptor-stammer av tRNA-molekyler
  • Har redigeringssteder som øker nøyaktigheten av proteinsyntesen
• tRNA-molekyl


  • Enkelttråd som inneholder mellom 73 og 93 ribonukleotider
  • L-formet i tredimensjonal form
  • Inneholder mange uvanlige baser, vanligvis mellom syv og 15 per tRNA
  • Kan ordnes i et kløverbladsmønster når vist på en todimensjonal overflate
  • 5'-enden er fosforylert
  • Aktiverte aminosyrer er festet til en hydroksylgruppe av adenosinresten i 3' CCA-komponenten
  • Antikodon er til stede i en løkke nær midten av sekvensen
• E. coli ribosom


  • Ribonukleoprotein sammensetning med en masse på omtrent 2,7 MDa
  • Diameter på ca. 250 Å
  • Sedimentasjonskoeffisient på 70S
• Imidlertid er ting ikke så enkle. Noen tRNA-molekyler kan gjenkjenne mer enn en kodon
• For at proteinsyntesen skal være nøyaktig, må riktig aminosyre binde til riktig tRNA
• Ribosom dissosiasjon


  1. Stor subenhet (50S)

  2. Liten subenhet (30S)
• To generaliseringer om kodon-antikodon-interaksjonen


  • De to første basene av en kodon parrer på standard måte. Gjenkjennelse er presis
  • Den første basen av en antikodon bestemmer om en bestemt tRNA-molekyl leser en, to eller tre typer kodoner
• Syntesen av lange proteiner krever en lav feilfrekvens
• Små subenheter


  • 21 forskjellige proteiner (S1 gjennom S21)
  • 16S RNA-molekyl
• Feilfrekvensen må ikke overstige omtrent 10^-4 for å produsere de større proteinene effektivt
• Store subenheter


  • 34 forskjellige proteiner (L1 gjennom L34)
  • 23S RNA-molekyl
  • 5S RNA-molekyl
• Ribosomale RNAer (rRNA)


  Spiller en sentral rolle i proteinsyntese
• RNA utgjør nesten to tredjedeler av massen til ribosomene
• De tre RNAene


  • 5S
  • 16S
  • 23S
  • Kritiske for ribosomets arkitektur og funksjon
• Proteinene spiller en mindre rolle i forhold til RNAene i ribosomet
• Budbringer-RNA oversettelse


  Retning fra 5'- til 3'-enden
• Proteinsyntese


  Dekoder informasjonen i budbringer-RNA
• Proteinsyntese


  1. Initiering

  2. Samarbeid mellom ribosomet, tRNA, mRNA og ulike proteinfaktorer

  3. Ribosomer har tre tRNA-bindende områder som broer 30S- og 50S-subenhetene

  4. Startsignal er AUG foran flere baser som parrer seg med 16S ribosomalt RNA

  5. Budbringer-RNA oversettes i retning fra 5'- til 3'-enden

  6. Starter med det modifiserte aminosyren N-formylmetionin

  7. Formylmetionyl-tRNA plasseres i P-plassen til ribosomet i dannelse av 70S-initieringskomplekset

  8. Initieringsfaktorer IF1, IF2 og IF3 er essensielle

  9. Dannelse av 70S-initieringskomplekset er den hastighetsbegrensende trinn
• Den første fasen i proteinsyntesen er initiering
• Elongeringsfaktorer


  Leverer aminoacyl-tRNA til ribosomet
• Aminosyret metionin (fMet)-tRNA


  Ligger i P-plassen, og A-plassen er tom
• Dannelsen av en peptidbinding

  Følges av GTP-drevet translokasjon av tRNA-er og mRNA
• Innsetting av aminosyre i A-plass

  Den spesifikke arten som settes inn, avhenger av mRNA-kodonen i A-plassen
• mRNA må flytte seg

  Med en avstand på tre nukleotider slik at neste kodon er posisjonert i A-plassen for interaksjon med den innkommende aminoacyl-tRNA
• Bakterier og eukaryoter


  Skiller seg i initiering av proteinsyntese
• Aminoacyl-tRNA


  Blir levert til A-plassen i samarbeid med et 43 kDa protein kalt elongeringsfaktor Tu (EF-Tu)
• Peptidyl-tRNA beveger seg


  1. Ut av A-plassen til P-plassen på 30S-subenheten

  2. Deac-ylated tRNA beveger seg ut av P-plassen til E-plassen og blir deretter frigjort fra ribosomet
• Eukaryotisk ribosomer


  • Større og består av en stor 60S-underenhet og en liten 40S-underenhet, som sammen danner en 80S-kompleks med en masse på 4,2 MDa
  • Sammenlignet med 2,7 MDa for det bakterielle 70S-ribosomet
• EF-Tu


  • Beskytter den delikate esterbindingen i aminoacyl-tRNA mot hydrolyse
  • Bidrar til nøyaktigheten av proteinsyntese
• Initiering i eukaryoter


  Starter alltid med AUG-kodonen
• Frigjøring av EF-Tu-GDP-komplekset


  Skjer etter riktig kodongjenkjenning