Information

Översättning - Proteinsyntes*# - Biologi

Översättning - Proteinsyntes*# - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Proteinsyntes

Introduktion

Processen översättning i biologi är avkodning av ett mRNA-meddelande till en polypeptidprodukt. Med andra ord, ett meddelande skrivet på nukleotidernas kemiska språk "översätts" till aminosyrornas kemiska språk. Avkodnings- och "länkning" -processen katalyseras av ett ribonukleoproteinkomplex som kallas ribosomer och kan resultera i kedjor av aminosyror med längder från tiotals till mer än 1000.

De resulterande proteinerna är så viktiga för cellen att deras syntes förbrukar mer av cellens energi än någon annan metabolisk process. Precis som DNA -replikation och transkription är översättning en komplex molekylär process som vi kan närma oss med både Energy Story- och Design Challenge -rubrikerna. Att beskriva den övergripande processen, eller stegen i processen, kräver redovisning av materia och energi före processen och efter processen och en beskrivning av hur den materien omvandlas och energi överförs under processen. Ur en Design Challenge-synpunkt kan vi - även innan vi gräver vidare i vad som är eller inte förstås om översättning - försöka dra slutsatser om några av de grundläggande frågorna som vi kommer att behöva besvara angående denna process.

Låt oss börja med att överväga det grundläggande problemet. Vi har en RNA-sträng (kallad mRNA) och ett gäng aminosyror och vi måste på något sätt designa en maskin som:

(a) avkoda nukleotidernas kemiska språk till aminosyrornas språk,
(b) förena aminosyror på ett mycket specifikt sätt,
(c) slutföra denna process med rimlig noggrannhet, och
(d) gör detta i rimlig hastighet. Rimligt, definieras naturligtvis av naturligt urval.

Som tidigare kan vi identifiera delproblem

(a) Hur avgör vår molekylära maskin var och när vi ska börja arbeta?
(b) Hur samordnar molekylmaskinen avkodning och bindningsformationer?
(c) varifrån kommer energin för denna process och hur mycket?
(d) hur vet maskinen var den ska stanna?

Andra frågor och funktionella problem/utmaningar kommer säkert att dyka upp när vi gräver djupare.

Poängen, som alltid, är att även utan att veta några detaljer om översättning kan vi använda vår fantasi, nyfikenhet och sunt förnuft för att föreställa oss några krav för processen som vi kommer att behöva lära oss mer om. Att förstå dessa frågor som sammanhanget för det som följer är nyckeln.

Figur 1: En peptidbindning förbinder karboxyländen av en aminosyra med aminoänden av en annan, vilket driver ut en vattenmolekyl. R1 och R2 beteckning hänvisar till sidokedjan av aminosyran de två aminosyrorna.
Erkännande: Marc T. Facciotti (originalverk).

Proteinsyntesmaskiner

Komponenterna som går in i processen

Många olika molekyler och makromolekyler bidrar till översättningsprocessen. Medan den exakta sammansättningen av "spelarna" i processen kan variera från art till art - till exempel kan ribosomer bestå av olika antal rRNA (ribosomala RNA) och polypeptider beroende på organismen - proteinsyntesmaskinens allmänna funktioner är jämförbara från bakterier till mänskliga celler. Vi fokuserar på dessa likheter. Åtminstone kräver översättning en mRNA-mall, aminosyror, ribosomer, tRNA, en energikälla, och olika ytterligare accessoriska enzymer och små molekyler.

Påminnelse: Aminosyror

Låt oss helt enkelt komma ihåg att aminosyrornas grundstruktur är sammansatt av en ryggrad som består av en aminogrupp, ett centralt kol (kallat α-kol) och en karboxylgrupp. Fäst på a-kolet är en variabel grupp som hjälper till att bestämma några av aminosyrans kemiska egenskaper och reaktivitet.

Figur 2: En basisk aminosyra.
Erkännande: Marc T. Facciotti (eget arbete)

Ribosomer

A ribosom är en komplex makromolekyl bestående av strukturella och katalytiska rRNA och många distinkta polypeptider. När vi börjar försöka tänka på energiredovisning i cellen är det värt att notera att ribosomer inte kommer "fria". Redan innan ett mRNA översätts måste en cell investera energi för att bygga var och en av sina ribosomer. I E coli, det finns mellan 10 000 och 70 000 ribosomer närvarande i varje cell vid varje given tidpunkt.

Ribosomer finns i cytoplasman hos bakterier och archaea och i cytoplasman och på det grova endoplasmatiska retikulumet i eukaryoter. Mitokondrier och kloroplaster har också sina egna ribosomer i matrisen och stroma, som ser mer ut som bakteriella ribosomer (och har liknande läkemedelssensibilitet), än ribosomerna strax utanför deras yttre membran i cytoplasman. Ribosomer dissocierar till stora och små subenheter när de inte syntetiserar proteiner och återförenas under initiering av translation. coli, beskrivs den lilla subenheten som 30S, och den stora subenheten är 50S. Däggdjursribosomer har en liten 40S subenhet och en stor 60S subenhet. Den lilla subenheten är ansvarig för att binda mRNA-mallen, medan den stora subenheten sekventiellt binder tRNA. Varje mRNA -molekyl översätts samtidigt av många ribosomer, alla syntetiserar protein i samma riktning: läser mRNA från 5 'till 3' och syntetiserar polypeptiden från N -änden till C -änden. Den fullständiga mRNA/polyribosomstrukturen kallas a polysom.

Figur 4: Proteinsyntesmaskineriet inkluderar de stora och små subenheterna av ribosomen, mRNA och tRNA.
Källa: http://bio1151.nicerweb.com/Locked/m.../ribosome.html

TRNA

tRNA är strukturella RNA-molekyler som transkriberades från gener. Beroende på arten finns 40 till 60 typer av tRNA i cytoplasman. De fungerar som adaptrar och binder specifika tRNA till sekvenser på mRNA -mallen och tillsätter motsvarande aminosyra till polypeptidkedjan. Därför är tRNA de molekyler som faktiskt "översätter" RNA-språket till proteinernas språk.

Av de 64 möjliga mRNA kodon—Eller tripletkombinationer av A, U, G och C, tre anger avslutning av proteinsyntes och 61 anger tillsats av aminosyror till polypeptidkedjan. Av dessa 61 kodar ett kodon (AUG) också för initieringen av translation. Varje tRNA antikodon kan baspar med ett av mRNA -kodonerna och lägga till en aminosyra eller avsluta translation, enligt den genetiska koden. Till exempel, om sekvensen CUA inträffade på en mRNA-mall i rätt läsram, skulle den binda ett tRNA som uttrycker den komplementära sekvensen, GAU, som skulle vara kopplad till aminosyran leucin.

Figur 5: Den vikta sekundära strukturen av ett tRNA. Antikodonslingan och aminosyraacceptorstammen anges.
Källa: http://mol-biol4masters.masters.grkr...ansfer_RNA.htm

Aminoacyl tRNA-syntetaser

Processen med pre-tRNA-syntes genom RNA-polymeras III skapar endast RNA-delen av adaptermolekylen. Motsvarande aminosyra måste tillsättas senare, när tRNA har bearbetats och exporterats till cytoplasman. Genom processen för tRNA "laddning" är varje tRNA -molekyl kopplad till sin rätta aminosyra av en grupp enzymer som kallas aminoacyl -tRNA -syntetaser. Åtminstone en typ av aminoacyl-tRNA-syntetas existerar för var och en av de 20 aminosyrorna; det exakta antalet aminoacyl -tRNA -syntetaser varierar efter art. Dessa enzymer binder och hydrolyserar först ATP för att katalysera en högenergibindning mellan en aminosyra och adenosinmonofosfat (AMP); en pyrofosfatmolekyl utvisas i denna reaktion. Den aktiverade aminosyran överförs sedan till tRNA och AMP frigörs.

Mekanismen för proteinsyntes

Precis som med mRNA -syntes kan proteinsyntes delas in i tre faser: initiering, förlängning och avslutning. Översättningsprocessen liknar bakterier, arkéer och eukaryoter.

Översättningsinitiering

I allmänhet börjar proteinsyntesen med bildandet av ett initieringskomplex. Den lilla ribosomala subenheten kommer att binda till mRNA vid ribosomalt bindningsställe. Kort därefter kommer metionin-tRNA:t att binda till AUG-startkodonet (genom komplementär bindning med dess antikodon). Detta komplex förenas sedan av stor ribosomal subenhet. Detta initieringskomplex rekryterar sedan det andra tRNA och således börjar translationen.

Figur 6: Översättning börjar när ett tRNA -antikodon känner igen ett kodon på mRNA. Den stora ribosomala subenheten ansluter sig till den lilla subenheten, och ett andra tRNA rekryteras. När mRNA:t rör sig i förhållande till ribosomen, bildas polypeptidkedjan. Inmatning av en frigöringsfaktor i A -sajten avslutar translation och komponenterna dissocierar.

Bakteriell vs eukaryot initiering

I E coli mRNA, en sekvens uppströms det första AUG -kodonet, kallad Shine-Dalgarno-sekvens (AGGAGG), interagerar med en rRNA-molekyl. Denna interaktion förankrar den 30S ribosomala subenheten på rätt plats på mRNA-mallen. Stanna upp ett ögonblick för att uppskatta upprepningen av en mekanism du har stött på tidigare. I det här fallet åstadkommes att få ett proteinkomplex att associera - i korrekt register - med en nukleinsyrapolymer genom att inrikta två antiparallella strängar av komplementära nukleotider med varandra. Vi såg också detta i funktionen av telomeras.

Istället för att binda vid Shine-Dalgarno-sekvensen känner det eukaryota initieringskomplexet igen 7-metylguanosin-kapseln vid 5'-änden av mRNA:t. Ett cap-bindande protein (CBP) hjälper rörelsen av ribosomen till 5'-locket. Väl vid locket spårar initieringskomplexet längs mRNA i 5 'till 3' -riktningen och söker efter AUG -startkodon. Många eukaryota mRNA översätts från första AUG, men så är inte alltid fallet. Enligt Kozaks regler, nukleotiderna runt AUG indikerar om det är rätt startkodon. Kozaks regler säger att följande samförståndssekvens måste visas runt AUG av ryggradsdjurgener: 5'-gccRccAUGG-3 '. R (för purin) indikerar en plats som antingen kan vara A eller G, men inte kan vara C eller U. I huvudsak, ju närmare sekvensen är denna konsensus, desto högre är översättningens effektivitet.

Översättning Förlängning

Under översättningsförlängning ger mRNA -mallen specificitet. När ribosomen rör sig längs mRNA kommer varje mRNA -kodon i synvinkel och specifik bindning med motsvarande laddade tRNA -antikodon säkerställs. Om mRNA inte fanns i förlängningskomplexet skulle ribosomen binda tRNA ospecifikt. Notera återigen användningen av basparning mellan två antiparallella strängar av komplementära nukleotider för att föra och hålla vår molekylära maskin i register och i detta fall också för att utföra jobbet att "översätta" mellan språket för nukleotider och aminosyror.

Den stora ribosomala subenheten består av tre fack: A -stället binder inkommande laddade tRNA (tRNA med sina bifogade specifika aminosyror), P -stället binder laddade tRNA som bär aminosyror som har bildat bindningar med den växande polypeptidkedjan men ännu inte har dissocierat sig från deras motsvarande tRNA och E -stället som frigör dissocierade tRNA så att de kan laddas med en annan fri aminosyra.

Förlängning fortsätter med laddade tRNA:n som kommer in i A-stället och sedan skiftar till P-stället följt av E-stället med varje enkelkodon-"steg" i ribosomen. Ribosomala steg induceras av konformationsförändringar som för fram ribosomen med tre baser i 3'-riktningen. Energin för varje steg i ribosomen doneras av en förlängningsfaktor som hydrolyserar GTP. Peptidbindningar bildas mellan aminogruppen i aminosyran bunden till A-plats-tRNA och karboxylgruppen i aminosyran bunden till P-plats-tRNA. Bildandet av varje peptidbindning katalyseras av peptidyltransferas, ett RNA-baserat enzym som är integrerat i 50S ribosomala subenhet. Energin för varje peptidbindningsbildning härrör från GTP-hydrolys, som katalyseras av en separat förlängningsfaktor. Aminosyran bunden till P-plats-tRNA är också kopplad till den växande polypeptidkedjan. När ribosomen går över mRNA:t går det tidigare tRNA:t från P-stället in i E-stället, lossnar från aminosyran och drivs ut. Ribosomen rör sig längs mRNA, ett kodon åt gången, vilket katalyserar varje process som sker på de tre platserna. För varje steg kommer ett laddat tRNA in i komplexet, polypeptiden blir en aminosyra längre och ett oladdat tRNA avgår. Otroligt nog sker denna process snabbt i cellen E coli översättningsapparat tar bara 0,05 sekunder att tillsätta varje aminosyra, vilket innebär att en 200-aminosyrapolypeptid kan översättas på bara 10 sekunder.

Obs: Möjlig diskussion

Många antibiotika hämmar bakteriell proteinsyntes. Till exempel blockerar tetracyklin A -stället på bakteriell ribosom, och kloramfenikol blockerar peptidylöverföring. Vilken specifik effekt skulle du förvänta dig att vart och ett av dessa antibiotika har på proteinsyntesen?

Den genetiska koden

För att sammanfatta vad vi vet till denna punkt genererar den cellulära processen för transkription messenger -RNA (mRNA), en mobil molekylkopia av en eller flera gener med ett alfabet av A, C, G och uracil (U). Översättning av mRNA-mallen omvandlar nukleotidbaserad genetisk information till en proteinprodukt. Proteinsekvenser består av 20 vanligt förekommande aminosyror; därför kan man säga att proteinalfabetet består av 20 bokstäver. Varje aminosyra definieras av en tre-nukleotidsekvens som kallas tripleten kodon. Förhållandet mellan ett nukleotidkodon och dess motsvarande aminosyra kallas genetisk kod. Med tanke på det olika antalet "bokstäver" i mRNA- och protein-"alfabetet" betyder det att det finns totalt 64 (4 × 4 × 4) möjliga kodon; därför måste en given aminosyra (totalt 20) kodas för av mer än ett kodon.

Tre av de 64 kodonen avslutar proteinsyntesen och frisätter polypeptiden från translationsmaskineriet. Dessa trillingar kallas stoppa kodon. Ett annat kodon, AUG, har också en speciell funktion. Förutom att specificera aminosyran metionin, fungerar den också som starta kodon för att påbörja översättningen. Läsramen för översättning sätts av AUG -startkodon nära 5' -änden av mRNA. Den genetiska koden är universell. Med några få undantag använder praktiskt taget alla arter samma genetiska kod för proteinsyntes, vilket är ett kraftfullt bevis på att allt liv på jorden har ett gemensamt ursprung.

Figur 7: Denna figur visar den genetiska koden för att översätta varje nukleotidtriplett, eller kodon, i mRNA till en aminosyra eller en avslutningssignal i ett begynnande protein. (kredit: modifiering av arbete av NIH)
Redundant, inte tvetydigt

Informationen i den genetiska koden är överflödig. Flera kodoner kodar för samma aminosyra. Till exempel, med hjälp av diagrammet ovan, kan du hitta 4 olika kodon som kodar för Valine, det finns också två kodon som kodar för Leucine, etc. Men koden är inte tvetydig, vilket betyder att om du fick ett kodon skulle du vet definitivt vilken aminosyra den kodar för, kommer ett kodon bara att koda för en specifik aminosyra. Till exempel kommer GUU alltid att koda för Valine, och AUG kommer alltid att koda för Metionin. Detta är viktigt, du kommer att bli ombedd att översätta ett mRNA till ett protein med hjälp av ett kodondiagram som det som visas ovan.

Uppsägning av översättning

Avslutning av översättning sker när ett stoppkodon (UAA, UAG eller UGA) påträffas. När ribosomen möter stoppkodonet kommer inget tRNA in i A-stället. Istället vet ett protein som ett frigöringsfaktor binder till komplexet. Denna interaktion destabiliserar translationsmaskineriet, vilket orsakar frisättning av polypeptiden och dissociationen av ribosomsubenheterna från mRNA. Efter att många ribosomer har slutfört translationen bryts mRNA så att nukleotiderna kan återanvändas i en annan transkriptionsreaktion.

Obs: Möjlig diskussion

Vilka är fördelarna och nackdelarna med att översätta ett enda mRNA flera gånger?

Koppling mellan transkription och översättning

Som diskuterats tidigare behöver bakterier och arkéer inte transportera sina RNA-transkript mellan en membranbunden kärna och cytoplasman. RNA -polymeraset transkriberar därför RNA direkt in i cytoplasman. Här kan ribosomer binda till RNA och påbörja translationsprocessen, i vissa fall medan transciption fortfarande sker. Kopplingen av dessa två processer, och till och med mRNA-nedbrytning, underlättas inte bara för att transkription och translation sker i samma avdelning utan också för att båda processerna sker i samma riktning - syntes av RNA-transkriptet sker i 5' till 3 'riktning och översättning läser avskriften i 5' till 3 'riktning. Denna "koppling" av transkription med translation sker i både bakterier och archaea och är i själva verket väsentlig för korrekt genuttryck i vissa fall.

Figur 8: Flera polymeraser kan transkribera en enda bakteriegen medan många ribosomer samtidigt översätter mRNA -transkripten till polypeptider. På så sätt kan ett specifikt protein snabbt nå en hög koncentration i bakteriecellen.

Proteinsortering

I samband med en proteinsyntes Design Challenge kan vi också ta upp frågan/problemet om hur proteiner kommer dit de ska gå. Vi vet att vissa proteiner är avsedda för plasmamembranet, andra i eukaryota celler måste styras till olika organeller, vissa proteiner, som hormoner eller näringsupptagande proteiner, är avsedda att utsöndras av celler medan andra kan behöva dirigeras till delar av cytosolen för att tjäna strukturella roller. Hur går det till?

Eftersom olika mekanismer har avslöjats sammanfattas detaljerna i denna process inte lätt i ett par stycken. Några viktiga gemensamma delar av alla mekanismer kan dock nämnas. För det första är behovet av en specifik "tagg" som kan ge viss molekylär information om var proteinet av intresse är avsett. Denna tagg har vanligtvis formen av en kort sträng aminosyror - en så kallad signalpeptid - som kan koda information om var proteinet är tänkt att hamna. Den andra nödvändiga komponenten i proteinsorteringsmaskineriet måste vara ett system för att faktiskt läsa och sortera proteinerna. I bakteriella och arkeala system består detta vanligtvis av proteiner som kan identifiera signalpeptiden under translation, binda till den och styra syntesen av det begynnande proteinet till plasmamembranet. I eukaryota system är sorteringen av nödvändighet mer komplex och innefattar en ganska genomarbetad uppsättning mekanismer för signaligenkänning, proteinmodifiering och handel med vesiklar mellan organeller eller membranet. Dessa biokemiska steg initieras i det endoplasmatiska retikulumet och vidare "förädlas" i Golgi -apparaten där proteiner modifieras och förpackas i vesiklar bundna till olika delar av cellen.

Några av de olika specifika mekanismerna kan diskuteras av din instruktör i klassen. Nyckeln för alla studenter är så uppskattat problemet och att ha en allmän uppfattning om de höga krav som celler har antagit för att lösa dem.

Eftertranslationell proteinmodifiering

Efter translation kan individuella aminosyror modifieras kemiskt. Dessa modifieringar tillför kemisk variation och nya egenskaper som är förankrade i kemin hos de funktionella grupper som läggs till. Vanliga modifieringar inkluderar fosfatgrupper, metyl-, acetat- och amidgrupper. Vissa proteiner, typiskt inriktade på membran, kommer att lipideras - en lipid tillsätts. Andra proteiner kommer att glykosyleras - ett socker kommer att tillsättas. En annan vanlig post-translationell modifiering är klyvning eller länkning av delar av själva proteinet. Signalpeptider kan klyvas, delar kan skäras ut från mitten av proteinet eller nya kovalenta bindningar kan göras mellan cystein eller andra aminosyrasidokedjor. Nästan alla modifieringar kommer att katalyseras av enzymer och alla förändrar proteinets funktionella beteende.

Träning

Transkribera och översätt följande DNA-sekvens (icke-modellsträng): 5'-ATGGCCGGTTATTAAGCA-3 '

Avsnittssammanfattning

mRNA används för att syntetisera proteiner genom translationsprocessen. Den genetiska koden är överensstämmelsen mellan mRNA-kodonet med tre nukleotider och en aminosyra. Den genetiska koden "översätts" av tRNA -molekylerna, som associerar ett specifikt kodon med en specifik aminosyra. Den genetiska koden är degenererad eftersom 64 tripletkodoner i mRNA endast anger 20 aminosyror och tre stoppkodoner. Detta innebär att mer än ett kodon motsvarar en aminosyra. Nästan alla arter på planeten använder samma genetiska kod.
Spelarna i translation inkluderar mRNA-mallen, ribosomer, tRNA och olika enzymatiska faktorer. Den lilla ribosomala subenheten binder till mRNA-mallen. Översättning börjar vid initierande AUG på mRNA. Bildandet av bindningar sker mellan sekventiella aminosyror specificerade av mRNA-mallen enligt den genetiska koden. Ribosomen accepterar laddade tRNA, och när den går längs mRNA:n katalyserar den bindningen mellan den nya aminosyran och slutet av den växande polypeptiden. Hela mRNA översätts i tre-nukleotid "steg" i ribosomen. När ett stoppkodon påträffas binder en dissocieringsfaktor komponenterna och frigör det nya proteinet.


Översättning (biologi)

Inom molekylärbiologi och genetik, översättning är den process där ribosomer i cytoplasman eller endoplasmatisk retikulum syntetiserar proteiner efter processen för transkription av DNA till RNA i cellens kärna. Hela processen kallas genuttryck.

I translation avkodas messenger -RNA (mRNA) i en ribosom, utanför kärnan, för att producera en specifik aminosyrakedja eller polypeptid. Polypeptiden viks senare till ett aktivt protein och utför sina funktioner i cellen. Ribosomen underlättar avkodning genom att inducera bindningen av komplementära tRNA-antikodonsekvenser till mRNA-kodon. TRNA: er bär specifika aminosyror som är sammankedjade till en polypeptid när mRNA passerar igenom och "läses" av ribosomen.

Översättningen sker i tre faser:

  1. Initiering: Ribosomen samlas runt mål-mRNA:t. Det första tRNA:t fästs vid startkodonet.
  2. Förlängning: Det sista tRNA:t validerat av den lilla ribosomala subenheten (boende) överför aminosyran den bär till den stora ribosomala subenheten som binder den till den av det tidigare antagna tRNA (transpeptidering). Ribosomen flyttar sedan till nästa mRNA -kodon för att fortsätta processen (translokation), skapar en aminosyrakedja.
  3. Uppsägning: När ett stoppkodon nås frigör ribosomen polypeptiden.

I prokaryoter (bakterier och archaea) sker translation i cytoplasman, där de stora och små subenheterna i ribosomen binder till mRNA. I eukaryoter sker translation i cytosolen eller över membranet i det endoplasmatiska retikulumet i en process som kallas co-translationell translokation. Vid co-translationell translokation binder hela ribosom/mRNA-komplexet till det yttre membranet i det grova endoplasmatiska retikulumet (ER) och det nya proteinet syntetiseras och släpps ut i ER-den nyskapade polypeptiden kan lagras inuti ER för framtida vesikeltransport och utsöndring utanför cellen, eller omedelbart utsöndras.

Många typer av transkriberat RNA, såsom transfer-RNA, ribosomalt RNA och litet nukleärt RNA, genomgår inte translation till proteiner.

Ett antal antibiotika verkar genom att hämma translation. Dessa inkluderar anisomycin, cykloheximid, kloramfenikol, tetracyklin, streptomycin, erytromycin och puromycin. Prokaryota ribosomer har en annan struktur än den för eukaryota ribosomer, och således kan antibiotika specifikt rikta sig mot bakterieinfektioner utan att skada eukaryota värdceller.


Redan innan ett mRNA översätts måste en cell investera energi för att bygga var och en av sina ribosomer. Ribosomer är den del av cellen som läser informationen i mRNA -molekylen och förenar aminosyror i rätt ordning. En ribosom är en mycket stor, komplex makromolekyl som består av strukturella och katalytiska rRNA och många distinkta polypeptider. I eukaryoter är nukleolen helt specialiserad för syntes och sammansättning av rRNA (RNA-komponenten som utgör ribosomer).

Ribosomer består av två subenheter som går samman för översättning, snarare som att en hamburgare bulle kommer ihop runt köttet (mRNA). Den lilla subenheten är ansvarig för att binda mRNA -mallen, medan den stora subenheten binder sekventiellt tRNA, en typ av RNA -molekyl som leder aminosyror till polypeptidens växande kedja. Varje mRNA-molekyl kan translateras samtidigt av många ribosomer, alla syntetiserar protein i samma riktning: läser mRNA från 5′ till 3′ och syntetiserar polypeptiden från N-terminalen till C-terminalen (se figur 1– N-terminalen är änden av aminosyran med kvävet, C-terminalen är änden med kolet).

Ribosomer finns i cytoplasman hos prokaryoter och i cytoplasman och grovt endoplasmatiskt retikulum hos eukaryoter. Mitokondrier och kloroplaster har också sina egna ribosomer i matrisen och stroma, som ser mer ut som prokaryota ribosomer (och har liknande läkemedelskänslighet) än ribosomerna strax utanför deras yttre membran i cytoplasman.

figur 2 Proteinsyntesmaskineriet inkluderar de stora och små subenheterna av ribosomen, mRNA och tRNA.

Beroende på art, 40 till 60 typer av tRNA finns i cytoplasman. De fungerar som adaptrar och binder specifika tRNA till sekvenser på mRNA -mallen och tillsätter motsvarande aminosyra till polypeptidkedjan. Därför är tRNA de molekyler som faktiskt "översätter" RNA-språket till proteinernas språk.

Varje tRNA består av en linjär RNA-molekyl som är vikt till en komplex form (Figur 3). I ena änden av tRNA finns ett antikodon, som känner igen och baserar par med en av mRNA -kodonerna. I andra änden är en specifik aminosyra fäst. Av de 64 möjliga mRNA-kodonen – eller triplettkombinationer av A, U, G och C – specificerar tre avslutningen av proteinsyntesen och 61 specificerar tillägget av aminosyror till polypeptidkedjan. Av dessa 61 kodar ett kodon (AUG) också för initieringen av translation. Varje tRNA -antikodon kan baspar med ett av mRNA -kodonerna och lägga till en aminosyra eller avsluta translation, enligt den genetiska koden. Till exempel, om sekvensen CUA inträffade på en mRNA-mall i rätt läsram, skulle den binda ett tRNA som uttrycker den komplementära sekvensen, GAU, som skulle vara kopplad till aminosyran leucin.

Figur 3 RNA-molekylen som utgör ett tRNA viks in i den komplexa 3D-strukturen som ses här. I denna figur är antikodonet det gråa avsnittet längst ner i strukturen. Aminosyran skulle fästas på den gula delen längst upp till höger. Fotokredit Yikrazuul Wikimedia.

Aminoacyl tRNA-syntetaser

För att varje tRNA ska fungera måste den ha sin specifika aminosyra bunden till den. I processen med tRNA "laddning" är varje tRNA -molekyl bunden till sin rätta aminosyra av en grupp enzymer som kallas aminoacyl-tRNA-syntetaser. Minst en typ av aminoacyl -tRNA -syntetas finns för var och en av de 20 aminosyrorna, det exakta antalet aminoacyl -tRNA -syntetaser varierar beroende på art. Dessa enzymer använder energin från ATP för att aktivera en specifik aminosyra, som sedan överförs till tRNA. På detta sätt kan tRNA-molekyler användas om och om igen, men varje tRNA bär alltid samma aminosyra på grund av specificiteten hos aminoacyl-tRNA-syntetasenzymer.


Titta på videon: Cell Biology. Translation: Protein Synthesis (Februari 2023).