שיעור #10
תרגום
הריבוזום מתיישב על שרשרת הmRNA ויוצר שרשרת של ח. אמינו - פוליפפטידים. שלושה נוקליאוטידים נקודדים לח. אמינו אחת המתאימה.
בחיידקים הקודים לפעמים שונים מעט מאלו של בני אדם, אך באופן כללי הקוד נשמר במהלך האבולוציה.
הtRNA היא מולקולת RNA שבקצה התחתון שלה יש לולאה ואנטי-קודון שנקשר לmRNA.
הtRNA מביא את החומצה האמינית המתאימה לmRNA.
כדי להתחיל שרשרת פפטיד, יש קוד AUG שמקודד להתחלת התהליך באאוקריוטים. בפרוקריוטים N-Formylmethionine יושב על הtRNA. הפורמיל יורד ורק הח. אמינו מתיונין נשארת. קיים מנגנון שיכול להחליף את המתיונין.
בחיידקים:
ב Lac-Operon יש שלושה גנים. לאחר יצירת mRNA שמכיל את שלושת הגנים, צריך ליצור מהם חלבונים. בLac-Z יש קודון התחלה, וגם בLac-G ובLac-A.
בLac-Z ובLac-G יש רצף AUG. לפני הרצף הזה, קיים רצף עשיר בבסיסי A וG, שנקרא גם Shine Dalgarno Sequence.
שלושה ריבוזומים מתרגמים את הmRNA לפני כל רצף AUG עד אזור הStop Codon.
הStop Codon מפיל את הtRNA ולא מאפשר לו להמשיך - גם הריבוזום נופל.
מאותו הmRNA נוצרים חלבונים שונים.
רצף הShine Dalgarno נמצא כ10 בסיסים upstream ביחס לגן.
תת היחידה בקטנה של הריבוזום, היא הכ16s-Robosomal-RNA. לחלק זה יש רצף ספציפי שקושר את הריבוזום לmRNA ע"י זיהוי של רצף הShine Dalgarno.
בגנים שונים, ה16s יכול להיות שונה כדי להכיר רצפים שונים בmRNA.
על מולקולות הtRNA מסתיימות ברצף "CCA" בקצה ה3'.
מבנהו התלת מימדי שמור אך האנטי קודון שונה בהתאם לרצף על הגן. יש כמה נקודות קבועות בtRNA. מולקולה זו עוברת הרבה מודיפיקציות (ביגור) שמשנות את הנוקליאוטידים.
אחת מהן היא פסוידו-יורידין, למשל.
אזור הstem loop, האנטי קודון, הוא האזור היחידי שמכיר את הmRNA.
האנזים אמינו-אציל-tRNA-סינתאז מבצע את תהליך חיבור ח. האמינו לtRNA.
הוא לוקח ח. אמינית ומאקטב אותה ע"י ATP. הATP מתחבר לח. האמינית ונותן אמינו-אציל-אדנילאט. בקשר הפוספט של ATP משתמשים לחיבור ח. אמינית.
הפירופוספט (שתי מוקולות פוספט שמשתחררות) מתפרק לשני פוספטים בודדים ומשחרר הרבה אנרגיה.
הח. האמינית הטעונה יכולה להתחבר לtRNA. בA האחרון של הCCA יש קבוצת הידרוקסיל. הח. אמינית מתחברת לOH ע"י קשר קוולנטי.
המולקולה החדשה היא אמינו-אציל-tRNA. שתיים או שלוש פריים.
האנזים שמלביש את חומצת האמינו סרין על הtRNA יודע לזהות 4 סוגי tRNA (שכל אחד מהן מקודד לסרין).
לא קיים אנזים tRNA-סינתאז עבור N-פורמיל-מתיונין שמצמיד אותו לtRNA אלא חלק מהtRNA עובר התמרה ע"י הוספת פורמיל. חלק מהכרת המולקולה נעשית בזכות ההתמרות.
קיימת גם יכולת בדיקה עצמית של האנזים (Proof Reading) ותיקון במקרה הצורך.
UAC בmRNA מכיר את הGUA בtRNA.
מוטציה יכולה להוביל לשיבושים בתא. לחיידק יש יכולת לדלג מעל קודון בעזרת שימוש במוטציה: במקום GUA הוא יוצר CUA באנטי קודון של הtRNA. אמנם בmRNA יש UAG, אבל הtRNA המתאיםלו גם יביא טירוזין ונקבל מולקולה תקינה.
בדרך זו, על ידי שתי מוטציות בלבד בtRNA, שמביא את הטירוזין לmRNA מקבלים חלבון עם ח. אמינו נכונה בסופו של דבר. תהליך זה נקרא Supressor-Mutation.
בפרוקריוטים, תת היחידה הגדולה, 50S, של הריבוזום מורכבת מ23s ו-5s, ו 31 חלבונים בנוסף לכך. החלבונים נקראים L1 עד L31.
תת היחידה הקטנה מורכבת מ 16s, שגם היא מורכבת מתוספת של חלבונים, 21 חלבונים: S1 עד S21.
לתת היחידה הקטנה קוראים 30S.
צפיפות שתי היחידות ביחד היא 70S (היחידות אינן לינאריות, ולכן לא מהוות חיבור של שתי תתי היחידות).
המבנה של הrRNA, הוא חד גדיל של RNA שמקופל בStem Loop. המבנה השלישוני שלו מאפשר לו כניסה לריבוזום ולאתר את רצף הShine Dalgarno הספציפי. צורת הקיפול (המבנה השלישוני) שמורה באבולוציה, למעט יצורים מסויימים שקיפול ה16S שלהם שונה.
23s-RNA הוא גדול יותר ויוצר מבנה מיוחד. ה5s קטן ממנו.
תת היחידה 50s מביאה את הtRNA פנימה, וממנה יוצאת השרשרת הפוליפפטידית.
בחיידקים הmRNA מיוצר ממכיוון 5' ל3', והריבוזום יכול להתיישב על ה5' כך שהתרגום יכול להתבצע במקביל לשעתוק. סינתזת החלבון היא מהקצה הN-טרמינלי לקצה ה C-טרמינלי.
בתוך הריבוזום, הtRNA מתמקם באתר A (נקרא A-Site, או אמינו-אציל-tRNA). לידו יש P-Site
P = Peptidil, ואתר יציאה E-Site, שממנו הtRNA מתנתק ויוצא החוצה.
Initiation
30s ו50s צריכים לתרגם mRNA. ע"י פקטור IF3, שנקשר ל30s, הקשר בינהם מופרד (חייבת להתבצע הפרדה כדי שתהליך התרגום יוכל להתחיל להתבצע).
בשלב הבא (שמתבצע במקביל), צריך להגיע הtRNA-פורמיל-מתיונין (הראשון) לmRNA:
פקטור הבנוי מ IF1 ו- IF2 נקשר לGTP ונושא עימו גם N-פורמיל-מתיונין-tRNA.
הGTP (מולקולה מקבוצת G-Proteins) משחררת אנרגיה ומאפשרת את התהליך.
הקשר בין tRNA לmRNA הוא ללא תלות בתת יחידה הגדולה. נוצר קומפלס לmRNA, tRNA, פקטורי IF1, IF3, ו-50s.
ה IF1 וIF3 מונעים מtRNA אחר לבוא ולהתחבר. כל הקומפלקס הזה נקרא Initiation Complex ומאפשר את התחלת התרגום.
בהמשך, נפרדים IF3 וIF1 ותת היחידה הגדולה 50s מתווספת. GTP משתחרר והופך לGDP שמשנה את מבנה תת היחידה הקטנה, ועכשיו היא יכולה להתחבר לתת היחידה הגדולה, ומתקבל קופלקס חדש - 70s.
הIF2 משתחרר במקביל להגעת ה50s.
באתר הA-Site הריק, tRNA מתאים מתיישב בפנים בזכות הפקטור EF-TU. בתהליך משתחררת מולקולת GTP והופכת לGDP, ועוזרת לtRNA למצוא את מקומו.
הGTP שהופך לGDP משחרר הרבה אנרגיה, וע"י פקטור נוסף, EF-TS, שגם אליו מחוברת מולקולת GTP, הוא מסלק את הGDP שעל הEF-TU, ומתקבל קומפלקס חדש של EF-TU שמחובר לEF-TS.
ה EF-TS יורד, וה EF-TU נשאר עם מולקולת GTP.
את הח. אמינו שיש לחבר לשרשרת שנוצרה יש להוסיף לקצה הC-טרמינלי של הפפטיד.
הפפטיד "קופץ" מאתר P לאתר A, ומתחבר לחומצת האמינו ע"י פעילות אנזימטית מתוך התת יחידה של הריבוזום (פפטיטין-טראנספראז). קיבלנו פפטיד ארוך יותר בח. אמינו אחת (1+).
בתת היחידה הגדולה שבריבוזום,האנזים שמבצע את הפעילות הכימית הוא RNA (או Rybozime).
תרגום
בחיידקים הקודים לפעמים שונים מעט מאלו של בני אדם, אך באופן כללי הקוד נשמר במהלך האבולוציה.
הtRNA היא מולקולת RNA שבקצה התחתון שלה יש לולאה ואנטי-קודון שנקשר לmRNA.
הtRNA מביא את החומצה האמינית המתאימה לmRNA.
כדי להתחיל שרשרת פפטיד, יש קוד AUG שמקודד להתחלת התהליך באאוקריוטים. בפרוקריוטים N-Formylmethionine יושב על הtRNA. הפורמיל יורד ורק הח. אמינו מתיונין נשארת. קיים מנגנון שיכול להחליף את המתיונין.
בחיידקים:
ב Lac-Operon יש שלושה גנים. לאחר יצירת mRNA שמכיל את שלושת הגנים, צריך ליצור מהם חלבונים. בLac-Z יש קודון התחלה, וגם בLac-G ובLac-A.
בLac-Z ובLac-G יש רצף AUG. לפני הרצף הזה, קיים רצף עשיר בבסיסי A וG, שנקרא גם Shine Dalgarno Sequence.
שלושה ריבוזומים מתרגמים את הmRNA לפני כל רצף AUG עד אזור הStop Codon.
הStop Codon מפיל את הtRNA ולא מאפשר לו להמשיך - גם הריבוזום נופל.
מאותו הmRNA נוצרים חלבונים שונים.
רצף הShine Dalgarno נמצא כ10 בסיסים upstream ביחס לגן.
תת היחידה בקטנה של הריבוזום, היא הכ16s-Robosomal-RNA. לחלק זה יש רצף ספציפי שקושר את הריבוזום לmRNA ע"י זיהוי של רצף הShine Dalgarno.
בגנים שונים, ה16s יכול להיות שונה כדי להכיר רצפים שונים בmRNA.
tRNA
צורתו של הtRNA היא תלתן. זו מולקולה חד-גדילית שמתקפלת על עצמה ויוצרת מבנה של Stem-loop. אחת הלולאות האלו היא האנטיקודון שמזהה את הקודון על הmRNA.על מולקולות הtRNA מסתיימות ברצף "CCA" בקצה ה3'.
מבנהו התלת מימדי שמור אך האנטי קודון שונה בהתאם לרצף על הגן. יש כמה נקודות קבועות בtRNA. מולקולה זו עוברת הרבה מודיפיקציות (ביגור) שמשנות את הנוקליאוטידים.
אחת מהן היא פסוידו-יורידין, למשל.
אזור הstem loop, האנטי קודון, הוא האזור היחידי שמכיר את הmRNA.
האנזים אמינו-אציל-tRNA-סינתאז מבצע את תהליך חיבור ח. האמינו לtRNA.
הוא לוקח ח. אמינית ומאקטב אותה ע"י ATP. הATP מתחבר לח. האמינית ונותן אמינו-אציל-אדנילאט. בקשר הפוספט של ATP משתמשים לחיבור ח. אמינית.
הפירופוספט (שתי מוקולות פוספט שמשתחררות) מתפרק לשני פוספטים בודדים ומשחרר הרבה אנרגיה.
הח. האמינית הטעונה יכולה להתחבר לtRNA. בA האחרון של הCCA יש קבוצת הידרוקסיל. הח. אמינית מתחברת לOH ע"י קשר קוולנטי.
המולקולה החדשה היא אמינו-אציל-tRNA. שתיים או שלוש פריים.
האנזים שמלביש את חומצת האמינו סרין על הtRNA יודע לזהות 4 סוגי tRNA (שכל אחד מהן מקודד לסרין).
לא קיים אנזים tRNA-סינתאז עבור N-פורמיל-מתיונין שמצמיד אותו לtRNA אלא חלק מהtRNA עובר התמרה ע"י הוספת פורמיל. חלק מהכרת המולקולה נעשית בזכות ההתמרות.
קיימת גם יכולת בדיקה עצמית של האנזים (Proof Reading) ותיקון במקרה הצורך.
UAC בmRNA מכיר את הGUA בtRNA.
מוטציה יכולה להוביל לשיבושים בתא. לחיידק יש יכולת לדלג מעל קודון בעזרת שימוש במוטציה: במקום GUA הוא יוצר CUA באנטי קודון של הtRNA. אמנם בmRNA יש UAG, אבל הtRNA המתאיםלו גם יביא טירוזין ונקבל מולקולה תקינה.
בדרך זו, על ידי שתי מוטציות בלבד בtRNA, שמביא את הטירוזין לmRNA מקבלים חלבון עם ח. אמינו נכונה בסופו של דבר. תהליך זה נקרא Supressor-Mutation.
אנטי קודון
שני הנוקליאוטידים הראשונים בtRNA חייביים להתאים לנוקליאוטידים בmRNA. במקום השלישי (שנקרא גם "wobble") יכול להופיע U במקום G, למשל, מכיוון שבהרבה מקרים הוא לא משפיע כל עוד שני הנוקליאוטידים הראשונים מתאימים. הסיבה היא, שהרבה חומצות אמינו בעלות שני נוקליאוטידים ראשונים זהים מקודדות לאותה ח. אמינו כאשר לא משנה מה הוא הנוקליאוטיד השלישי .בפרוקריוטים, תת היחידה הגדולה, 50S, של הריבוזום מורכבת מ23s ו-5s, ו 31 חלבונים בנוסף לכך. החלבונים נקראים L1 עד L31.
תת היחידה הקטנה מורכבת מ 16s, שגם היא מורכבת מתוספת של חלבונים, 21 חלבונים: S1 עד S21.
לתת היחידה הקטנה קוראים 30S.
צפיפות שתי היחידות ביחד היא 70S (היחידות אינן לינאריות, ולכן לא מהוות חיבור של שתי תתי היחידות).
המבנה של הrRNA, הוא חד גדיל של RNA שמקופל בStem Loop. המבנה השלישוני שלו מאפשר לו כניסה לריבוזום ולאתר את רצף הShine Dalgarno הספציפי. צורת הקיפול (המבנה השלישוני) שמורה באבולוציה, למעט יצורים מסויימים שקיפול ה16S שלהם שונה.
23s-RNA הוא גדול יותר ויוצר מבנה מיוחד. ה5s קטן ממנו.
תת היחידה 50s מביאה את הtRNA פנימה, וממנה יוצאת השרשרת הפוליפפטידית.
בחיידקים הmRNA מיוצר ממכיוון 5' ל3', והריבוזום יכול להתיישב על ה5' כך שהתרגום יכול להתבצע במקביל לשעתוק. סינתזת החלבון היא מהקצה הN-טרמינלי לקצה ה C-טרמינלי.
בתוך הריבוזום, הtRNA מתמקם באתר A (נקרא A-Site, או אמינו-אציל-tRNA). לידו יש P-Site
P = Peptidil, ואתר יציאה E-Site, שממנו הtRNA מתנתק ויוצא החוצה.
Initiation
30s ו50s צריכים לתרגם mRNA. ע"י פקטור IF3, שנקשר ל30s, הקשר בינהם מופרד (חייבת להתבצע הפרדה כדי שתהליך התרגום יוכל להתחיל להתבצע).
בשלב הבא (שמתבצע במקביל), צריך להגיע הtRNA-פורמיל-מתיונין (הראשון) לmRNA:
פקטור הבנוי מ IF1 ו- IF2 נקשר לGTP ונושא עימו גם N-פורמיל-מתיונין-tRNA.
הGTP (מולקולה מקבוצת G-Proteins) משחררת אנרגיה ומאפשרת את התהליך.
הקשר בין tRNA לmRNA הוא ללא תלות בתת יחידה הגדולה. נוצר קומפלס לmRNA, tRNA, פקטורי IF1, IF3, ו-50s.
ה IF1 וIF3 מונעים מtRNA אחר לבוא ולהתחבר. כל הקומפלקס הזה נקרא Initiation Complex ומאפשר את התחלת התרגום.
בהמשך, נפרדים IF3 וIF1 ותת היחידה הגדולה 50s מתווספת. GTP משתחרר והופך לGDP שמשנה את מבנה תת היחידה הקטנה, ועכשיו היא יכולה להתחבר לתת היחידה הגדולה, ומתקבל קופלקס חדש - 70s.
הIF2 משתחרר במקביל להגעת ה50s.
תהליך הElongation
בקצה הN-טרמינלי יש N-פורמיל-מיונין. פקטור EF-TU (שמחוברת לו מולקולת GTP, וtRNA מתאים) מביא את הmRNA.באתר הA-Site הריק, tRNA מתאים מתיישב בפנים בזכות הפקטור EF-TU. בתהליך משתחררת מולקולת GTP והופכת לGDP, ועוזרת לtRNA למצוא את מקומו.
הGTP שהופך לGDP משחרר הרבה אנרגיה, וע"י פקטור נוסף, EF-TS, שגם אליו מחוברת מולקולת GTP, הוא מסלק את הGDP שעל הEF-TU, ומתקבל קומפלקס חדש של EF-TU שמחובר לEF-TS.
ה EF-TS יורד, וה EF-TU נשאר עם מולקולת GTP.
את הח. אמינו שיש לחבר לשרשרת שנוצרה יש להוסיף לקצה הC-טרמינלי של הפפטיד.
הפפטיד "קופץ" מאתר P לאתר A, ומתחבר לחומצת האמינו ע"י פעילות אנזימטית מתוך התת יחידה של הריבוזום (פפטיטין-טראנספראז). קיבלנו פפטיד ארוך יותר בח. אמינו אחת (1+).
בתת היחידה הגדולה שבריבוזום,האנזים שמבצע את הפעילות הכימית הוא RNA (או Rybozime).
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה