ביוכימיה – שיעור #11
תהליך התרגום TRANSLATION ומנגנוני תיקון DNA.
מבחינה ביוכימית בP-Site הפפטיד מחובר לtRNA מהסבב הקודם. מתרחשת התקפה ונוצר קשר פפטידי ע"י האנזים. אתר A פנוי מקבל ח. אמינית חדשה.
בריבוזום יש 3 אתרים: A, P וE.
ה tRNA הזקן עובר מP לA, ומA לE, ע"י קפיצה כל 3 נוקליאוטידים.
בפרוקריוטים, יש חלבוני Release Factors שמתחברים לאתר הסיום.
יש RF1 ויש RF2 שמזהים את הרצפים. הם נכנסים לאתר A של הסטופ-קודון.
כל פפטיד שיצרנו שלם, והוא יעשה את פעולתו בתא. לאחר שחרור הפוליפפטיד נכנס פקטור RF3 שמחוברת אליו מולקולת GTP. הRF3 מסלק את RF2 או RF1, ובשלב השני מגיע פקטור RRF – Ribosome Recycle Factor עם EF3+GRP.
כל המבנה משתחרר – tRNA וmRNA וRF יוצאים החוצה.
קיבלנו שתי יחידות של הריבוזום. מבנה הריבוזומים הרבים על הmRNA נקרא פוליריבוזום. אפשר להגיע עד לכ-50 ריבוזומים לmRNA אחד.
באאוקריוטים:
הRNA הריבוזומלי מיוצר בגרעינון שם הוא מורכב ע"י הRNA-פול-1 מ18S, 28S ו5S.
תת היחידה הגדולה היא60S והקטנה 40S, וביחד מקבלים 80S.
בתת יחידה הגדולה יש את ה28S וה5.8S וגם מולקולת 5S שהיא Ribosomal RNA. בפרוקריוטים אין את ה5.8S.
הDNA הריבוזומלי מיצר את rRNA. הציפוי של הrRNA מתורגם בציטופלסמה ונכנס בImport לתוך הגרעין – משם לגרעינון, ומשם מורכבים לתת היחידות של הריבוזום. משם הן עוברות Export כתת יחידות 60S ו40S ומבצעות תרגום בציטופלסמה.
הריבוזומים בציטופלסמה קיימים ב2 מקומות מרכזיים:
או בציטופלסמה בצורה חופשית או בER – Endoplasmic Reticulum,
תלוי בסוג החלבון שהריבוזומים מתרגמים.
חלבונים שצריכים אותם כמסיסים בציטופלסמה מתורגמים בציטופלסמה. חלבונים שיש להעביר דרך הממברנה מתורגמים על גבי הממברנה של הER.
באאוקריוטים אין רצף Shine Dalgarno, שמביא את הריבוזום למקום שבו הtRNA מתחיל לתרגם.
תת היחידה הקטנה מגיעה עם עוד חלבונים, ובtRNA יש בקצה ה5' את הCAP שמגן עליו מדגרדציה, והוא מכוון את הריבוזום לmRNA.
חלבון שנקרא EIF – Eucariotic Initiation Factor מגיע לקצה ה5' של הmRNA וקורא עד שמגיע לרצף הAUG – קודון התחלה.
בנוסף, חלבוני EIF מסוגים שונים גם עושים פעילויות שונות.
הריבוזום מביא את תת היחידה הגדולה כשהוא מגיע לAUG. אותם האתרים קיימים גם באאוקריוטים – P, E, וA.
באאוקריוטים המבנה של הmRNA הוא מעגלי והריבוזומים נעים עליו. הריבוזום הראשון מתיישב עליו ולכל אורך הmRNA יושבים ריבוזומים שונים שיכולים לתרגם בו-זמנית. רק באאוקריוטים הmRNA יכול להיות מעגלי.
הריבוזומים יודעים להקשר לממברנה של הER ולבצע את התרגום של חלבונים מסויימים רק שם (על הממברנה שלו).
דרך אחת היא לסנתז חלבון שיכנס דרך הממברנה ללומן של הER:
בקצה הN-טרמינלי של הפפטיד שנוצר, יש קוד לSignal Sequence – שורה של ח. אמינו שתופסות חלבון SRP, שמתיישב על הרצף הזה של הSignal Peptide, מפסיק את התרגום ומביא את המולקולה לER.
SRP מתחבר לרצפטור על הממברנה של הER. כשהריבוזום והSRP והרצפטור מגיעים לתעלה, SRP הולך והפפטיד שנוצר משתחל פנימה לתעלה. החלבון זורם פנימה ומתורגם ע"י הריבוזום. כשהתרגום מסתיים מתרחשת טרמינציה והחלבון יוצא החוצה.
בדרך השניה, החלבון מגיע באותו האופן לER, אך הוא נשאר מעוגן בחלק החיצוני של הממברנה והופך לחלבון ממברנלי – רצפטור. תעלה שמכניסה גלוקוז לתוך התא היא חלבון מסוג כזה, למשל.
REPLICATION
תהליכים של Proof Reading – כאשר הפולימראז בודק את עצמו, אך עדיין יכולות להיות טעויות. אפשר לגרום לשינוי בבסיסים – וע"י כך למוטציה.
התא יודע להתאבד אם צריך, אך קודם לכן הוא ינסה לסדר את עצמו.
Direct Repair – תיקון ישיר של הנזק שנגרםץ
BER – Base Exision Repair – הוצאת בסיס, והכנסת בסיס אחר במקומו.
Nucleotide Exision Repair – NER – יש החלפה של מקטע שלם שבו יש פגם. האזור הפגוע נשלף החוצה גם אם לא כל הנוקליאוטידים נפגעים.
רקומבינציה – שני הכרומוזומים באים במגע ומשוחלפים, במיוזה למשל. זה קורה גם כתהליך תיקון של DNA.
Mismatch Repair – כאשר הפולימראז מכניס נוקליאוטיד שגוי למשל A מול G, הוא משנה אותו בחזרה לנוקליאוטיד הנכון.
נזק של אור UV לDNA – גורם למוטציות או בעיות בתא. קרן UV מכניסה אנרגיה למבנה הDNA ויכולה ליצור קשרים קוולנטים לא רצויים בין בסיסים.
אפשר לקבל למשל שני בסיסים T המחוברים זה לזה – מוטציה שהתא לא "רגיל" אליה, אך לתא יש דרכים רבות להתמודד עם תופעה זו.
דימרים של T ניתנים לתיקון באופן ישיר (אך לא אצל בני אדם).
כאשר יש לנו בסיסים שעוברים התמרה – חומרים מסויימים יכולים להלביש קבוצה מתילית על G למשל, ומקבלים O-Methyl-Guanine. קשר מימן אחד שירד, גורם ל2 קשרי מימן במקום 3 בין C לG, והתא חושב לשים מול G את הנוקליאוטיד T בזמן ההכפלה, ואחרי שתי הכפלות מתקבלים בסיסים T-A.
מוטציה של רצף G מול C, הופכת בסופו של דבר לA מול T.
אנזים שנקרא אלקיל-טרנספראז עושה טרנספר למתיל, ומחזיר את המתיל-גואנין לגואנין. כך החומר הגנטי לא משתנה ושומר על עצמו.
בBER, הגדילים נפתחים בתהלך ההכפלה, אך משום מה במקום T נכנס נוקליאוטיד U. אנזים שנקרא גליקוזילאז שקוצץ את הבסיס U החוצה – השרשרת של הפוספט והסוכר נשארת שלמה. ואז האנזים אנדונוקליאז מנתק את הקשר בין את הקשר שפוספודיאסטרי בין שני הנוקליאוטידים. DNA-פול-1 עושה NIP-Translation (פולימריזיציה חדשה לDNA). בסוף מגיע ליגאז שסוגר את הNIP ומקבלים בסופו של דבר DNA תקין.
כאשר חומר כלשהו מוריד לC את האמין שלו (דאמינציה) מקבלים Uracil (רק בDNA). התא לא יכול לסבול את זה. כדי לתקן את זה, מתבצע תהליך תיקון BER.
מנגנון נוסף של BER מורכב מתהליכים של חמצון (כדאי לקרוא בספר).
התמרות של חמצן גורמות לבעיות. לתא יש שורה של אנזימים שמטפלים בחמצונים ואוקסידציות.
NER:
התא מחליט לסלק אזור שלם. C שעבר דימריזציה עם T, למשל, מתוקן ע"י מערכת חלבונים שחותכת חתיכה שלמה שמכילה את הטעות (כולל נוקליאוטידים תקינים) וDNA-פול מגיע ומשלים את הנוקליאוטידים שהוצאו.
התא מזהה דימר שגוי על ידי עיוות במבנה הDNA ע"י חלבונים.
בחיידקים, יש חלבוני UVR שסורקים את הDNA עד שמגיעים לתקלה. כשהם מזהים אותה, הם מפילים את הA-ים, וחלבון חדש UVR-C מגיע והB מסמן את גבולות הגזרה שמהם יש לחתוך – נעשים NIP בשני הצדדים וחלבון חדש UVR-D שהוא הליקאז, פותח את הDNA. באחד הגדילים שנוצרו מהפתיחה יש NIPS, וDNA-פולימראז שמגיע יודע לתקן אותו.
בדימרים של טימין ברור אילו דימרים הם הבעייתיים. הגדיל השני מבחינת התא הוא בסדר.
Mismatch Repair – טעות של הDNA-פולימראז: התא צריך להחליט מי מהבסיסים הוא השגוי. זה מתרחש בתהליכי הכפלה או באזורים בעייתיים שבהם הפולימראז משבש את הסדר בגלל חזרות של רצפים, למשל.
הידיעה לגבי נכונות הגדיל מתבצעת לפי מנגנון מתילציה ע"ג הDNA. גדיל האם מגיע עם מתילציה וגדיל האם הוא ללא מתילציה... בזמן שניתן להבדיל מיהו גדיל האם ומיהו גדיל הבת ניתן לזהות את הטעות (בפרוקריוטים).
ע"י חלבוני זיהוי שנקראים MUT זה קורה:
MUT S עושה Looping Out על הDNA, והMISMATCH יושב על הלולאה.
חלבונים מזהים מיהו גדיל האם ומיהו גדיל הבת. אחרי שהם מזהים את הבעיה יש חיתוך, ומגיע הליקאז שפותח את המבנה. יש סילוק של האזור הבעייתי, וDNA-פולימראז מגיע עם ליגאז וסוגר את האזור.
חשבו לציין, שהתהליך הזה קורה מיד אחרי ההכפלה, כי רק אז יש "חלון הזדמנויות" שבו ניתן להבדיל בין הגדילים לפי המתילציה.
שני קצוות של כרומוזום מתנתקים, ויש קצוות חופשיים. מצב זה בעייתי וגורם לחוסר יציבות של הגנום. התא יכול להתאבד אחרי דבר כזה.
אם אין הרבה מקרים כאלו, התא ינסה לתקן זאת ע"י חלבונים שנתפסים על הקצוות השבורים ומחברים אותם בחזרה.
בתהליך ההדבקה ייתכן מצב שבו יש איבוד מידע (כי הם אוכלים חלק מהתא) אך לרוב המידע הזה אינו בעל חשיבות גדולה. תיקונים אלו בד"כ מתרחשים בתאים בוגרים שלא עוברים לדורות הבאים.
רקומבינציה
שחלופים בין הכרומוזומים נותנים תכונות חדשות במיוזה.
תהליכים של רקומבינציה – נוגדים TCELLS, שבהם אזורים בגנום קופצים ממקום אחד לשני כדי ליצור סוגים שונים של חלבונים.
הגוף יודע לפתח נוגדים לECOLI שחודר אליו, למשל, ע"י חיבור חתיכות שונות של חלבונים (רקומבינציה).
טרנספוזומים גם יודעים לעשות רקומבינציה – אלו חתיכות DNA שקופצות ממקום למקום בDNA.
בעיות חריפות בDNA, גורמות לתא להתאבד, או שהתא ינסה לעבור רקומבינציה וכך לתקן את עצמו.
צריך לדעת למבחן:
כל החומר עד סוף תהליך התרגום.DNA REPAIR – רק מה שנאמר בשיעורים.
