Структура на Белтъците. Молекулни механизми на ТРАНСЛАЦИЯ

Структура на Белтъците
Молекулни механизми на
ТРАНСЛАЦИЯ

Процесът на превеждане на информацията презаписана
от ДНК върху иРНК, която се използва като матрица за
синтез на белтък се нарича транслация.
Аминокиселинната последователност в полипептидните вериги
е записана под формата на нуклеотидни последователности в
ДНК.
Процесът на генна
експресия включва :
транскрипция,
процесинг и сплайсинг;
транслация;
нагъване –формиране
на конформация

Белтъци - носители на биологична
индивидуалност


Пептидната връзка се образува в
посока “глава към опашка”.
Пептидната връзка се
характеризира с торзионна
твърдост- верига от шарнирно
свързани пластини:
Първична структура (секвенция):
Броят, видът и линейното
подреждане на аминокиселините в
една полипептидна
верига (ППВ).
ППВ има посока- азотен
и въглероден краи

Видове АК
Според електростатичния заряд:
-основен характер (положително заредени) – лизин
(Lys, K), аргинин (Arg, R), хистидин (His, H)
-киселинен характер (отрицателно заредени)-
аспарагинова (Asp, D) и глутаминова (Glu, E)
-незаредени полярни: серин (Ser, S), треонин (Thr, T),
тирозин (Tyr, Y), аспарагин (Asn, N), глутамин (Gln,
Q), цистеин (Cys, C)
Според разтворимостта:
- Хидрофилни (11) – всички горе
изброени
- Хидрофобни (9): валин (Val, V);
аланин (Ala,A), глицин (Gly, G),
левцин (Leu, L), пролин (Pro, P),
фенил-аланин (Phe, F), триптофан
(Trp, W), метионин (Met, M),
изолевцин (Ile, I)

Вторична структура:
Различават се два основни типа структура: - спирала и  - лист,
както и  - завой и Ω-бримка. Ориентацията на атомите от
пептидната връзка в пространството е съответно спирала или
линия. Вторичната структура се стабилизира от водородни
връзки между карбонилната и амидна групи и не зависи от
страничните радикали. -N(1) – H :::: O(4) = C - всяка 4АК

Белтъчни мотиви. Мотивът е повтаряща се комбинация от
елементи на вторичната структура, напр. abab, bb (b-лист), ab
(гривна), гръцки ключ и др. .
Белтъчните мотиви отговарят за определена функция, например ензимна
активност или специфично свързване с друга макромолекула.
Helix-loop-helix
място свързващо Са2+
Цинкови пръсти
Zing-finger

Левцинов ципl

Третична структура
(конформация):
Пространствено
разположение на
пептидната верига.
Нагъване в кълбо - домен
Например доменната
организация на антителата.
Четвъртична структура:
Ориентация в
пространството на всички
субединици от един
белтъчен комплекс.
Например събирането и
ориентацията на тежките и
леките вериги на антителата.

Взаимодействието между "амино
и карбоксилни групи на
аминокиселинитеводи до
следващата структура

Fab фрагмент на Ig
хемоглобин
G- протеини
ДНК свързващи
белтъци
ТАТА свързрващ
протеин -ТВР
Графично представяне на белтъчни молекули

Основни участници в процеса транслацията са:
м(и)РНК – матрица за белтъчен синтез, получена от
процесите транскрипция и зреене;
тРНК- молекула адаптор, осигуряваща сродството
между кодона и съответната аминокиселина (АК);
Активиращи ензими - катализират специфичното
свързване между АК и тРНК, осигуряват енергия от
АТФ;
Рибозома – клетъчен немембранен органел състоящ
се от две субединици-голяма и малка;
Ензими и регулаторни белтъци;
Двадесетте -аминокиселини

Рибозомите при прокариоти и еукариоти се различават по
своя състав, но изпълняват еднаква функция.

S- единица Сведберг, коефициент на седиментация е равна на
скоростта на утаяване разделена на ускорението, изразява се в
секунди, като 1 S=10
-13
s
Скоростта на утаяване зависи от масата, плътноста, формата на
частицата, вискозитета на среда.
Чрез центрофугиране могат да се разделят различните
клетъчни органели или макромолекули.

тРНК- пренася аминокиселините до рибозомата
На 3’-ОН акцепторния
край се свързва конкретна
АК.
В антикодоновата бримка
се съдържа
тринуклеотидна секвенция,
означавана като
антикодон.
Антикодонът е
комплементарен на кодон
от иРНК. Разчитане на
генетичния код.
тРНК има детелиноподобна
вторична структура.

Хиалоплазмен етап на транслацията в цитозола -
осъществява активирането на АК-те и свързването им
към съответната тРНК.
Реакцията се катализира от ензими аминоацил-тРНК-
синтетази, с участието на АТФ.
Те осигуряват активирането и правилното свързване на
всяка една от АК към точно определена тРНК.
Аминоацил-тРНК-
Изолевцин синтетаза

Особености на взаимодействието кодон -
антикодон
Третата позиция от
кодона е нестабилна
и n може да варира
(Wobble):
U се свързва с A
или G
G – U или C
I (inosine) – U; C
или A
5’ 3’
Броят на aминоaцил-tRNA синтетазите е
равен на броят АК -20

Инициация
Shine-Dalgarno секвенция
локализирана точно преди
стартовия кодон, се свързва
с 3’ комплементарен
участък на16S rRNA
Уникална за бактерии
Стартовия кодон -AUG
взаимодейства само с -N-
формил-метионин-tRNA.
Иницииращи фактори: IF-2 е
GTP-binding протеин. IF-2-
GTP свързва и стабилизира
fMet-tRNA
fMet
като осигурява
свързването и с малката
субединица.

Инициация на
транслацията при
еукариоти:

Участват много
белтъчните фактори, при
еукариотите означавани
като eIF- eukaryotic
initiation translation
factor.
Необходимо е и голямо
количество енергия от
АТФ, ГТФ.

Мястото, където се разполага едната тРНК, носеща
включващата се АК се нарича аминоацилен участък (А).
Мястото, където се разполага тРНК, която носи растящия
полипептид се нарича пептидилен (П).
Мястото, където се разполага тРНК, която е без АК- Exit
Двете субединици се
свързват помежду си
в присъствието на
магнезиеви йони
само по време на
транслация.
 тРНК-и обхващат и
двете субединици,

Елонгация на
транслацията

Този процес
също е зависим
от много
белтъчните
фактори,
означавани като
елонгационни
фактори.

Елонгация на транслацията: процес на постепенно
удължаване на новосинтезиращата се полипептидна
верига
Met-тРНК
Met
заема пептидиловия участък.
Втората тРНК, чиито антикодон съответства на вторият кодон
от иРНК и носи съответната АК заема аминоацилния участък.
Между двете АК се образува пептидна връзка, с участието на
ензим пептидил трансфераза от рибозомата.
Дипептидът се носи от втората тРНК.
Рибозомата се придвижва с един кодон надясно по протежение
на иРНК в посока 5’-3’.Тази транслокация се катализира от
ензима транслоказа (в рибозомата).
тРНК носеща дипептида се оказва в П-участъка.
Освободената тРНК заема exit мястото откъдето напуска
комплекса.
В освободения А-участък постъпва нова аминоацил-тРНК.

Терминация на
транслацията
Транслацията завършва
когато в А-участък на
рибозомата се установи един
от терминиращите кодони –
УАА, УАГ или УГА.
Протеини, наречени
терминиращи белтъци се
свързват към стоп-кодоните и
се разпозлагат в А-участъка.
Осъществява се хидролиза на
последната аминокиселина от
ензима
пептидилтрансферазата и се
оформя въглеродния край на
полипептидната верига.
Комплексът се дисоциира.

Класическия
път на
еукариотна
иницииране
на
транслация е
разделен на
осем етапа
(2-9).
Nature Reviews Molecular
Cell Biology 11, 113-
127 (February 2010)