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Biochimica e biologia molecolare-sintesi proteica
Casa editrice medica popolare "Biochimica e biologia molecolare" Nona edizione Capitolo 15 La sintesi proteica viene introdotta in dettaglio e descritta in modo esauriente. Spero che possa essere utile agli amici interessati!
Modificato alle 2023-11-26 11:13:38
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sintesi proteica
sistema di sintesi proteica
L'mRNA è il modello per la sintesi proteica
UN
definizione
Nella regione di lettura aperta dell'mRNA, ogni tre nucleotidi adiacenti formano un gruppo, che codifica le informazioni di avvio/arresto per la sintesi di una catena amminoacidica o peptidica, chiamata codone, noto anche come codice tripletta
64 codoni
61 aminoacidi codificati
speciale
AGOSTO
non rappresenta solo la metionina
Può anche rappresentare il codone di inizio per la sintesi della catena peptidica.
3 codoni di stop
UAA
UAG
UGA
5 caratteristiche principali del codice genetico
Direzionalità
La direzione di lettura del codice genetico durante la traduzione è 5'→3', cioè il codice di lettura inizia dal codone di inizio AUG dell'mRNA e viene letto uno alla volta nella direzione 5'→3' fino al codone di stop .
Determinare l'ordine degli amminoacidi dal N-terminale al C-terminale
continuità
Non ci sono nucleotidi intermedi tra i codoni e la lettura continua dal codone di inizio al codone di stop.
mutazione frame-shift
spostamento del quadro
definizione
L'inserimento o l'eliminazione di nucleotidi che non sono multipli di 3 nel frame di lettura aperta causerà lo spostamento del frame di lettura aperta dell'mRNA.
definizione
Frameshift provoca successivi cambiamenti nella sequenza codificante degli aminoacidi, facendo sì che la proteina che codifica perda o cambi completamente la sua funzione originale.
degenerazione
definizione
Alcuni amminoacidi possono essere codificati da più codoni
Prestazione
61 codoni codificano per gli amminoacidi, ma esistono solo 20 tipi di amminoacidi
Ad eccezione del triptofano (UGG) e della metionina (AUG), che hanno un solo codone, gli altri amminoacidi hanno 2, 3, 4 o fino a 6 triplette che li codificano.
Codoni degenerati (codoni sinonimi)
definizione
Codoni che codificano per lo stesso amminoacido
Caratteristiche
Nella maggior parte dei casi, le prime due basi di un codone degenere sono uguali e solo la terza base è diversa.
La specificità del codone è determinata principalmente dai primi due nucleotidi
I cambiamenti nella terza base spesso non modificano l'amminoacido da essa codificato e la proteina sintetizzata ha la stessa struttura primaria.
significato
La degenerazione riduce gli effetti biologici delle mutazioni genetiche
Oscillabilità
definizione
L'accoppiamento tra l'anticodone sul tRNA e il codone sull'mRNA a volte non segue rigorosamente le regole comuni dell'accoppiamento delle basi. Questo fenomeno è chiamato accoppiamento traballante.
luogo dell'occorrenza
La prima base dell'anticodone
La terza base del codone
Ad esempio: l'ipoxantina (I) può accoppiarsi con A, C e U nella terza posizione del codone
significato
Consente a un tRNA di riconoscere più codoni degenerati dell'mRNA
Versatilità
definizione
Dagli organismi inferiori agli esseri umani, usano tutti lo stesso codice genetico
significato
Fornisce prove evidenti a sostegno della teoria dell'evoluzione secondo cui tutti gli esseri viventi sulla terra provengono dalla stessa origine
Esempi di casi particolari
Nei mitocondri dei mammiferi, l'UGA non rappresenta solo il segnale di terminazione, ma rappresenta anche il triptofano.
Il tRNA è un collegamento specifico tra amminoacidi e codoni (lo "strumento di trasporto" per amminoacidi specifici)
Due parti funzionali del tRNA
sito di legame degli amminoacidi
Adenilato 3'-OH all'estremità -CCA del braccio aminoacidico del tRNA
Sito di legame dell'mRNA
Anticodone nell'ansa dell'anticodone del tRNA
effetto
Trasportano aminoacidi
Un amminoacido solitamente si lega specificamente a più tRNA (compatibile con la degenerazione dei codoni)
Un tRNA può trasportare solo un amminoacido specifico
Funge da "adattatore"
L'anticodone di ciascun tRNA determina la precisione con cui l'amminoacido che trasporta può essere posizionato sull'mRNA.
I ribosomi sono il sito della sintesi proteica
La composizione dei ribosomi
Una grande particella ribonucleoproteica composta da rRNA e più proteine, costituita da due subunità, grande e piccola.
Tre importanti parti funzionali dei ribosomi
Un sito (sito amminoacilico——sito amminoacilico)
Lega l'amminoacil-tRNA
Sito P (sito peptidilico——sito peptidilico)
Lega il peptidil-tRNA
Posizione E (sito di uscita——posizione di scarico)
Rilascia il tRNA da cui sono stati scaricati gli aminoacidi
La sintesi proteica richiede una varietà di enzimi e fattori proteici
sostanza di approvvigionamento energetico
ATP o GTP
ioni inorganici
Mg2, K, ecc.
enzima
Aminoacil-tRNA sintetasi, peptidil transferasi, translocasi, ecc.
fattore proteico
Eucariote: eucariote
fattore di inizio IF
procarioti
SE
eucarioti
FEI
fattore di allungamento EF
procarioti
EF
eucarioti
EF
Fattore di terminazione [noto anche come fattore di rilascio] RF (fattore di rilascio)
procarioti
RF
eucarioti
EF
Attivazione degli aminoacidi e connessione al tRNA
L'amminoacil-tRNA sintetasi riconosce amminoacidi e tRNA specifici
Finora sono state scoperte 23 amminoacil-tRNA sintetasi
Le fasi principali della reazione catalizzata dall'amminoacil-tRNA sintetasi
La reazione consuma 2 legami fosfatici ad alta energia dall'ATP
① L'amminoacil-tRNA sintetasi catalizza la decomposizione dell'ATP in PPi e AMP
② AMP, enzima e amminoacido sono combinati in un complesso intermedio (amminoacil-AMP-enzima)
Il gruppo carbossilico dell'amminoacido è collegato al fosfato dell'adenosina fosfato attraverso un legame anidridico e viene attivato.
③ L'amminoacido attivato si combina con il gruppo ossidrile libero nella posizione 2' o 3' dell'adenilato ribosio all'estremità 3'-CCA del tRNA attraverso un legame estere per formare il corrispondente amminoacil-tRNA e l'AMP viene rilasciato in forma libera
Attività di correzione di bozze dell'amminoacil-tRNA sintetasi
Può idrolizzare e rilasciare amminoacidi combinati in modo errato, quindi sostituirli con gli amminoacidi corretti per correggere le discrepanze che si verificano durante il processo di sintesi.
La sintesi delle catene peptidiche richiede uno speciale aminoacil-tRNA di partenza
procarioti
La metionina iniziale viene formilata per formare N-formilmetionina (fMet-tRNAfMet), che può trovarsi nel codone di inizio AUG dell'mRNA e partecipare alla formazione del complesso di inizio traduzione
eucarioti
Il codice iniziale eucariotico è diverso dal tRNA legato da Met nel successivo frame di lettura: il tRNA iniziale è il tRNA iniziatore, cioè il tRNAi Met-tRNAMet può essere riconosciuto durante l'allungamento;
Elaborazione post-sintesi e trasporto mirato delle proteine
elaborazione post-traduzione
定义
新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须 经过复杂的加工过程才能转变为有活性的成熟 蛋白质，这一加工过程称为翻译后加工
包括
正确折叠成三维结构、形成二硫键、亚基 聚合形成四级结构、水解切除、侧链化学修饰 等
Il ripiegamento delle catene peptidiche nascenti richiede chaperoni molecolari
sfondo
I segmenti peptidici spiegati delle proteine appena sintetizzate hanno molti gruppi idrofobici esposti, che tendono ad aggregarsi intramolecolare o intermolecolare e non possono formare una corretta conformazione spaziale.
Una produzione eccessiva di aggregati di catene peptidiche disordinate può avere effetti fatali sulle cellule
Senso
La maggior parte del ripiegamento delle proteine non viene completato spontaneamente e richiede l'assistenza di altri enzimi o proteine. Queste proteine ausiliarie possono guidare la nascente catena peptidica a ripiegarsi correttamente in un modo specifico, chiamate chaperoni molecolari, come proteine da shock termico, chaperoni, ecc.
Accompagnatore
definizione
Gli chaperoni molecolari sono proteine conservate che riconoscono conformazioni innaturali delle catene peptidiche nelle cellule e promuovono il corretto ripiegamento di ciascun dominio funzionale e della proteina complessiva.
effetto principale
Bloccare i segmenti idrofobici esposti della catena peptidica da piegare
Creare un ambiente isolato in modo che il ripiegamento delle catene peptidiche non interferisca tra loro
Promuovere il ripiegamento e la disaggregazione della catena peptidica
Incontrare stimoli di stress, dispiegare la proteina ripiegata
Esempio
Proteina da shock termico 70 (HSP 70)
Caratteristiche
È una proteina sensibile allo stress con un peso molecolare di circa 70 kD.
Si esprime in una certa misura a temperatura ambiente e lo stress ad alta temperatura può indurre una grande quantità di sintesi di questa proteina.
Può promuovere il ripiegamento dei polipeptidi che necessitano di essere ripiegati in proteine con conformazione spaziale naturale.
Ruolo nell'elaborazione post-traduzionale
Il legame alla regione idrofobica delle proteine non ripiegate non solo previene la denaturazione delle proteine dovuta alle alte temperature, ma previene anche il ripiegamento prematuro delle catene peptidiche nascenti.
Consente ad alcune proteine transmembrana di rimanere spiegate prima di essere traslocate nella membrana
Il legame alle catene polipeptidiche spiegate può svelare aggregazioni tra catene polipeptidiche o impedire la formazione di nuove aggregazioni.
Alcune Hsp70 si legano alle catene polipeptidiche e vengono rilasciate attraverso il processo del ciclo. Corretto ripiegamento della catena polipeptidica. Questo processo richiede l'idrolisi dell'ATP può e richiede la cooperazione di altre proteine chaperone come Hsp40
Se la catena polipeptidica non è completamente ripiegata, può essere ripetuta fino al naturale formazione della conformazione
Famiglia delle proteine Hsp
posizione
Può esistere nel citoplasma, nella cavità del reticolo endoplasmatico, nei mitocondri, nel nucleo e in altre parti (umane)
Funzione
Coinvolto in molteplici funzioni protettive cellulari
Ad esempio, le proteine del reticolo mitocondriale e endoplasmatico possono essere mantenute in uno stato non ripiegato per il trasporto e la transmembrana, e quindi ripiegate durante il lavoro conformazione energetica
Evitare o eliminare le conseguenze della denaturazione delle proteine Aggregazione irreversibile dovuta all'esposizione di gruppi idrofobici per facilitarne la rimozione Intermedi polipeptidici denaturati o mal ripiegati, ecc.
proteina chaperone
Classificazione (eucariotica, procariotica)
Escherichia coli
Sistema GroES/GroEL
composizione
secchio
Gro EL
È costituito da 14 subunità che formano una cavità a forma di botte con l'uscita della cavità nella parte superiore.
costruire
GroES
Complesso a forma di cupola composto da 7 subunità identiche
Processo di azione
Quando la catena peptidica da ripiegare entra nella cavità a forma di botte di Gro EL, Gro ES agisce come un "coperchio" per sigillare istantaneamente l'uscita della cavità di Gro EL. La cavità chiusa a forma di botte fornisce un microambiente in grado di completare il ripiegamento della catena peptidica.
Caratteristiche funzionali
Consuma molta energia, che viene rilasciata una volta completata la piegatura
La catena peptidica che non è stata ancora completamente piegata può entrare nel ciclo successivo e il processo sopra descritto viene ripetuto fino alla formazione della conformazione nativa.
Cellule eucariotiche (proteina chaperone simile alla funzione del sistema GroES/GroEL)
Hsp60
effetto principale
Fornire un microambiente affinché le proteine che si ripiegano non spontaneamente si ripieghino nelle loro conformazioni spaziali native
Isomerasi (enzima di ripiegamento)
sfondo
Oltre agli chaperoni molecolari che assistono nel ripiegamento della catena peptidica, alcuni Residui aminoacidici cruciali per la formazione della struttura spaziale della sostanza bianca (ad es. Anche il corretto ripiegamento di cisteina, prolina, ecc.) richiede l'enzima reazione
Classificazione
proteina disolfuro isomerasi (PDI)
effetto
La disolfuro isomerasi è altamente attiva nel lume del reticolo endoplasmatico e può catalizzare la scissione di legami disolfuro non corrispondenti in segmenti più grandi di catene peptidiche e formare corrette connessioni di legami disolfuro, consentendo infine alla proteina di formare la conformazione naturale più termodinamicamente stabile.
Aiuta nella corretta formazione di legami disolfuro all'interno o tra catene polipeptidiche
Principalmente effettuato nel reticolo endoplasmatico
Peptide prolil-cis-trans isomerasi (PPI)
Enzima limitante la velocità per la formazione della conformazione tridimensionale delle proteine
sfondo
Il legame peptidico formato tra peptidil-prolina nella catena polipeptidica ha due isomeri, cis e trans, con evidenti differenze nella conformazione spaziale.
effetto
La peptidil-prolil cis-trans isomerasi può promuovere la conversione tra i due isomeri cis-trans sopra menzionati.
Fai in modo che il polipeptide formi una piega accurata ad ogni curva della prolina
Elaborazione idrolitica delle catene peptidiche per produrre proteine attive o peptidi
Il residuo di metionina N-terminale della catena peptidica nascente
procarioti
Rimane circa la metà della metionina
Il gruppo N-formilico viene rimosso dalla deformilasi e la metionina viene trattenuta.
L'altra parte rimuove la N-formilmetionina
Idrolizzato dall'aminopeptidasi per rimuovere la N-formilmetionina
eucarioti
Tutti i Met eucariotici sono tagliati
peptide segnale
definizione
Un peptide segnale di 13-36 aminoacidi all'estremità N di una proteina secreta o di un precursore proteico transmembrana
fine
scisso durante la maturazione delle proteine
I residui di amminoacidi C-terminali di alcune proteine vengono scissi dagli enzimi
Fare in modo che le proteine svolgano funzioni specifiche
Idrolisi delle molecole precursori
Molte proteine sono molecole precursori inattive quando sintetizzate, come la proinsulina, il tripsinogeno, ecc., e solo dopo che i frammenti peptidici parziali vengono rimossi mediante idrolisi possono diventare molecole proteiche attive o peptidi funzionali (la proinsulina viene idrolizzata in insulina dagli enzimi; proteasi Protoscissione e attivazione in proteasi)
Alcune catene polipeptidiche possono produrre diversi peptidi attivi di piccole molecole dopo l'idrolisi
Ad esempio: la modificazione idrolitica della proopiomelanocortina (POMC) produce 9 prodotti attivi
La modificazione chimica dei residui aminoacidici altera l'attività proteica
Meccanismo di azione
Queste modifiche possono cambiare la solubilità, la stabilità, la localizzazione subcellulare e le interazioni della proteina con altre proteine nella cellula.
diversificando così le funzioni della proteina
Tabella delle modifiche chimiche comuni nel corpo
Caratteristiche
Esistono più di 100 aminoacidi modificati. Modificare la solubilità, la stabilità, la localizzazione subcellulare, le proprietà di interazione con altre proteine, ecc.
Fosforilazione
La fosforilazione dei residui Ser, Thr e Tyr delle molecole di segnalazione media la segnalazione cellulare
Le proteine enzimatiche modificano l'attività e regolano i livelli metabolici attraverso la fosforilazione e la defosforilazione dei residui di Tyr
Glicosilazione
L'azoto ammidico del residuo di asparagina, il gruppo ossidrile del residuo di serina o treonina possono essere legati covalentemente alla catena oligosaccaridica per glicosilare la catena polipeptidica.
Idrossilazione
L'idrossilazione dei residui di lisina e prolina è la base per la formazione di strutture reticolate covalenti intercatena nel collagene maturo.
Metilazione
I residui di arginina istonica possono essere modificati mediante metilazione per influenzare la struttura della cromatina, partecipando così alla regolazione dell'espressione genica.
L'aspartato nelle proteine danneggiate può essere metilato, promuovendo la riparazione o la degradazione delle proteine
formazione del legame disolfuro
Alcune proteine secrete spesso formano legami disolfuro intra-catena per stabilizzare la conformazione naturale della proteina ed evitare la denaturazione dovuta alle influenze ambientali.
modificazione lipofila
Collegano covalentemente una o più catene lipidiche idrofobiche in siti specifici sulla catena peptidica per migliorare la loro capacità di legame ai sistemi di membrana o migliorare le interazioni proteina-proteina.
Sono tutte reazioni enzimatiche, che richiedono proteina chinasi, zucchero/metiltransferasi, idrossilasi, ecc.
Le subunità polimerizzano per formare proteine attive con struttura quaternaria
sequenzialità
Proteine con struttura quaternaria formate dalla polimerizzazione di subunità non covalenti: come l'emoglobina
Le proteine con struttura quaternaria sono composte da due o più catene peptidiche polimerizzate attraverso legami non covalenti per formare oligomeri.
Dopo che il gruppo protesico è stato collegato, si forma una proteina legante completa
Dopo la sintesi delle proteine leganti, queste devono essere combinate con i corrispondenti gruppi prostetici per diventare proteine naturali funzionalmente attive.
Dopo la sintesi proteica, viene mirata e trasportata in parti specifiche della cellula.
definizione
Dopo che le proteine sono state sintetizzate sul ribosoma, devono essere selezionate e trasportate in un sito appropriato per svolgere le rispettive funzioni biologiche.
Caratteristiche
La consegna mirata delle proteine è sincronizzata con i processi di modificazione post-traduzionale
La proteina destinata alla consegna ha una sequenza segnale
Nella struttura primaria di tutte le proteine bersaglio è presente un segnale di smistamento che può guidare la proteina a trasferirsi al sito bersaglio appropriato nella cellula. Questo tipo di sequenza è chiamata sequenza segnale.
distribuito
All'estremità N, all'estremità C o all'interno della catena peptidica
fine
Alcuni vengono rimossi una volta completato il trasferimento, altri vengono conservati.
5 proteine hanno destinazioni diverse
Le proteine secrete vengono processate e destinate al trasporto nel reticolo endoplasmatico
La sintesi e il trasporto delle proteine secretrici intracellulari avvengono simultaneamente. Hanno tutti una struttura peptidica segnale all'estremità N, composta da dozzine di residui di amminoacidi.
Caratteristiche comuni e caratteristiche strutturali dei peptidi segnale
N-端含1个或多个带正电荷的碱性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸
中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸等
C-端加工区由一些极性相对较大、侧链较短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸）组成，紧接着是被信号肽酶(signal peptidase)裂解的位点
Sintesi e meccanismo di trasporto delle proteine secrete
Il peptide segnale viene sintetizzato per primo perché si trova all'N-terminale e può essere riconosciuto e legato dalla particella di riconoscimento del segnale (SRP) nel citoplasma. L'SRP si lega ai ribosomi
Sul reticolo endoplasmatico sono presenti recettori SRP, ovvero proteine di ancoraggio SRP. Il complesso ribosomiale SRP è diretto al reticolo endoplasmatico
Il complesso di traslocazione peptidica della membrana del reticolo endoplasmatico forma un canale attraverso la membrana del reticolo endoplasmatico e la catena peptidica entra nel reticolo endoplasmatico.
L'SRP si stacca dal peptide segnale e dai ribosomi e la catena peptidica continua ad allungarsi fino al completamento.
Il peptide segnale viene scisso dalla peptidasi segnale nel reticolo endoplasmatico
La catena peptidica si ripiega nella sua conformazione finale nel reticolo endoplasmatico, le vescicole formate dalle gemme del reticolo endoplasmatico vengono trasferite all'apparato di Golgi
Confezionato in vescicole secretorie nel Golgi, trasportato sulla membrana cellulare e quindi secreto all'esterno della cellula
Il C-terminale della proteina localizzata nel reticolo endoplasmatico contiene una sequenza segnale di ritenzione
Esempio
Accompagnatore
Il reticolo endoplasmatico contiene una varietà di chaperoni molecolari che aiutano le catene peptidiche nascenti a ripiegarsi nella loro configurazione naturale.
Processo di consegna mirato
ribosoma → reticolo endoplasmatico
Le proteine che devono rimanere nel reticolo endoplasmatico per svolgere le funzioni vengono prima sintetizzate dai ribosomi sul reticolo endoplasmatico ruvido ed entrano nel lume del reticolo endoplasmatico.
Reticolo endoplasmatico→Complesso del Golgi
Quindi trasportato con vescicole al complesso del Golgi
Complesso del Golgi → reticolo endoplasmatico
Poiché il terminale C della catena peptidica proteica situata nel reticolo endoplasmatico contiene una sequenza segnale di ritenzione, le proteine del reticolo endoplasmatico nel complesso di Golgi si legano ai corrispondenti recettori sul reticolo endoplasmatico attraverso questa sequenza segnale di ritenzione e vengono trasportate nuovamente nell'endoplasma. insieme alle vescicole
La maggior parte delle proteine mitocondriali vengono indirizzate ai mitocondri dopo la sintesi nel citosol
proteine mitocondriali
La stragrande maggioranza delle proteine mitocondriali (95%, circa 1100 specie) è codificata dal genoma nucleare
Rilasciato dopo la sintesi dai ribosomi citosolici e mirato al trasporto ai mitocondri
sequenza del segnale
posizione
matrice mitocondriale
L'N-terminale del precursore proteico è un peptide leader della sequenza segnale composto da 20-35 residui di aminoacidi, ricco di serina, treonina e aminoacidi basici.
Processo di trasporto mirato
Le proteine mitocondriali appena sintetizzate si legano all'HSP o al fattore stimolante l'importazione mitocondriale e vengono trasportate alla membrana mitocondriale esterna
Complesso recettoriale che riconosce e si lega alla membrana esterna mitocondriale attraverso la sequenza peptidica leader
Sotto l'azione combinata dell'HSP che idrolizza l'ATP e del gradiente elettrochimico attraverso la membrana interna, passa attraverso il canale transmembrana composto dal trasportatore della membrana esterna e dal trasportatore della membrana interna ed entra nella matrice mitocondriale.
Asportare la sequenza segnale e ripiegarla in una proteina funzionale
membrana mitocondriale interna
spazio intermembrana mitocondriale
Oltre al peptide leader sopra menzionato, esiste un'altra sequenza segnale
Il suo ruolo è guidare il trasporto delle proteine dalla matrice alla membrana mitocondriale interna o attraverso la membrana interna nello spazio intermembrana
Trasporto mirato delle proteine della membrana plasmatica dalle vescicole alla membrana cellulare
Caratteristiche
Ancorato
Il meccanismo transmembrana nel reticolo endoplasmatico ruvido durante la sintesi proteica della membrana plasmatica è simile a quello delle proteine secrete.
Tuttavia, le catene peptidiche delle proteine della membrana plasmatica non entrano completamente nel lume del reticolo endoplasmatico, ma sono ancorate alla membrana del reticolo endoplasmatico. Le vescicole si formano per gemmazione e raggiungono l'apparato del Golgi. Dopo l'elaborazione, vengono trasportate alla membrana cellulare con le vescicole per funzionare.
Diversi modi di ancoraggio
Diversi tipi di proteine transmembrana sono ancorate alla membrana in modi diversi
singola proteina transmembrana
Esiste un peptide segnale N-terminale e una sequenza transmembrana che è una sequenza di trasferimento di arresto. Questa sequenza può legarsi al doppio strato lipidico della membrana del reticolo endoplasmatico, impedendo alla catena peptidica importata di spostarsi nel lume del reticolo endoplasmatico.
molteplici proteine transmembrana
Esistono più sequenze di segnali e più sequenze di trasferimento di arresto che possono formare più transmembrane nella membrana del reticolo endoplasmatico.
Le proteine nucleari vengono trasportate nel nucleo attraverso i pori nucleari da fattori di importazione nucleare
proteina nucleare
Esempio
Enzimi, istoni e fattori di trascrizione coinvolti nella replicazione e nella trascrizione del DNA
Caratteristiche
La catena peptidica contiene uno specifico segnale di localizzazione nucleare (NLS), 4-8 residui di aminoacidi, principalmente aminoacidi basici, la posizione non è fissa e non verrà rimossa una volta completato il posizionamento.
Consegna mirata di proteine nucleari
processi
Le proteine nucleari sintetizzate nel citoplasma formano complessi con fattori di importazione nucleare e sono dirette ai pori nucleari
La proteasi RAN con attività GTPasi idrolizza il GTP per rilasciare energia e le proteine nucleari e i complessi dei fattori di importazione nucleare entrano nel nucleo attraverso il poro nucleare attraverso un meccanismo che consuma energia.
I fattori di importazione nucleare β e α vengono dissociati dal complesso uno dopo l'altro, spostati fuori dal poro nucleare e riutilizzati
Caratteristiche
Richiede il fattore di input nucleare (proteina nucleare), l'eterodimero α/β (legante il riconoscimento NLS) e la proteina G a basso peso molecolare RAN
Il processo di sintesi della catena peptidica
L'assemblaggio del complesso di inizio traduzione avvia la sintesi della catena peptidica
Formazione del complesso di inizio traduzione nei procarioti
① Separazione delle subunità grandi e piccole dei ribosomi
Subunità piccola 30S, subunità grande 50S
processi
IF3 e IF1 si legano alla subunità piccola, separano le subunità grandi e piccole e preparano mRNA e fMet-tRNAfMet si lega alla piccola subunità
I ribosomi intatti dissociano le loro subunità grandi e piccole con l'aiuto dell'IF
Il ruolo dell'IF
Stabilizza la separazione delle subunità grandi e piccole. Senza IF, le subunità grandi e piccole possono facilmente ripolimerizzare.
②L'mRNA si lega alla piccola subunità ribosomiale
processi
La posizione P si lega al codone di inizio AUG
Ci sono più AUG su una catena di mRNA e la piccola subunità ribosomiale si lega all'mRNA. L'AUG iniziale deve essere identificato per formare un ORF specifico; Non riconosce l'AUG all'interno dell'ORF, traducendo quindi accuratamente la proteina bersaglio
Come viene posizionato accuratamente l'mRNA procariotico (legandosi alla posizione P) sulla piccola subunità del ribosoma?
① Sito di legame del ribosoma RBS - circa 10 nucleotidi a monte di AUG è solitamente -AGGAGG-, noto anche come sequenza Shine-Dalgaron, sequenza S-D
② Il 16S-rRNA nella subunità piccola ha una sequenza complementare -UCCUCC-
La sequenza complementare di 16S-RNA nella subunità piccola è complementare all'appaiamento delle basi della sequenza S-D, in modo che si determini che la subunità piccola sia localizzata nell'mRNA
③ fMet-tRNAfMet si lega alla posizione P
processi
fMet-tRNAfMet, insieme all'IF2 legato al GTP, riconosce e si lega al corrispondente Il codone iniziale AUG sulla posizione P della sequenza di mRNA della piccola subunità
Caratteristiche
In questo momento, la posizione A di inizio traduzione è occupata da IF1 e non si lega ad alcun amminoacil-tRNA.
④ Formazione del complesso di inizio della traduzione
(1) L'idrolisi del GTP legato all'IF2 e l'energia rilasciata promuove il rilascio di tre tipi di IF (1, 2, 3)
(2) Formazione del complesso di inizio della traduzione
La piccola subunità che unisce mRNA e fMet-tRNAfMet si combina con la subunità grande per formarsi Complesso di inizio traduzione composto da ribosomi intatti, mRNA, fMet-tRNAfMet composto.
Formazione del complesso di inizio traduzione negli eucarioti
Confronto con il complesso di inizio della traduzione procariotica
Sono necessari tipi sempre più complessi di fattori di inizio
La struttura del cappuccio da 5' e la coda poli-A da 3' dell'mRNA sono entrambe corrette necessario per cominciare
L'amminoacil-tRNA iniziale si lega alla piccola subunità prima dell'mRNA e I procarioti sono diversi
processi
① Formazione del complesso di inizio pre-43S
Fattori di inizio eIF1A, eIF3 (con IF1 e IF3 hanno funzioni simili) combinati Nella subunità piccola, le subunità grandi e piccole sono separate
eIF1A (simile a IF1) occupa la posizione A per prevenire il legame del tRNA e prevenire il legame prematuro delle subunità grandi e piccole
eIF1 si lega alla posizione E
GTP-eIF2 si lega a Met-tRNAiMet (avviando l'amminoacil-tRNA)
Successivamente eIF5 e eIF5B si uniscono per formare il complesso di pre-inizio 43S
②L'mRNA si lega alla piccola subunità ribosomiale
L'mRNA si lega al complesso di pre-inizio 43S, mediato dal complesso eIF4F, per formare il complesso di inizio 48S
complesso eIF4F
eIF4E
结合 mRNA 的 5’ 帽
eIF4A
具有ATPase和RNA 解旋酶活性
eIF4G
结合eIF3、eIF4E和PABP(多聚腺苷酸结合蛋白)
③ Legame della subunità grande del ribosoma
Il complesso di inizio 48S esplora da 5' a 3' dell'mRNA e localizza il codone di inizio. Il fattore di inizio si dissocia, quindi la subunità grande si unisce e si forma il complesso di inizio di traduzione.
Richiede eIF5 e eIF5B per partecipare
Spinge eIF2 a idrolizzare il GTP, promuovendo così indirettamente la dissociazione dei fattori di inizio
eIF5 spinge eIF2 a esercitare l'attività GTPasi e ad idrolizzare il GTP legato a eIF2 L'eIF2-GDP generato ha un'affinità indebolita con il tRNA iniziale e si dissocia, e anche altri fattori iniziali sono dissociati.
Alcune traduzioni dell'mRNA non dipendono dalla struttura del cappuccio 5'
Durante l'inizio della traduzione, i ribosomi possono essere reclutati direttamente nel sito di inizio della traduzione dal sito di ingresso ribosomiale interno (IRES) sull'mRNA.
Questo processo richiede l'assistenza di più proteine (come i fattori di transazione IRES, eIF4GI, ecc.)
Una reazione in tre fasi ripetuta sul ribosoma per estendere la catena peptidica
definizione
Si riferisce al processo in cui gli amminoacidi entrano sequenzialmente nel ribosoma e polimerizzano in catene polipeptidiche sotto la guida dello stampo di mRNA.
direzione
Estremità 5' → estremità 3' dell'mRNA
Catena polipeptidica N-terminale→C-terminale
tre passi
Carry (registrazione)
definizione
Si riferisce al processo in cui l'amminoacil-tRNA entra e si lega al sito A del ribosoma secondo le istruzioni del codone dello stampo dell'mRNA.
Caratteristiche
Dopo che il fattore di inizio viene rilasciato, la posizione A diventa vacante, corrispondente al secondo codone dell'ORF (open reading frame).
L'amminoacil-tRNA forma prima un complesso con GTP-EF-Tu e poi entra nel sito A
Durante il trasporto, l'amminoacil-tRNA forma prima un complesso con GTP-EF-Tu e poi entra nella posizione A; Il GTP viene quindi idrolizzato in GDP e GDP-EF-Tu viene rilasciato per il riciclo.
I ribosomi hanno un effetto correttivo sul trasporto degli aminoacil-tRNA
Quello corretto può corrispondere rapidamente al codone Inserisci la posizione A
Quelli sbagliati non possono accoppiarsi e dissociarsi.
Uno dei meccanismi ad alta fedeltà nella sintesi della catena peptidica
Introduzione relativa a EF-Tu
https://baike.baidu.com/item/EF-Tu/15285411
in peptidi
definizione
Il processo in cui gli amminoacidi trasportati dal tRNA nelle posizioni A e P del ribosoma vengono condensati in peptidi
Caratteristiche
enzima
peptidiltransferasi
Appartiene a un ribozima
natura chimica
RNA
procarioti
23SRNA
eucarioti
28SRNA
nel complesso di partenza
La formilmetionina trasportata dal tRNA in posizione P è la stessa di quella appena trasportata in posizione A. Gli amminoacidi trasportati dall'aminoacil tRNA si condensano in peptidi
Dopo la formazione del peptide, il tRNA dipeptidilico occupa la posizione A, mentre il tRNA senza metionina rimane nella posizione P.
Trasposizione
definizione
Dopo la reazione di formazione del peptide, il ribosoma deve spostarsi di una distanza del codone fino all'estremità 3' dell'mRNA prima di poter leggere il codone successivo. Questo processo è chiamato traslocazione.
Caratteristiche
Richiede il fattore di allungamento EF-G (cioè translocasi)
Richiede l'idrolisi del GTP per produrre energia
Il risultato della trasposizione
amminoacido o peptide
Da P ad A
L'amminoacido o il peptide trasportato dal tRNA in posizione P viene ceduto all'amminoacido in posizione A dopo la formazione del peptide.
tRNA
dalla A alla P
Dopo la traslocazione, il peptidil tRNA nella posizione A si sposta nella posizione P attraverso la traslocazione
Da P a E
Il tRNA scaricato dalla posizione P viene traslocato nella posizione E e poi cade dal ribosoma.
Il posto A è libero
La posizione A viene lasciata libera e posizionata esattamente al codone successivo per accettare quello successivo Aminoacil-tRNA
La differenza tra eucarioti e procarioti
Il meccanismo di allungamento della catena peptidica degli eucarioti è sostanzialmente lo stesso di quello dei procarioti
I fattori di estensione richiesti per i due sono diversi
Gli eucarioti richiedono eEF1α, eEF1βγ ed eEF2
I tre fattori di allungamento degli eucarioti di cui sopra corrispondono rispettivamente a EF-Tu, EF-T ed EF-G dei procarioti.
Negli eucarioti, quando un nuovo amminoacil-tRNA entra nella posizione A, produce un effetto allosterico, provocando l'espulsione del tRNA vuoto dalla posizione E.
significato
Ripetere la traslocazione da carry a peptide, aggiungendo un amminoacido alla volta in ogni ciclo, leggendo da 5' a 3', e la catena peptidica si estende dal terminale N al terminale C.
consumo di energia
Per ogni legame peptidico formato, vengono consumati almeno 4 legami fosfato ad alta energia
Senza commettere errori, per ogni legame peptidico prodotto vengono consumati 4 legami fosfatici ad alta energia.
Durante la fase di allungamento della catena peptidica, ogni volta che si forma un legame peptidico, 2 molecole di GTP (una molecola ciascuna per il trasporto e una per la traslocazione) devono essere idrolizzate per ottenere energia.
Quando un amminoacido viene attivato in amminoacil-tRNA, vengono consumati 2 legami fosfatici ad alta energia
Se c'è una connessione errata, verrà consumata energia anche per l'idrolisi, questa energia viene utilizzata per mantenere un elevato grado di fedeltà nella traduzione delle proteine, con un tasso di errore inferiore a 1 su 10.000;
I codoni di stop e i fattori di rilascio portano alla cessazione della sintesi della catena peptidica
codone di arresto
L'allungamento della catena peptidica continua fino a quando la posizione A del ribosoma corrisponde al codone di stop dell'mRNA
Non riconosciuto da nessun aminoacil-tRNA
Solo il fattore di rilascio RF può riconoscere il codone di stop ed entrare nella posizione A
Il processo di riconoscimento consuma GTP
fattore di rilascio RF
sito di legame
Solo RF può riconoscere il codone di stop ed entrare nella posizione A
Meccanismo di azione
Il legame di RF al sito A modifica la conformazione del ribosoma, Convertire l'attività della peptidil transferasi in esterasi, idrolizzare Il legame estere tra la catena peptidica e il tRNA nella posizione P forma il peptide Rilascio del filamento, mRNA, tRNA, ribosomi Separazione di subunità grandi/piccole ecc.
tipo
procarioti
Ci sono 3 fattori di rilascio
RF-1
Riconoscimento specifico della SAU, UAG
RF-2
Riconoscimento specifico della SAU e dell'UGA
RF-3
Lega GTP e possiede attività GTPasi
Media l'interazione tra RF-1, RF-2 e ribosomi
eucarioti
Esiste un solo fattore di rilascio eRF
poliribosoma
definizione
Nei procarioti o negli eucarioti, un filamento modello di mRNA può essere attaccato a 10-100 ribosomi. Questi ribosomi legano in sequenza il codone iniziale e leggono il codice nella direzione 5-→3 e simultaneamente sintetizzano la catena peptidica formata da questo tipo di mRNA e più ribosomi è chiamato polisoma.
significato
Consentire alla biosintesi proteica di procedere ad alta velocità ed efficienza
Interferenza e inibizione della sintesi proteica
Molti antibiotici agiscono inibendo la sintesi proteica
Antibiotici che inibiscono l'inizio della traduzione
Ibremicina
Influisce sul posizionamento iniziale dell'aminoacil-tRNA e sulla funzione IF3
mitraciclina
Provoca la dislocazione errata dell'mRNA nei ribosomi e blocca la formazione del complesso di inizio traduzione
Ha effetti inibitori sia sugli eucarioti che sui procarioti
latemicina
Si lega a siti specifici sull'rRNA procariotico 23S per inibire la traslocazione dell'aminoacil tRNA procariotico iniziale (fMet-tRNAfMet)
Antibiotici che inibiscono l'allungamento della traduzione
Antibiotici che interferiscono con il trasporto
tetraciclina
Si lega specificatamente alla posizione A della subunità 30S e inibisce il trasporto dell'amminoacil tRNA
Micina in polvere
Ridurre l'attività GTPasi di EF-Tu e inibire il legame di EF-Tu all'aminoacil tRNA
Xantomicina
Previene il rilascio di EF-Tu dai ribosomi
Antibiotici che causano errori di lettura del codice
Aminoglicosidi (ad esempio streptomicina)
Streptomicina
低浓度
引起读码错误
高浓度
抑制蛋白质合成的起始
Si lega alla subunità 30S, influenzando la precisione della traduzione
Igromicina B e neomicina
Si lega all'rRNA 16S e alla rpS12 (proteina ribosomiale S12), interferendo con il sito di decodifica della subunità 30S, causando errori di lettura
Antibiotici che influenzano la formazione dei peptidi
Cloramfenicolo
Si lega alla subunità 50S del ribosoma, prevenendo il trasferimento del peptidile e inibendo la formazione del legame peptidico
Lincomicina
Agisce sulle posizioni A e P per impedire la presenza del tRNA
Antibiotici macrolidi (es: eritromicina)
Si lega al canale di uscita della catena peptidica della subunità 50S per prevenire l'uscita e l'ulteriore formazione di legami peptidici.
Puromicina (struttura simile al tirosil-tRNA)
Sposta il tirosil-tRNA nella posizione A
cicloesimide
Inibisce specificatamente l'attività della peptidiltransferasi ribosomiale eucariotica
Antibiotici che influenzano la traslocazione
Acido fusidico, micrococcina, tiostrepton
Inibisce l'attività della traslocasi EF-G
Spectinomicina
Si lega alla subunità piccola (subunità piccola 30S) per inibirne l'allosteria e inibire la reazione di traslocazione
Alcune tossine inibiscono la sintesi proteica eucariotica
tossina della difterite
Inibitori della sintesi proteica eucariotica
natura chimica
Enzima modificante
Meccanismo di azione
Fai in modo che eEF-2 subisca la modifica covalente della glicosilazione dell'ADP, generi derivati del ribosio dell'adenosina difosfato eEF-2 e inattiva eEF-2
eEF-2 è coinvolto nel trasporto dell'aminoacil-tRNA iniziale
Castor (bi con quattro suoni) proteine di canapa
componenti chimici
Una catena (catena polipeptidica)
Natura
una proteasi
Meccanismo di azione
Agisce sull'rRNA 28S della subunità grande degli eucarioti, catalizza la reazione di depurinazione dell'adenilato specifico, degrada l'rRNA 28S e inattiva la subunità grande.
Catena B (catena polipeptidica)
effetto
La catena B svolge un ruolo importante nel promuovere la tossicità della catena A.
Anche il sito di legame del galattosio sulla catena B svolge un ruolo tossico nella tossina Sito attivo
tema centrale