Proteosyntéza

 

PROTEOSYNTÉZA = BIOSYNTÉZA BIELKOVÍN = TRANSLÁCIA je proces, pri ktorom dochádza ku syntéze bielkovín na základe prekladu GI z mRNA na ribozómoch v cytoplazme za účasti tRNA

FÁZY BIOSYNTÉZY BIELKOVŃ

  1. Aktivácia AMK – tvorba aminoacyladenylátu
  2. Tvorba komplexu aktivovanej AMK s príslušnou tRNA
  3. Transport komplexu aminoacyl – tRNA do ribozómu
  4. Translačné reakcie:
    • Iniciácia ( začiatok ) tvorby polypeptidového reťazca
    • Elongácia ( predlžovanie ) polypeptidového reťazca
    • Terminácia ( ukončenie ) tvorby polypeptidového reťazca
  5. Posttranslačná úprava bielkovín

 

AKTIVÁCIA AMINOKYSELÍN

Je predpokladom tvorby aminoacyl – tRNA, keďže zvyšuje reaktivitu AMK

Požadované komponenty:

  • 20 proteinogénnych AMK
  • 20 druhov enzýmu aminoacyl – tRNA – syntetáza
  • 20 a viac druhov tRNA
  • ATP
  • Mg2+

Má 2 fázy:

1. Tvorba aminoacyladenylátu

                                                           Mg2+

R – CH – COOH    +    ATP   +   E   →   R – CH – COO ~ AMP – E   +   PP ( Pyrofosfát )

         |                                                                   |

       NH2                                                            NH2

                                                                  aminoacyladenylát

E = aminoacyl – tRNA – syntetáza

 

2. Naviazanie na tRNA

                                                                Mg2+

R – CH – COO ~ AMP – E   +   tRNA   →   R – CH – COO – tRNA   +   AMP   +   E

         |                                                                        |

       NH2                                                                 NH2

                                                                                              Aminoacyl – tRNA

 

Každá aminoacyl – tRNA – syntetáza má 3 vysoko špecifické väzobné miesta: pre AMK, tRNA a  Mg2+

 

INICIÁCIA SYNTÉZY POLYPEPTIDOVÉHO REŤAZCA

Požadované faktory:

  • mRNA
  • formyl – metionyl – tRNA ( u eukaryotov metionyl – tRNA )
  • iniciačný kodón mRNA: AUG
  • 30S podjednotka ribozómu ( u eukaryotov 40S )
  • 50S podjednotka ribozómu ( u eukaryotov 60S )
  • GTP
  • Mg2+
  • Faktory iniciácie: IF1, IF2, IF3 ( u eukaryotov eIF1 – eIF9 ) – bielkoviny s rôznymi funkciami

Iniciácia je založená na tvorbe iniciačného komplexu:

1. 30S podjednotka ribozómu sa viaže na IF3, čo spôsobí disociáciu 70S ribozómu na 30S a 50S. Na základe komplementarity Shine-Dalgarovej sekvencie ku 16S rRNA sa na 30S podjednotku viaže 5´koncom mRNA. Vodítkom správneho naviazania je čiapočka. AUG nasadá presne na P ( peptidové ) miesto ribozómu.

2. Interakcia medzi kodónom AUG na mRNA a antikodónom UAC na tRNA zabezpečí správnu polohu fmet – tRNA na P mieste ribozómu

3. IF2 viazaný s GTP a fmet – tRNA sa viaže na mRNA v zmysle komplementarity zásad

4. IF2 sa odštiepi a za hydrolýzy GTP sa pripája 50S podjednotka, čím sa vytvára iniciačný komplex

 

ELONGÁCIA POLYPEPTIDOVÉHO REŤAZCA

Elongácia je cyklicky sa opakujúci proces naväzovania nových AMK na rastúci polypeptidový reťazec na základe poradia nukleotidov v mRNA

Požadované faktory:

  • Funkčný 70S ribozóm ( 80S u eukaryotov )
  • Všetky druhy aminoacyl – tRNA, ktoré zodpovedajú kodónom na mRNA
  • Mg2+
  • GTP
  • Faktory elongácie: EF-Tu, EF-Ts, EF-G ( u eukaryotov EF1-EF2 )
  • Enzým peptidyltransferáza

Elongácia má 3 fázy:

1. Väzba aminoacyl – tRNA na 70S ribozóm

Aminoacyl – tRNA sa spolu s EF-Tu a GTP viaže na A ( acylové ) miesto na 70S ribozóme. Po interakcii kodónu na mRNA a antikodónu na aminoacyl – tRNA dochádza ku hydrolýze GTP a uvoľneniu Tu-GTP z ribozómu za pomoci EF-Ts.

2. Tvorba peptidovej väzby

Medzi AMK na A a P mieste vzniká peptidová väzba za pomoci peptidyltransferázy:

            AMK1                         AMK2             E                     DIPEPTID

NH2 – CH – COOH + NH2 – CH – COOH  →  NH2 – CH – CO – NH – CH – COOH  +  H2O

              |                                     |                                            |                           |

            R1                                 R2                                      R1                                    R2

Vzniknutý dipeptid sa viaže na tRNA na mieste A, pričom tRNA na mieste P sa štiepi a P miesto sa uvoľňuje.

3. Translokácia

Pomocou GTP a EF-G sa ribozóm posunie pozdĺž vlákna mRNA o vzdialenosť jedného kodónu doprava, smerom ku 3´koncu mRNA. Peptidyl – tRNA sa premiestni z miesta A na miesto P, čím sa miesto A na ribozóme uvoľní pre ďalšiu aminoacyl – tRNA.

Vznikajúci polypeptid je počas celej translokácie spojený s tRNA poslednej zabudovanej AMK.

 

TERMINÁCIA SYNTÉZY POLYPEPTIDOVÉHO REŤAZCA

Požadované faktory:

  • ATP
  • GTP
  • Terminačné kodóny na mRNA: UAG, UGA, UAA
  • Terminačné faktory: RF1, RF2, RRF

Fázy terminácie:

1. Hydrolytické odštiepenie polypeptidu od poslednej molekuly tRNA a jej uvoľnenie z ribozómu do cytoplazmy

2. Uvoľnenie tRNA z miesta P

3. Dislokácia ribozómu na podjednotky

Hydrolýza uvoľnenej mRNA ribonukleázou na nukleotidy a rozpad polyzómu

 

POSTTRANSLAČNÉ ÚPRAVY BIELKOVÍN

Slúžia na to, aby sa nasyntetizovaná bielkovina stala funkčnou.

Zahŕňa:

  • Slabé nekovalentné interakcie medzi AMK a radikálmi, ktoré určujú priestorové tvarovanie a trojrozmernú štruktúru AMK
  • Asociáciu individuálnych reťazcov, tvorba vodíkových, iónových väzieb atď.
  • Kovalentné modifikácie polypeptidového reťazca počas transportu do iných organel v rámci bunky
  • Kovalentná modifikácia bočných reťazcov AMK: hydroxylácia, glykozylácia, karboxylácia, fosforylácia, tvorba disulfurových väzieb,.....
    •  napr. fosforylácia tyrozínu môže spôsobiť rakovinový rozvoj alebo väzba COOH na glutamín je dôležitá pre zrážanlivosť krvi

 

FOREX