TRANSLASYON ve PROTEİNLER Prof. Dr. Sacide PEHLİVAN 13 Aralık 2016
mrna daki baz sırasının kullanılarak amino asitlerin doğru sıra ile proteini oluşturmasını kapsayan olayların tümüne Translasyon veya Protein Sentezi denir. Doğru kodlanmış bir amino asitin proteine katılımı; Kodon-antikodon eşlenmesi özgüllüğü Her amino asitin uygun trna ya eklenmesi
Proteinlerin sentezi 3 aşamadan oluşur. Bunlar; 1. Transkripsiyon 2. RNA nın işlenmesi 3. Translasyon DNA RNA Protein
Mesajcı (Messenger) RNA (mrna) Belirli bir proteinin sentezi için gerekli bilgiyi taşır. 500-1000 nükleotid uzunluğundadır. Kodonlardan oluşur Her bir kodon, özgün bir amino asit kodlar.
Mesajcı (Messenger) RNA (mrna) mrna start codon A U G G G C U C C A U C G G C G C A U A A codon 1 codon 2 codon 3 codon 4 codon 5 codon 6 codon 7 protein methionine glycine serine isoleucine glycine alanine dur kodonu Proteinin birincil yapısı aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 Peptid bağları
DNA RNA Protein DNA Nuclear membrane Ökaryotik hücre Transcription RNA Processing Pre-mRNA mrna Translation Ribosome Protein
DNA RNA Protein DNA Transcription mrna Ribosome Translation Protein Prokaryotik hücre
Protein sentezine genel bakış Bakteri 5 AUG---------stop AUG -----stop 3 Ökaryot Cap AUG--------stop 3 AAAAAAA
Protein nedir? Amino asit zincirlerinin peptid bağı ile bağlanması ile oluşan moleküllerdir.
PROTEİNLER NEDEN BU KADAR ÖNEMLİ? Hücredeki yaşamsal tüm olaylar proteinler ile gerçekleşir. Fonksiyonları; Yapısal destek: keratin, kollajen Enzimler: biyokimyasal reaksiyonları karalizler. Transport: kanal proteinleri, taşıyıcı proteinler, (hemoglobin) Savunma: antikorlar Hormonlar: düzenleyici proteinler. Hareket: kontraktil proteinler (aktin, miyozin)
Genetik kod nedir? Kodon mrna üzerinde bulunan, bir amino asite spesifik olan 3 lü baz dizisidir. Her tip trna antikodon olarak adlandırılan bölgede 3 baz içerir. mrna daki kodon sırası, polipeptid zincirindeki amino asitlere spesifiktir. Protein molekülündeki amino asit sırası proteinin yapı ve fonksiyonunu belirler.
Genetik kod Bu amino asitleri taşımada kaç trna çeşidi görev alır? Ökaryotta:... Prokaryotta:
Genetik Kod -- 64 mrna kodonu var Genetik kod üçlüdür, yani her bir kodon 3 adet DNA nükleotidi içerir. AUG metionin amino asitini sentezler ve başlama kodonudur. Böylece tüm polipeptid zincirlerinin ilk amino asiti metionindir. UAA, UAG, UGA Dur (stop) kodonudur. Herhangi bir amino asit kodlamazlar, protein sentezinin sonlandığı kodonlardır.
Ribozomlar Büyük ve küçük alt ünitelerden oluşur. rrna; 40% ve proteinler; 60%. Her iki ribozom ünitesi mrna ve trna ya bağlanır. Ribozom üzerinde iki tane trna bağlama bölgesi bulunur. a. A (akseptör) b. P (peptidil)
Transfer RNA (trna) 75-80 nükleotid uzunluğundadır. Amino asitlerin mrna ya transportunu sağlar. trna antikodonları mrna kodonlarına komplementerdir.
Ribozom yapısı Prokaryotik Ribozom 70S = 2.8 million daltons 23S rrna 50 S 5 S rrna 34 proteins 30 S 16 S rrna 21 proteins Ökaryotik Ribozom 80S = 4.5 million daltons 60S 40S 28S rrna 5.8S rrna 5S rrna 50 proteins 18S rrna 35 proteins
Soru: RNA molekülünün sentezinden hangi enzim sorumludur?
Cevap: RNA Polimeraz
Soru: Aşağıdaki DNA dizisinden sentezlenecek olan RNA zinciri hangisidir? DNA 5 -GCGTATG-3
Cevap: DNA 5 -GCGTATG-3 RNA 3 -CGCAUAC-5
Protein sentezi Tüm biyopolimerlerde olduğu gibi sentez yönü 5 (amino) uçtan 3 (karboksil) na doğrudur. Protein sentezinin başlaması amino asitlerin aktivasyonu ile gerçekleşir. Bu da ATP ile amino asitlerin birleşerek aminoaçil oluşturup aktive olması ile meydana gelmektedir.
Protein sentezi (ökaryotik hücrede) sitoplazmada gerçekleşir Bileşenleri: 1. mrna (kodonlar) 2. trna (antikodonlar) 4. ribozomlar 5. amino asitler
Protein Sentezinin Aşamaları 1. Amino asitlerin aktivasyonu 2. Başlama 3. Uzama 4. Sonlanma ve salınma 5. Katlanma ve işlenme
Aktivasyon aşaması için; 20 amino asit 20 aminoaçil t-rna sentetaz 20 veya daha fazla t-rna ATP Mg2+
Translasyonun uzama döngüsü
Poliribozomlar (Polizom); Tek bir mrna molekülünden fazla sayıda polipeptidin ard arda birden fazla ribozom tarafından sentezlenmesi sırasında oluşan yapıdır. Aynı anda bir mrna molekülünün birden fazla kopyası da yapılmaktadır. Hücre fonksiyonunda fazla gereksinim duyulan proteinlerin sentezi bu şekilde olmaktadır.
Sonuç olarak; 1. Protein sentezinin aşamaları prokaryot ve ökaryotlarda benzer mekanizmalarla gerçekleşir, ancak bu olayların detayında ve hücresel yapıda farklılıklar vardır.. 2. Her iki sistemde de kontrol vardır. 3. Translasyonun bileşenleri; ribozomlar, trna lar ve ribozomal proteinler, enerji. olup, oldukça korunmuş yapılardır. 3. Ökaryotik sistemde normalde her mrna dan yalnızca bir protein kodlanır, bakteriyal sistemde ise her mrna dan birden fazla protein kodlanır (monosistronik/polisistronik). 4. Ekspresyonun kontrolü çok aşamalıdır.
Başlama kompleksinin oluşumu
50S lik ribozomal alt ünitenin başlama kompleksine katılması
Polipeptid zincirinin uzaması
Translasyonun sonlanması
Başlama aa1 aa2 antikodon Hidrojen bağı 1-tRNA 2-tRNA U A C G A U A U G C U A C U U C G A codon mrna
Uzama aa1 peptide bond aa2 aa3 3-tRNA anticodon Hidrojen bağları 1-tRNA 2-tRNA G A U A C G A U A U G C U A C U U C G codon mrna A A
aa1 aa2 peptide bond aa3 1-tRNA U A C (leaves) 2-tRNA 3-tRNA G A A G A U A U G C U A C U U C G A Ribosomes move over one codon mrna
aa1 peptide bonds aa4 aa2 aa3 2-tRNA 3-tRNA G A U G A A A U G C U A C U U C G A 4-tRNA G C U A C U mrna
aa1 Peptid bağları aa2 aa3 aa4 G 2-tRNA A U (ayrılma) 3-tRNA G A A A U G C U A C U U C G A 4-tRNA G C U A C U mrna
aa1 aa2 Peptid bağları aa3 aa4 aa5 5-tRNA U G A 3-tRNA 4-tRNA G A A G C U G C U A C U U C G A A C U mrna
aa1 aa2 Peptid bağları aa3 aa4 aa5 5-tRNA 3-tRNA G A A 4-tRNA G C U G C U A C U U C G A A C U U G A mrna
aa4 aa5 aa199 Sonlanma aa3 aa2 Proteinin birincil yapısı aa200 aa1 200-tRNA DUR kodonu A C U C A U G U mrna U U A G
Ürün Protein sentezi sonucunda sentezlenen protein molekülü, proteinin birincil yapısıdır (primary structure) aa2 aa1 amino asit ler peptid bağları ile bağlanırlar aa5 aa3 aa4 aa199 aa200
Ökaryotlarda Transkripsiyon ve Translasyonun özetlenmesi
Ökaryotlarda, nükleus zarı transkripsiyon ve translasyonu birbirinden ayırır. RNA işlenmesi Ökaryotlarda ilave kontrol sağlar Sentezlenen proteinin hedeflenmesinde ilave mekanizmalar sözkonusudur.
Proteinlerin sentez sonrası endoplazmik retikulumu hedefleme mekanizması
Eukaryote gene expression is regulated at six levels: 1. Transcription 2. RNA processing 3. mrna transport 4. mrna translation 5. mrna degradation 6. Protein degradation Fig. 18.1