Основы молекулярной биологии. Трансляция

1.

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова
Основы молекулярной
биологии
Трансляция

2.

Генетический код
Перевод (translation) с языка нуклеотидов на язык аминокислот
2

3.

Генетический код
Стартовые кодоны:
AUG(GUG, UUG) Met
Стоп-кодоны:
UAA, UAG, UGA
Генетический код:
- непрерывный (нет пробелов и
«накладок»)
- вырожденный (1 аминокислота
может кодироваться
несколькими кодонами)
- однозначный (один кодон – не
более одной аминокислоты)
- триплетный
NN...N AUG NNN NNN NNN NNN UGA NN...N
3

4.

тРНК – молекула-адаптер для аминокислот
Aminoacid
acceptor end
(CCA)
T loop
Aminoacid
acceptor end
(CCA)
D loop
T loop
D loop
Anticodon
loop
Anticodon
Anticodon
loop
4

5.

Неоднозначные пары оснований (wobble pair)
5

6.

Как к тРНК присоединяется нужная аминокислота?
Аминокислота
ATP
ADP+P
Узнавание тРНК
Белок
Аминоацил-тРНКсинтетаза определяет
6
соответствие аминокислоты и тРНК

7.

Механизм аминоацилирования тРНК
7

8.

Редактирующая активность аминоацилил-тРНК
синтетаз
ES – editing site
! Частота ошибок аминоацил-тРНКсинтетаз не превышает 1:104-1:105 –
«суперспецифичность»
8

9.

Структура бактериальной рибосомы
Small subunit
Large subunit
Central
protuberance
Head
A
P
E
L7/L12
L1
Decoding
center
PTC
center
GTPase
center
Platform
Body
9

10.

Строение бактериальной мРНК
10

11.

Инициация трансляции у бактерий
mRNA
30S
30S
IF2
GTP
50S
IF3
IF1
50S
IF3
IF1
IF2
GDP
SRL
мРНК связывается с малой субъединицей при помощи последовательности ШайнДальгарно и инициаторной тРНК. Затем присоединяются другие факторы
11
инициации, и затем - большая субъединица рибосомы.

12.

Функциональная роль факторов инициации
IF2
IF3
IF1
AUG
mRNA
fMet
IF3
IF2
GTP
NNN
Met
Met
12

13.

Цикл элонгации трансляции
P
30S
50S
AP
EF-Tu
GTP
APE
AP
EF-G GTP
13

14.

EF-Tu приносит аминоацил-тРНК
EF-Tu*GTP*aa-tRNA
EF-Tu*GDP
14

15.

EF-Tu: цикл работы
Rs
EF-Tu•GDP
аа-tRNA•EF-Tu•GTP
EF-Tu•EF-Ts
15

16.

Пептидилтрансферазная реакция
P-site
A-site
N-формилметионин
A-site
P-site
Пролин
16

17.

Транслокация состоит из нескольких
последовательных стадий
AP
AP
AP
EF-G GTP
APE
17

18.

Структурное сходство между катализатором
транслокации – EF-G*GTP и aa-тРНК*EF-Tu*GTP
18

19.

Терминация трансляции
RF1 и RF2 узнают стоп-кодоны и отсоединяют пептид от тРНК
APE
RF2
APE
19

20.

Терминация трансляции
RF3 необходим для вытеснения RF1 или RF2
APE
RF2
RF3
APE
APE
GTP
RF3
GDP
20

21.

Терминация трансляции
RRF нужен для разборки рибосомы
21

22.

Трансляция у эукариот
устройство мРНК
Бактериальная мРНК
3'
5'
ORF1
ORF2
ORF3
ORF4
Полицистронная мРНК
ORF – Open Reading Frame
Эукариотическая мРНК
5'
AAAAAAAAA
ORF
Кэп
Только один цистрон («рамка
считывания»)
3'
22
поли-А
Последовательность Козак: (gcc)gccRccAUGG, где R = A или G

23.

Инициация трансляции у эукариот: мРНК
AAAAAAAAA
eIF4E
eIF4E
PABP
AAAAAAAAA
PABP
AAAAAAAAA
eIF4A
eIF4G
eIF4E
PABP
AAAAAAAAA
eIF4A eIF4B
eIF4G
eIF4H
ATP
ADP
23

24.

«Циклическая» мРНК у эукариот
24

25.

Инициация трансляции у эукариот:
малая субъединица рибосомы
eIF1
eIF3
eIF3
40S
eIF1a
eIF1
Met eIF5
eIF1a
eIF5
GTP
eIF2
Met
GTP
eIF2
40S
25

26.

Инициация трансляции у эукариот:
сканирование мРНК в поисках AUG-кодона
26

27.

Инициация трансляции у эукариот:
сканирование мРНК в поисках AUG-кодона
27

28.

Инициация трансляции у эукариот:
присоединение большой субъединицы
28

29.

Элонгация
трансляции у
эукариот
29

30.

Терминация
трансляции у
эукариот
30

31.

Альтернативный вариант инициации трансляции:
IRES-элементы (internal ribosome entry site)
Обычная мРНК
AUG
AAAAAAAAA
мРНК, содержащая IRES (например, вирусная)
IRES element
AUG
AUG
AUG
Нет кэпа (не требуется для инициации),
Нет сканирования,
Трансляция начинается не с первого
AUG-кодона
AUG
IRES – Internal Ribosome Entry Site
31

32.

Альтернативный вариант инициации трансляции:
IRES-элементы (internal ribosome entry site)
Для поиска IRES-элементов можно использовать бицистронные
конструкции с двумя различными репортёрными белками
AUG
AUG
32

33.

Селеноцистеин (Sec)
SECIS
SECIS – SElenoCysteine Insertion Sequence
SECIS
33