Protein Sentezi Mekanizmasında Yer Alan 2 Önemli Adım: Transkripsiyon ve Çeviri
Protein Sentezi mekanizmasında yer alan ana adımlar 1. Transkripsiyon ve 2. Tercüme!
Protein biyosentezi, çoğu durumda doğrudan DNA kontrolü altında veya DNA'nın olmadığı durumlarda genetik RNA kontrolü altındadır.
Bir polipeptidin yapısı için bilgiler bir polinükleotid zincirinde depolanır. 1958'de Crick, DNA'da bulunan bilgilerin (baz dizilimi biçiminde) RNA'ya aktarılmasını ve daha sonra RNA'dan proteine (amino asit dizilimi biçiminde) aktarılmasını ve bu bilginin ters yön, yani proteinden RNA'ya DNA.
DNA molekülleri kendi replikasyonu için bilgi sağlar. DNA, RNA ve protein molekülleri arasındaki bu ilişki merkezi dogma olarak bilinir. Temin (1970), retrovirüslerin merkezi bir dogma tersini (ters bilgi akışı) veya konukçu hücrelerde feminizmi kullandığını bildirdi.
Bu virüslerin genomik RNA'sı önce ters transkripsiyon yoluyla DNA'yı sentezler; Bu işlem, enzim ters transkriptaz enzimi tarafından katalize edilir; DNA, daha sonra polipeptit oluşturmak için kodlanmış bilginin çevirisinde yer alan haberci RNA'ya bilgi aktarır.
Protein Sentezi Mekanizması:
(i) Protein sentezinde iki ana adım söz konusudur; (i) DNA'dan mRNA'ya genetik bilginin transferini içeren transkripsiyon ve (ii) nükleik asit dilinin proteinlerin translasyonunu içeren transkripsiyon.
I. Transkripsiyon:
Genetik bilginin DNA'dan mRNA'ya transferi transkripsiyon olarak bilinir. Tek bir RNA polimerazı bakteri içindeki tüm RNA'ların (mRNA, rRNA ve tRNA dahil) sentezini üstlenir. Ökaryotlar ise en az üç ayrı RNA polimerazı içerir.
Bunlardan nükleolus içinde yer alan RNA polimeraz I veya 'A' olarak adlandırılır ve rRNA sentezinden sorumludur. İkinci ökaryotik RNA polimerazı nükleoplazmada bulunur, RNA polimeraz II veya 'B' olarak belirtilir ve heterojen nükleer RNA (HnRNA) olarak adlandırılan mRNA öncüllerinin sentezinden sorumludur.
Üçüncü ökaryotik RNA polimerazı ayrıca nükleolazmada da bulunur ve 5S RNA ve tRNA'nın sentezinden sorumlu olan RNA polimeraz III veya 'C' olarak adlandırılır. Ökaryotlar ayrıca mitokondri ve plastidlerde diğer RNA polimerazlarını da içerir.
Bakteriyel RNA polimerazı dört farklı polipeptit zincirinden oluşur: çekirdek enzim x (iki ∞ zinciri ve her biri β 've β tek zincir) ve sigma faktörü (a)
1. mRNA'nın DNA'dan transkripsiyonu:
DNA'ya bağımlı RNA polimeraz enziminin varlığında, DNA'da kodlanan genetik mesaj mRNA'ya kopyalanır. Spesifik DNA molekülünün iki şeridi çözülmez ve bu iki diziden biri, tam nükleotit dizisinin mRNA molekülüne kopyalandığı bir şablon (bu diziye antisens dizisi olarak adlandırılır) olarak işlev görür. Sonuç olarak, mRNA molekülünün baz dizisi, şablon olarak görev yapan antisens zincirinin tamamlayıcısıdır. DNA sentezi gibi, RNA sentezi de 5 3 ila 3 ′ (5 ′ - »3 ′) ilerler.
(a) Prokaryotlarda transkripsiyon:
Bakterilerde sadece tek RNA polimeraz, farklı RNA tiplerinin sentezini katalize eder. RNA polimerazı, çekirdek enzimi oluşturan dört polipeptit zincirinden (α2'2) ve çekirdek enzime gevşek şekilde bağlanmış bir sigma faktöründen (σ) oluşur. Sigma faktörü, DNA molekülü üzerindeki başlangıç sinyallerinin tanınmasına yardımcı olur ve başlangıç yerini seçmek için RNA polimerazını yönlendirir. Σ yokluğunda, çekirdek enzim rastgele bir şekilde RNA sentezini başlatır.
RNA sentezi başlatıldığında, bir ayrışır ve çekirdek enzimi mRNAA'nın uzamasına neden olur.
Prokaryotlardaki transkripsiyon mekanizması bu nedenle aşağıdaki adımları içerir:
1. RNA polimeraz holoenzimin bir destekleyici bölgeye bağlanması. Bu sitelerin büyük bir kısmı, çoğunlukla başlangıç noktasından (yukarı akış) önce, ancak nadiren başlangıç noktasından sonra (yani aşağı akış) tanımlanmıştır.
2. DNA'nın çözülmesi, sadece bir tanesinin kopyalandığı iki zincirin ayrılmasına yol açar.
3. Sigma faktörünün ayrışması (a).
4. mRNA transkriptinin çekirdek enzim yardımı ile uzaması.
5. mRNA sentezinin sonlandırılması, DNA üzerindeki sonlandırma kodonu ile gerçekleştirilir. Bakterilerde bu sonlandırma sinyali rho (P) faktörü tarafından tanınır.
(b) Ökaryotlarda mRNA'nın transkripsiyonu:
Ökaryotlarda en az iki tip RNA polimeraz vardır. RNA polimeraz-A, rRNA sentezinden sorumludur. RNA polimeraz-B, Hn-RNA'nın (DNA'dan heterojen nükleer RNA, ) sentezini sağlar. Adenilik asidin yaklaşık 200 nükleotitli bir sekansı olan poli A (poli-adenilik asit) Hn-RNA'nın 3-ucuna bağlanır. Eşzamanlı olarak Hn-RNA 5 dis uçta parçalanır Nihai ürün poli-A-mRNA olarak bilinir.
Çekirdekten, protein sentezi için kullanıldığı sitoplazma içerisine doğru yayılır (Her ikisi de spesifik nükleotit sekansı taşır. MRNA molekülünün 5. ucu 7-metil guanozine sahiptir, 3-ucu poli A sekansında sonlanır. Tüm mRNA moleküllerinin iki ucundaki nükleotit sekansı aynıdır, bu nedenle mRNA moleküllerinin belirgin uçları olduğu söylenir.
Aminoasil-tRNA'nın oluşumu:
Lipmann ve meslektaşları tarafından 1950'lerde yapılan çalışmalar amino asitlerin tRNA moleküllerine bağlandığını gösterdi: bu bağlanma aşağıdaki iki adımı vardır:
1. İlk adım aminoasitlerin aktivasyonundan oluşur; bir amino asit molekülü, bir aminoasil-AMP (amino-asil adenilat) molekülü ve bir priyofosfat (PP) molekülü verecek şekilde bir ATP (adenozin trifosfat) molekülü ile reaksiyona girer.
2. İkinci adımda, aminoasil-AMP molekülünden amino asit belirli bir tRNA molekülüne aktarılır ve AMP (adenozin monofosfat) molekülü serbest bırakılır.
Her iki reaksiyon da aynı enzim aminoasil-tRNA sentetaz tarafından katalize edilir. Amino asit-AMP kompleksi, reaksiyonun tamamı boyunca enzime sıkıca bağlanır. Amino asitin karboksil grubu, aminoasil adenilatlar oluşturmak için AMP'nin fosfat kalıntısının -OH grubu ile reaksiyona girerken, aminoasil-tRNA üretmek için terminal adenin nükleotidinin -OH gruplarından birine bağlanır.
Her amino asidin kendine özgü aminoasil tRNA-sentetazı vardır ve bazı amino asitlerin birden fazla aktifleştirici enzimi olabilir.
II. Çeviri:
Tercüme basamağı, nükleik asit dilinin (mRNA biçiminde bulunur) protein diline çevrilmesini içerir.
Çeviri işlemi aşağıdaki belirgin adımlara ayrılabilir:
(1) başlangıç
(2) uzama ve
(3) sonlandırma.
1. Polipeptit zincirinin başlatılması:
Polipeptit zincirinin başlatılması her zaman AUG kodonu tarafından kodlanan amino asit metiyonin tarafından gerçekleştirilir. E.coli'de iki farklı tRNA metionin alır - (i) bir araya getirilen tRNA m (formüle edilemeyen tRNA) ve (ii) met (t) ile elde edilen tRNA (formüle edilebilir tRNA). tRNA f mot, polipeptit zincirinin ilk amino asidi olarak formüle edilmiş metiyonini biriktirir ve böylece polipeptit zincirinin oluşumunu başlatır. tRNA m, polipeptit zincirinde interkalarer pozisyonda metionin biriktirir.
Her mesajın AUG koduyla başladığı anlamına gelir.
(i) Prokaryotlarda polipeptit zincirinin başlatılması:
Prokaryotlarda başlangıç formillenmiş metiyonin ile gerçekleştirilir.
E. coli'de formüle edilmiş metiyonin, bir araya getirilen tRNA (formüle edilebilir tRNA) ile gösterilen farklı bir tRNA ile toplanır. Polipeptit zincirinde interkalar pozisyondaki metiyonin, bir başka tRNA-tRNA ile karşılanır (formüle edilemeyen tRNA).
Formüle edilen metiyonin, bir araya gelen f-met-tRNA'yı oluşturan bir araya getirilen tRNA'ya bağlanır. Ribozomun (30S) küçük alt birimi, bir başlangıç kompleksi (30S-mRNA) oluşturmak için AUG kodonu taşıyan mRNA'nın 5 ′ ucuna yapışır. Bu, bir araya getirilen bir başlangıç protein faktörü 1F3 f-met-tRNA f'nin, bir araya getirilen 30S-mRNA-f-met-tRNA f'yi oluşturan başlangıç kompleksine yapışmasıyla kolaylaştırılır; Bu faktör için başlangıç faktörü 1F 2 çok önemlidir. Bu, 70S ribozom oluşumunu tamamlayan büyük alt birim (50S) ile birleşir. Bu birliktelik bir GTP molekülünün bölünmesinden dolayı enerji kullanır.
2. Polipeptid Zincirinin Uzaması:
Kompleks bir araya getirilen 70S-mRNAf-met-tRNA oluşumundan sonra, polipeptit zincirinin uzaması aşağıdaki adımlarda düzenli olarak amino asitlerin eklenmesiyle gerçekleşir: -
(i) AA-tRNA'nın daha büyük ribozom alt biriminden A bölgesinde bağlanması:
Büyük olasılıkla aminoasil tRNA kompleksi (bir araya getirilen AA-tRNA / - Met-tRNA t, daha büyük ribozom alt birimindeki (A bölgesi) alıcı bölgeye eklenir ve tRNA taşıyan peptid zinciri, peptidil veya donör bölgesine (P) bağlanır. - site) Bu işlem, gerekli enerjiyi sağlayan bir GTP molekülü içerir, ikinci aminoasil tRNA, A bölgesine bağlanır ve mRNA üzerindeki ikinci kodon GCU'ya bağlanır, tRNA'nın bağlanması için A bölgesine bağlanır.
(ii) Peptid bağının oluşumu:
-P bölgesinde peptid tRNA'nın COOH grubu ile bölge-A'daki -NH2 aminoasil tRNA grubu arasında bir peptid bağı oluşturulmuştur. Peptit bağının oluşumundan sonra, P bölgesinden tRNA salınır ve polipeptit zinciri A bölgesinde bulunan tRNA'ya aktarılır.
(iii) Peptit tRNA'nın A bölgesinden P bölgesine hareketi:
P bölgesinden tRNA salındığı anda, A bölgesinden gelen peptidil-tRNA tekrar saha-P'ye geçer. İşlem, bir GTP molekülü ve transfer faktörü ya da enzim translokusu yardımıyla tamamlanır.
Bu işlem sırasında ribozom mRNA boyunca 5-3 ′ yönde kayar, böylece mRNA üzerindeki bir sonraki kodon A bölgesinde bulunabilir. Bu G faktörü ve GTP gerektirir.
Bir ribozom mRNA'nın uzunluğu boyunca hareket ettikçe, mRNA'daki başlangıç noktası serbest kalır. Başka bir ribozomun 30S alt birimi ile bir başlatma kompleksi oluşturabilir. Bu şekilde, tek bir mRNA molekülüne birkaç ribozom bağlanır. Bu kompleks poliribozom kompleksi olarak bilinir.
Protein sentezi sırasında, bir kerede bir tek bir mRNA molekülüne, her biri oluşum halinde bir polipeptit zinciri olan, farklı ribozomlar üzerindeki polipeptit zincirlerinin büyüklüğü farklı olan bir dizi ribozom görülebilir.
Başka bir başlangıç faktörü IF1 var; bu üç başlatma faktörünün en küçüğüdür (IF1-9500 dalton, IF2 - 73.000 dalton; IF3 = 23.000 dalton) ve rolü açıkça anlaşılmamıştır. IF2'nin başlatma kompleksinden salınmasına yardım etmekle ilgili olabilir.
(iv) Ökaryotlarda polipeptit zincirinin başlatılması:
Ökaryotlarda, polipeptit zincirinin başlatılması, özel bir met-tRNA tarafından getirilir, ancak metiyonin formüle edilmez (çünkü bir araya getirilen tRNA bitkilerde yoktur ve enzim transformasyonu hayvanlarda yoktur). Ökaryotlarda, daha küçük birim (40 S) ribozom, bir araya getirilen tRNAy olarak bilinen başlatıcı tRNA ile birleşir.
40S + Met-tRNA, bir araya geldi 40S-Met-tRNA , bir araya geldi
40S - Met-tRNA + mRNA -> 40S-mRNA-metRNA birleşti
40S - bir araya geldi + mRNA-met-tRNA + 60S -> 80S -mRNA-met-tRNA
Ökaryotlarda en az on farklı başlangıç faktörü vardır. Bunlar elF1, eIF2, eIF3, eIF4A, eIF4B, eIF4C, eIF4D, eIF4F, eIF5 ve eIF6'dır. eIF3 ve eIF2, prokaryotların IF2 ve IF3'üne benzerdir.
3. Polipeptidin Sonlandırılması:
UAA, UAG ve UGA gibi üç sonlandırma kodonundan herhangi birinin varlığıyla ortaya çıkar. Bu sonlandırma kodonları, E.coli'deki iki serbest bırakma faktöründen (RF1 ve RF2) biri tarafından tanınır. Bu bırakma faktörlerinden RF1, UAA ve UAG'yi tanırken, RF2, UGA ve UAA'yı tanır. Ribozomun bu üçüzleri tanımasına yardımcı olurlar.
Serbest bırakma faktörleri A 'üzerinde etkili görünmektedir çünkü sonlandırma kodonlarını tanıyabilen baskılayıcı tRNA, A' alanına girerek serbest bırakma faktörleriyle rekabet edebilmektedir. Üçüncü bir serbest bırakma faktörü RF3'ün RF1 ve RF2'nin etkisini arttırdığı görülmektedir.
Salım reaksiyonu için, polipeptidil tRNA 'P' bölgesinde bulunmalıdır ve salım faktörleri, karboksil grubunun polipeptit ile bu zinciri taşıyan son tRNA arasında bölünmesine yardımcı olur. Böylece polipeptid salınmakta ve ribozom, IF-3'ün yardımıyla iki alt birime ayrılmaktadır.
Ökaryotta sadece bir serbest bırakma faktörü, yani eRF1 bilinmektedir.
4. Serbest Polipeptit Zincirinin Değiştirilmesi:
Serbest bırakılan polipeptit zincirinin birinci amino asidinden metiyoninden oluşan formil grubu, deformilaz enzimi tarafından uzaklaştırılır. Expeptidazlar gibi bazı diğer enzimler, amino asitlerin bir kısmını N-terminal ucundan veya C-terminal ucundan veya polipeptit zincirinin her iki ucundan uzaklaştırır. Sonunda, tek başına veya diğer zincirlerle birlikte bu polipeptit zinciri, tersiyer veya kuaterner yapıyı varsaymak için katlanır ve fonksiyonel enzime dönüşür.
