Protein Sentezi: Makine ve Protein Sentezi Mekanizması

Protein Sentezi: Makine ve Protein Sentezi Mekanizması hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun!

Protein Sentezi için Makineler:

Ribozomlar, amino asitler, mRNA, tRNA'lar ve amino asil tRNA sentetazlarından oluşur. mRNA, genetik bilgiye sahip bir şablon olarak işlev görür.

Resim Nezaket: wieber.weebly.com/uploads/1/3/2/0/13208982/8301870_orig.jpg?0

Ribozom, protein sentezi alanıdır. tRNA istenen amino asidi getirir, genetik bilgiyi okur ve amino asidi uygun bir yere yerleştirir. Transkripsiyon sırasında DNA üzerinde RNA'lar oluşurken, ribozomlar üzerindeki sitoplazmada protein sentezi meydana gelir.

İkisi hem uzayda hem de zamanda ayrılmıştır. Hammaddelerin karışmasını önler, DNA'yı solunum enzimlerinden ve ribozomal makineden nükleazlardan korur.

1. Ribozomlar (Şekil 6.27):

Protein sentezi ribozomlar üzerinde gerçekleşir. Bu nedenle ribozomlar ayrıca protein fabrikaları olarak da adlandırılır. Her ribozomun küçük ve büyük olmak üzere iki eşitsiz kısmı vardır. Ribozomun daha büyük alt birimi, yeni oluşturulan polipeptidi çıkarmak ve bunları hücresel enzimlerden korumak için bir oluğa sahiptir.

Küçük alt ünite, bir kapak gibi daha büyük olanın üzerine oturur, ancak mRNA için bir tünel bırakır. İki alt birim, yalnızca protein oluşumu sırasında bir araya gelir. Fenomen dernek denir. Mg ²⁺ bunun için önemlidir. Protein sentezi tamamlandıktan kısa bir süre sonra alt birimler ayrıdır. Fenomen ayrışma denir.

Ribozomlar genellikle aktif protein sentezi sırasında rozet veya sarmal gruplar oluşturur. Poliribozom veya polisom olarak bilinir (Rich, 1963). Bir polizomun farklı ribozomları bir mesajcı RNA teli ile bir arada tutulur. Polibozom, aynı polipeptidin bir dizi kopyasının üretilmesine yardımcı olur. Bir polibozomun bitişik ribozomları birbirinden yaklaşık 340 A veya 34 nm'dir. Protein sentezi ile bağlantılı bir ribozomun farklı kısımları:

(i) mRNA için bir tünel. İki alt ünite arasında yer almaktadır.

(ii) Yeni sentezlenmiş polipeptidin geçişi için bir oluk. Oluk, büyük alt birimin bir parçasıdır.

(iii) Üç reaktif bölge var - P (D), A ve E (Şekil 6.28). P-sitesi (peptidil transferi veya donör bölgesi), iki ribozomal alt birim tarafından müştereken katkıda bulunur. А-sitesi (amino-asil veya alıcı sitesi), ribozomun daha büyük alt biriminde bulunur. İki alt ünite arasındaki tünele bakar. E veya çıkış bölgesi, tünel sahasına bakan daha büyük alt birimin bir parçasıdır.

(iv) Enzim peptidil transferazı bir ribozimdir. Daha büyük ribozom alt biriminin bir bileşenidir (prokaryotlarda 23S rRNA).

(v) Daha küçük ribozom alt birimi başlangıç ​​faktörleri için mRNA'yı ve bağlanma alanını tanımak için bir noktaya sahiptir.

2. Amino Asitler:

Tek bir hücrede yüzlerce farklı tipte protein üretilebilir. Bütün protein tipleri aynı amino asitlerden oluşur. Polipeptitlerdeki amino asitlerin düzenlenmesi ve proteinlere özgüllük sağlayan ikincisi sayısıdır. Proteinlerin yapı taşlarını veya monomerlerini oluşturan yaklaşık 20 amino asit ve amid vardır. Hücresel havuzda meydana gelirler.

3. mRNA:

DNA'dan kodlanmış bilgi getiren ve polipeptitin sentezi sırasında amino asitleri belirli bir sıraya sokarak çevirisine katılan mesajcı RNA'dır.

Bununla birlikte, mRNA'nın kodonları amino asitler tarafından değil, bağdaştırıcı moleküllerinin antikoonları (tRNA'lar> a-tRNA'lar) tarafından tanınmaktadır. Çeviri ribozomlar üzerinde gerçekleşir. Aynı mRNA tekrar tekrar kullanılabilir. Polisom biçiminde, bir çok kopyayı aynı anda sentezlemeye yardımcı olabilir.

4. tRNA'lar:

Bunlar şarj olarak adlandırılan işlemde belirli amino asitleri (CCA veya 3 'ucunda) alan transfer veya çözünür RNA'lardır. Yüklenen tRNA'lar, antikoonlarına karşılık gelen özel kodonlar üzerinden mRNA'ya aynı şekilde alır.

Bir tRNA yalnızca belirli bir amino asit alabilir, ancak bir amino asit 2-6 tRNA'lar tarafından nitelendirilebilir. Her tRNA, ribozom (T ¥ C) ve enzim amino asil tRNA sentetaz (DHU) ile temas için bir alana sahiptir.

5. Amino-Asil tRNA-Sentetaz:

Amino asidin kendi tRNA'sı ile birleştirilmesine yardımcı olan enzimdir. Enzim her amino aside özgüdür. Buna aktifleştirici enzim de denir.

Protein Sentezi Mekanizması (Şekil 6.29-31):

1. (a) Amino Asitlerin Aktivasyonu:

Aminoasil tRNA sentetazları olarak bilinen enzimleri aktive ederek gerçekleştirilir (Zamecnik ve Hoagland, 1957). ATP'nin varlığında bir amino asit, spesifik aminoasil-tRNA sentetaz ile birleşir. Mg2 ⁺ gereklidir.

Amino-asil-adenilat-enzim kompleksi üretir. Aktivasyonu sırasında amino aside sağlanan enerji, daha sonra peptit bağlarının oluşumunda kullanılır.

Pirofosfatın hidrolizi, enzim pirofosfataz enzimi ile ilk reaksiyonları yürütmek için enerji sağlar.

(b) tRNA'nın Şarj Edilmesi veya Aminoaklasyonu:

Kompleks, aminoasil-tRNA kompleksi oluşturmak için amino asite özgü tRNA ile reaksiyona girer. Enzim ve AMP serbest bırakıldı. Amino asit ile komplekslenmiş tRNA bazen yüklü tRNA olarak adlandırılır. Amino asit, tRNA’nın 3-OH-ucuna bağlı olduğunu düşünür;

2. Başlatma:

Başlatma faktörleri denilen faktörleri gerektirir. Prokaryotlarda üç başlama faktörü vardır - IF3, IF2 ve IF1. Ökaryotların dokuz başlatma faktörü vardır - eIF2, eIF3, eIF1, eIF4A, eIF4B, eIf4C, eIF4D, eIF5, eIF6. Bunların dışında, IF3 veya eIF2 ayrışmış durumda olan daha küçük ribozom alt birimine eklenir. GTP gereklidir. mRNA, kendisini bölgesindeki küçük ribozom alt birimine tutturur.

Başlık, rRNA'nın 3 ′ ucunda bulunan nükleotitlere tamamlayıcı nükleotitlere sahiptir. Ek, mRNA'nın başlatma kodonunun (AUG veya GUG) P sahasında uzanacağı şekildedir. Daha küçük bir alt birimde zaten mevcut olan başlangıç ​​faktörü reaksiyonu katalize eder (ökaryotlarda eIF2 ve prokaryotlarda IF3).

Başlatma kodonu için spesifik olan amino asil tRNA kompleksi (metiyonin-tRNA veya valin-tRNA) P-sitesine (D-bölgesi) ulaşır. Antikodon (örneğin, tRNA ^Met'in UAC'si) mRNA'nın başlatma kodonuyla (örneğin, AUG) geçici hidrojen bağları oluşturur. Kodonikonon reaksiyonu, ökaryotlarda başlangıç ​​faktörü eIF3 ve prokaryotlarda IF2 varlığında meydana gelir. Adım ayrıca GTP tarafından sağlanan enerjiyi gerektirir.

TRNA'yı kabul eden başlatıcı metiyonin, ökaryotların sitoplazmasında formüle edilmemiş metiyonin (tRNAm ^Met ) ve prokaryotlarda, plastidlerde ve mitokondrilerde formüle edilmiş metiyoninle (tRNA f ^Met ) yüklenir. Formüle edilmiş metiyonin transferinde rol oynayan tRNA, formüle edilmemiş metiyonini transfer edenden farklıdır.

Mg ²⁺ varlığında, daha büyük ribozom alt birimi şimdi bozulmamış ribozom oluşturmak için 40S-mRNA-tRNA ^Met kompleksi ile birleşir. Prokaryotlarda başlangıç ​​faktörü IF1 ve ökaryotlarda elFl, eIF4 (А, В, C) faktörlerini gerektirir. İki ribozom alt biriminin bir araya gelmesi birleşme olarak adlandırılır. Sağlam ribozom, P bölgesinde mevcut olan mRNA-tRNA kompleksini çevreler ancak A bölgesini açık tutar.

3. Uzama (Polipeptit Zincir Oluşumu). Bir aminoasil tRNA kompleksi, A bölgesine ulaşır ve antikodonunun yardımı ile başlatma kodonunun yanındaki mRNA kodonuna bağlanır. Bu adım, GTP ve bir uzama faktörü gerektirir (ökaryotlarda eEFl ve prokaryotlarda EF-T ve EF-T).

Escherichia coli'de en bol bulunan proteinin uzama faktörü (EF-Tu) olduğu bulunmuştur. P-bölgesinde tRNA'ya bağlanan amino asidin karboksil grubu (-COOH) ile A-bölgesinde tRNA'ya bağlanan amino asidin amino grubu (-NH-7) arasında bir peptid bağı (-CO-NH-) kurulur.

Reaksiyon, bir RNA enzimi olan enzim peptidil transferaz tarafından katalize edilir. Bundan dolayı, birinci amino asidin NH2 grubu, başka bir amino asit ile peptid bağı oluşumuna karışması engellenir. İşlemde tRNA ile P bölgesindeki amino asit arasındaki bağlantı kopar. P bölgesinin serbest tRNA'sı, E-yerine ve oradan ribozomun dışına, G faktörü yardımıyla kayar. А-sitesi, peptidil tRNA kompleksi taşır.

İlk peptit bağlantısının kurulmasından ve P-bölgesinin serbest tRNA'sının kaymasından sonra, ribozom veya mRNA hafifçe döner. İşlem translokasyon olarak adlandırılır Translokas (prokaryotlarda EF-G ve ökaryotlarda eEF2) ve GTP'den enerji olarak adlandırılan bir faktör gerektirir. Translokasyonun bir sonucu olarak, peptitil-tRNA kompleksi ile birlikte А-sitesi kodonu P-bölgesine ulaşır. Tesiste yeni bir kodon ortaya çıkıyor. Yeni bir aminoasil tRNA kompleksi çekiyor.

Bağ oluşumu ve yer değiştirme işlemi tekrarlanır. Birer birer mRNA kodonlarının tümü, a bölgesinde açığa çıkar ve peptid zincirine amino asitlerin dahil edilmesi yoluyla kodu çözülür.

Peptid zinciri uzar. Uzun peptit zinciri veya polipeptit, genişleyen doğası nedeniyle bozulmaya eğilimli olduğu için kendisini hücresel enzimlerden korumak için daha büyük ribozom alt ünitesinin oluğunda bulunur. Helis oluşumu, chapronların yardımıyla belli bir mesafede başlar.

Protein sentezinde çok fazla enerji tüketilir. Peptid zincirinde bulunan her bir amino asit için bir ATP ve iki GTP molekülü kullanılır.

4. Fesih:

Polipeptit sentezi, mRNA'nın saçma bir kodonu A bölgesine ulaştığında sonlandırılır. Üç saçmalık kodonu var - UAA (koyu sarı), UAG (amber) ve UGA (opal). Bu kodonlar, tRNA'ların hiçbiri tarafından tanınmaz. Bu nedenle, daha fazla aminoasil tRNA, А bölgesine ulaşmaz.

P-sitesi tRNA'sı hidrolize edilir ve tamamlanan polipeptit, GTP'ye bağlı bırakma faktörü varlığında salınır. Ökaryotlarda tek (eRF1), prokaryotlarda iki (RF1 ve RF2). Prokaryotlarda RF1, UAG ve UAA'ya özgüdür. RF2, UAA ve UGA için özeldir. RF'leri ribozomdan serbest bırakmak için GTP'ye bağlı RF3 (mayada eRF3) gereklidir.

Ribozom saçma kodonun üzerinde hareket eder ve mRNA zincirinden kayar. Ribozomun iki alt birimi ayrışma faktörü (DF) varlığında ayrışır veya ayrışır.

Prokaryotlarda, formüle edilmiş metiyonin, genellikle başlatıcı amino asittir. Deforme edilir (enzim deformilaz yardımı ile) veya bazen polipeptitten (enxyme aminopeptidase ile) çıkarılır. Başlayan metiyonin, ökaryotlarda genellikle korunmaz.

Bir zamanda birkaç polipeptit, aynı mRNA'dan, aynı mRNA zincirine bir dizi ribozomun eklendiği bir polibozom tarafından sentezlenir. Bir polibozomun her bir ribozomu aynı tip polipeptit oluşturur. Aynı polipeptidin bir kaç kopyasının bir mRNA'dan aynı anda bir polisomik yardımı ile oluşturulması translasyonel amplifikasyon olarak adlandırılır.

Ribozomdan salınması üzerine, bir polipeptit sadece birincil yapıya sahiptir. İkincil ve üçüncül yapıya sahip olması için sarılır ve katlanır. Bir polipeptit, diğer polipeptitlerle üretilebilir (daha sonra üçüncül ve dörtlü yapı oluşturan i-pileli yapı).

Serbest sitoplazmik polibozomlar durumunda, polipeptitler veya proteinler, sitoplazmada (sitosol) salınırlar, burada daha fazla sitoplazma, bazı enzimler ve çekirdek, mikrotübüller, mikrobordlar, vb. Gibi hücre organellerinin bileşenleri sentezi için kullanılırlar.

Bazı proteinler ayrıca, plastidler ve mitokondri gibi yarı özerk organellerin bileşimine girerler, ancak protein gereksinimlerinin bir kısmını kendi polibozomları ile kendileri üretirler. Endoplazmik retikulum zarlarına bağlanan poliribozomlar, ya lümeninden geçen (Şekil 6.27 B) ya da zarlarına entegre olan proteinler üretir.

ER lümenine salınan proteinler genellikle hidrolitik enzimlerin oluşumu ve glikosilasyon (şeker kalıntılarının eklenmesi) gibi değişiklikler için Golgi cihazına ulaşır. Modifiye edilmiş proteinler, lizozomların, hücre duvarı enzimlerinin, plazma zarının, vs. ihraç edilmesi veya oluşumu için veziküllerde paketlenir.

Protein sentezi bakterilerde belirli antibiyotikler tarafından inhibe edilir. Bu, belirli bakteri enfeksiyonlarının tedavisi için temel oluşturur.

Bakteriyel Protein Sentezinin Antibiyotik İnhibisyonu: