10.6: Prokarióta fordítás

ápr 30, 2021
admin

Mihelyt az RNS kikerül az RNAP-ból, és elegendő hely áll rendelkezésre a riboszóma befogadására, a prokariótákban megkezdődhet a fordítás. Valójában a nagymértékben kifejeződő gének esetében nem lenne szokatlan, hogy több RNS-polimeráz írja át a DNS-t, és több riboszóma minden egyes transzkriptumon az mRNS-t fehérjévé fordítja! A folyamat a kis riboszómális alegységgel kezdődik (és csak a kis alegységgel – ha a nagy alegységhez kapcsolódik, akkor nem tudja megkötni az mRNS-t), amely lazán kötődik az mRNS-hez, és elkezdi azt egy felismerő szekvencia után kutatni, amelyet felfedezői után Shine-Dalgarno szekvenciának neveznek. Miután ezt a kis riboszómális alegység rRNS felismeri, a kis alegység a startkódon (AUG) körül helyezkedik el. Ezt a folyamatot a következő iniciációs faktorok segítik elő.

Ábra \(\PageIndex{3}\). A transzláció iniciálása a prokariótákban. (A) A 30S alegység kötődik a Shine-Dalgarno szekvenciához. (B) Az fMet-tRNSi betöltődik a kis riboszómális alegység középső résébe. Az iniciációs faktorok a másik két slotot foglalják el. (C) A nagy riboszómális alegység dokkol a kis alegységhez. (D) Az iniciációs faktorok felszabadulnak, és a riboszóma készen áll a transzláció megkezdésére.

A 30S riboszómális alegység disszociál az 50S riboszómális alegységről, ha ahhoz társult, és kötődik az IF-1 és IF-3 iniciációs faktorokhoz. Az IF-1 az A-helyhez kötődik, ahol megakadályozza az új aminoacil-tRNS-molekulák bejutását, mielőtt a teljes riboszóma összeállna. Emellett elősegíti az iniciációs komplex összeszerelését és stabilizálását. Az IF-3 szükséges ahhoz, hogy a 30S alegység az mRNS-hez kapcsolódhasson. Amint ez megtörtént, az IF-2-GTP megérkezik a helyszínre, és magával viszi az iniciátor aminoacil-tRNS-t. Ez a P-helyre települ, amely úgy helyezkedik el, hogy a tRNS antikodonja az mRNS AUG startkódonja fölé települjön. Az IF-2-höz kötött GTP hidrolízise és az összes iniciációs faktor felszabadulása szükséges ahhoz, hogy az 50S alegység a 30S alegységhez kapcsolódhasson a teljes és teljesen működőképes riboszóma kialakulásához. Mivel GTP-hidrolízisre volt szükség, az alegységek egyesülése spontán irreverzibilis, és a transzláció befejezésekor energiaráfordítást igényel. Miután az 50S alegység egyesül a 30S alegységgel, az A hely készen áll a következő aminoacil-tRNS befogadására.

Ábra \(\PageIndex{4}\). Peptidkötés kialakulása a harmadik aminosav hozzáadásakor. Az előző két aminosav peptidkötéssel kapcsolódik egymáshoz, valamint a második aminosavtól a tRNS-hez. Az aminoacil-tRNS-kötés megszakad, és a kezdeti dipeptidet a harmadik aminosavval összekötő peptidkötéssé alakul át/transzformálódik.

Egy gyakori és érthető tévhit, hogy a riboszómába hozott új aminosav hozzáadódik a növekvő polipeptidlánchoz. Valójában a mechanizmus pontosan az ellenkezője: a polipeptid az új aminosavhoz adódik hozzá (\(\PageIndex{4}\ ábra)). Ez az új fehérjéhez hozzáadandó második aminosavtól kezdődik (\(\(\PageIndex{5}\) ábra). Az első aminosav, egy metionin, mint emlékeztek, az IF-2-vel és az iniciátor tRNS-szel együtt érkezett. Az új aminoacil-tRNS-t az EF-Tu, egy GTP-t szállító elongációs faktor kíséri. Amint az aa-tRNS a helyére került, az EF-Tu hidrolizálja a GTP-t és disszociál az aminoacil-tRNS-ről és a riboszómáról.

Hosszú ideig némi rejtély övezte két tRNS-molekula egyidejű dokkolását az mRNS közvetlenül szomszédos kodonjain. Normális körülmények között nem lenne elég hely, mivel a tRNS-ek meglehetősen terjedelmesek, és az egyiknek akadályoznia kellene a másikat abban, hogy elérje az mRNS-t a kodon-antikodon párosításhoz. A kérdést végül 2001-ben sikerült tisztázni, amikor röntgenkrisztallográfiai vizsgálatok kimutatták, hogy az mRNS-ben a P résben lévő kodon és az A résben lévő kodon között van egy kanyarulat. A kanyar a két kapcsolódó tRNS-t kissé eltérő szögben helyezi el, és így éppen elég helyet teremt mindkettőnek ahhoz, hogy bázispáros hidrogénkötéseket tartson fenn az mRNS-sel. Lásd Yusupov et al, Science 292 (5518): 883-896, 2001.

Amikor egy új aminoacil-tRNS a riboszóma A résébe esik, az antikodon az mRNS kodonjával egy vonalba kerül. Ha nincs komplementaritás, az aminoacil-tRNS hamarosan visszaúszik a résből, hogy helyébe egy másik jelölt lépjen. Ha azonban van komplementaritás (vagy valami elég közeli, emlékeztetve a wobble gondolatára), akkor H-kötések alakulnak ki a kodon és az antikodon között, a tRNS konformációt változtat, ami eltolja az EF-Tu konformációját, ami a GTP GDP + Pi hidrolízisét és az aa-tRNS-ből való felszabadulást okozza. A kodon-antikodon kölcsönhatás elég sokáig stabil ahhoz, hogy a riboszóma katalitikus aktivitása hidrolizálja az fMet és a tRNSf közötti kötést a P résben, és az fMet peptidkötéssel kapcsolódjon az új aminosavhoz az A résben. Az új aminosav még mindig a tRNS-éhez kapcsolódik, és ahogy ez a folyamat végbemegy, a riboszóma pozíciót vált az mRNS-hez és a tRNS-ekhez képest. Ezáltal a most üres (aminosav nélküli) tRNSf az E résbe kerül, a tRNSaa a P résbe, amely a Met-hez kötött aa-hoz kapcsolódik, és az A rés ismét nyitva van egy új tRNS számára. Az EF-G elongációs faktor az A rés közelében kötődik, amint az EF-Tu távozik, és szükséges a riboszóma transzlokációhoz, energiát biztosít a folyamathoz azáltal, hogy hidrolizálja a GTP-t, amelyet magával visz a riboszómához. Diákjaim tapasztalatai alapján úgy tűnik, hogy ezt úgy lehet a legjobban megtanulni, ha tanulmányozzuk az ábrákat, és látjuk a molekulák mozgását, fejben kitöltve a mechanisztikus részleteket. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg a riboszóma az A nyílást egy stopkódonnal összhangba nem hozza.

A \(\PageIndex{6}\) ábra. A transzláció befejezése.

Nincs olyan tRNS, amelynek antikodonja lenne a stopkódonhoz. Ehelyett van egy sor felszabadító faktor, amelyek t a riboszóma A helyére, kötődnek a stopkódonhoz, és aktiválják a riboszómát, hogy elvágja a kötést a polipeptidlánc és az utolsó tRNS között (\(\PageIndex{6}\ ábra)). Attól függően, hogy melyik stopkódon van jelen, vagy az RF1 (az UAA vagy UAG felismerésére) vagy az RF2 (az UAA vagy UGA esetében) lép be először az A résbe. Az RF1 vagy az RF2 komplexbe kerül az RF3-mal, amely részt vesz az RF-komplex későbbi felszabadításában az A résből. Erre azért van szükség, mert miután a polipeptid felszabadult a riboszómából, az mRNS-t is fel kell szabadítani. A riboszóma-felszabadító faktor (RRF) szintén az A résben kötődik, ami a riboszómában konformációs változást okoz, felszabadítva az előző, immár üres tRNS-t. Végül az EF-G kötődik az RRF-hez, és a GTP kísérő hidrolízisével a riboszóma különálló nagy és kis alegységekre való szétválását okozza. Vegyük észre, hogy az EF-G/RRF kombinációja okozza a disszociációt; az EF-G önmagában más szerepet játszik a riboszóma mozgásában, amikor nem a stopkódonnál van.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.