Translasyon Translasyon-Ders Notları GENETIK KOD... • mRNA, ribonükleotitlerin do ğrusal diziliminden olu şur ve her üç ribonükleotit, bir kodon olu şturur. • Her bir kodon bir aminoasit belirler. 3 nükleotid=1 kodon= 1 aminoasit Dört nükleotidden kaç tanesinin bir araya gelmesi durumunda elde edilebilen max. a.a (kodon) sayısı 1 n = 4 , 2 n = 16, 3 n = 64 şeklinde hesaplanır. Buna göre 20 a.a için gerekli min 20 kodonu 3 n verir ŞİFREN İN ÇÖZÜLMES İ S. Ochoa (1959 Nobel) - polinükleotid fosforilaz YAPAY mRNA yapabilir. Np-Np-Np-Np <---- > Np-Np-Np + Np Marshall Nirenberg (1968 Nobel) – yapay mRNA’lar 5'-UUU-3' = phe U + C --> UUU, UUC, UCC, CCC UCU, CUC, CCU, CUU • Hücresiz sistemde polipeptit sentezi • Homopolimer şifreler • Karı şık kopolimerler • Üçlü (triplet) ba ğlama deneyleri • Tekrarlanan kopolimerler kullanılarak . . Üçlü ba ğlama deneyine bir örnek. UUU üçlüsü kodon gibi davranarak antikodonu AAA olan tRNAphe ‘yi ba ğlar – Di-, tri ve tetranükleotitlerin tekrarlayan kopolimerlere dönü şümü. Her tekrar durumunda olu şan üçlü kodonlar görülmektedir Genetik şifre özgündür. Genetik şifre dejeneredir. (1 aa için 1den çok kodon) Şifrede “Ba şla” ve “Dur” kodonları vardır. Şifrede duraksama yoktur. Şifre üst üste çakı şmaz. Şifre hemen hemen evrenseldir. Genetik şifrede, 61 kodon, aminoasitleri belirler. Geri kalan 3 kodon hiçbir aminoasit belirlemez Ba şlama kodonu: AUG Dur kodonları: UAG, UGA, UAA Sadece Triptofan ve Metionin bir kodonla belirlenir. Geri kalan tüm aminoasitlerin birden fazla kodonu vardır. Aynı aminoasiti belirleyen kodonların ilk iki bazı aynıdır. 3. bazın de ği şkenli ği, Wobble hipotezi ile açıklanır. Wobble sayesinde tRNA’daki bir antikodon,mRNA’da birden fazla kodonla e şle şebilir Dejenere Şifre ve Wobble hipotezi Kodon ve antikodon e şle şmesi tRNA’da bulunan inosinat (I), U, C ve A ile hidrojen ba ğı yapabilir. Antikodon: tRNA’da mRNA’ya kar şılık gelen kodon. Bir mRNA kodonundaki ilk iki baz, tRNA’daki antikodon ile her zaman güçlü Watson-Crick baz e şle şmesi yapar Wobble Hipotezi Antikodondaki ilk baz (5 ' 3 ' yönünde okunur) ve kodondaki 3. baz wobble bazıdır. Wobble bazı tRNA’ların birden fazla kodonu tanımalarını sa ğlar. 61 kodonun translasyonu için minumum 32 tRNA gereklidir R İBOZOMLARIN YAPISI tRNA MOLEKÜLÜNÜN YAPISI Birçok tRNA’nın 5 ' ucunda guanilat (PG) rezidüsü ve 3 ' ucunda, CCA (3 ') sekansı vardır. Aminoasit kolu spesifik bir amino asidi ta şır Antikodon kolu, antikodon içerir. T ?C kolu, ribotimidin (T), pseudouridin ( ?) içerir. D ve T ?C kolları tRNA’nın katlanması için önemlidir. 1. Amino asidlerin aktivasyonu tRNA’ya spesifik bir amino asidin eklenmesi--- > aa-tRNA - AKT İVASYON* tRNA’ya do ğru aminoasitin tanınıp, ba ğlanması için her bir amino asite özgül amnioaçil-tRNA sentetaz enzimi görev yapar. Ayrıca, bu süreç enerji gereksinen bir sentez sürecidir. Bu nedenle, her hücrede her bir aminoasite özgü aminoaçil tRNA sentetaz enzimleri bulunur. Bu enzimin hata düzeltme görevi de vardır. BAŞLANGIÇ KOMPLEKS İN İN OLU ŞMASI-I Sentezin ba şlaması için: GTP, IF1, IF2, IF3 gereklidir. İlk olarak, 16S rRNA’nın küçük al birimi özgül DNA dizilerini bulur: Shine-Dalgarno sequence (AGGAGG) PROTE İN SENTEZ İN İN BASAMAKLARI 1. Amino asidlerin aktivasyonu 2. Ba şlangıç kompleksinin olu şması 3. Zincir uzaması-sentez 4. Terminasyon ve salınım 5. Katlanma ve posttranslasyonel i şlemler BAŞLANGIÇ KOMPLEKS İN İN OLU ŞMASI-II Bakteriyel ribozomda amino açil tRNA’ların ba ğlandı ğı üç bölge vardır: Amino açil veya A bölgesi, P bölgesi, E (çıkı ş) bölgesi mRNA ba şlama faktörleri ile birlikte (IF1, 2, 3) küçük alt birime ba ğlanır. Ba şlatıcı fMet-tRNA P bölgesindeki mRNA kodonuna ba ğlanır; IF3 ayrılır ve büyük alt birim komplekse ba ğlanır; IF1 ve IF2 ayrılır; EF-Tu, tRNA’ya ba ğlanarak, A bölgesine giri şi kolayla ştırır. Zincir uzaması: İlk basamak (ikinci amino açil tRNA’nın ba ğlanması”) A bölgesinde Dipeptit ba ğı olu şur (Peptidil transferaz aktivitesi); Yüksüz tRNA, E bölgesine hareket eder ve ribozomu terk eder. Yeni olu şan dipeptit P bölgesine hareket eder. mRNA 3 baz kayar translokasyon EF-G translokasyon basama ğını kolayla ştırır. 4. Sentezin durması - SONLANMA* Basamak 1- DUR kodonlarına gelindi ğinde, GTP ba ğımlı salınma faktörlerine “harekete geçme” sinyali verilir ve polipeptit zinciri ile tRNA arasındaki ba ğı kırarak zincirin translasyon kompleksinden ayrılmasını sa ğlar. Basamak 2- Bu kırılmadan sonra tRNA ribozomdan salınır ve ribozom alt birimlerine ayrılır. Bakterilerde transkripsiyon stoplazmada gerçekle şti ğinden, transkripsiyon ve translasyonun e ş-zamanlı olarak devam eder. Hem ökaryotik,hem de prokaryotik hücrelerde protein sentezinde 10 ile 100 ribozom aynı anda aktiftir. Bunlara polizom denir. ÖKARYOTLARDA TRANSLASYON İŞLEM İ • Daha komplekstir • mRNA stoplazmaya ta şınır. (Transkripsiyon-translasyon e ş –zamanlı olmaz!!) • mRNA 1-2 saatte yıkılır • Kozak sequence 5’-ACCAUGG….. • AUG Met kodlar. (Ba şlangıç kodonu) • Daha fazla sayıda ribozom görev alır Translasyon Sonrası Modifikasyonlar • N-ucu ve C-ucundaki a.a ler ço ğunlukla uzakla ştırılır yada de ği şime u ğrar. • Bazen tek bir a.a de ği şime u ğrayabilir. • Bazen karbohidrat yan zincirleri takılabilir • Polipeptit zincirlerinde kırpılma yapılabilir. • Sinyal dizileri proteinden uzakla ştırılır. • Polipeptit zincirleri ço ğu kez metallerle kompleks yapar Bazı amino asitlerin modifikasyonu: Ser, Thr ve Tyr rezidülerinin hidroksil gruplarının enzimatik olarak ATP ile fosforillenmesi. Böylece di ğer moleküllerle iyonik ba ğ yapabilen eksi yüklü a.a ler olu şur. Bazı proteinlerde Glu rezidüsüne ekstra karbonil grubu eklenmesi (Örn.protrombin’de K vitamininin rolü) Karbohidrat yan zincirinin eklenmesi: Polipeptid zincirinin sentezi sırasında veya sonra glikoproteinin karbohidrat yan zinciri eklenir. Bazı glikoproteinlerde karbohidrat yan zinciri enzimatik olarak Asn rezidülerine ba ğlanır (N-linked oligosakkaridler), di ğerlerinde Ser ve Thr residülerine ba ğlanır (O-linked oligosakkaridler). Sinyal sekansının kaybı: Amino terminal uçtaki 15-30 rezidülük kısım proteinin hücre içi hedeflere yönlendirilmesinde önemli rol oynar. Daha sonra bu kısım çıkartılır Polipeptitlerin metallerle kompleks olu şturması : Proteinlerin tersiyer ve kuaterner yapılarında metal atomları vardır ve bu yapıları kazanmaları ço ğu bu kez metallere ba ğlıdır. Prostetik grupların eklenmesi: Birçok protein aktiviteleri için kovalant ba ğlı prostetik gruplara gereksinim duyarlar. Örn. Asetil-CoA karboksilaz’ın biyotin molekülü ve sitokrom c’nin hem grubu Proteolitik i şlemler: Birçok protein sentez sonrası kısaltılır. Örn. İnsulin Disülfid çapraz ba ğlarının olu şumu: İki sistein rezidüsü arasında çapraz ba ğ olu şur. Bu proteini hücre içinde ve dı şında etkilerden korur. Protein Sentezinin İnhibisyonu Promisin, Peptid ba ğ olu şumunu bloke eder. Tetrasiklin, bakterilerde protein sentezini ribozomun A bölgesini bloke ederek sa ğlar. Sikloheksimid, 80 S ökaryotik ribozomlarda peptidil transferaz aktivitesini bloke eder Streptomisin, basit bir trisakkaridtir. Dü şük konsantrasyonlarda genetik kodun hatalı okunması, yüksek dozda ise Ba şlama bsama ğının inhibisyonuna sebep olur. Difteri toksinin, ökaryotik elongasyon faktörü üzerine etkisi vardır. Risin, ökaryotik ribozomlarda 60 S alt üniteyi inaktive eder. Protein kodlamayan DNA: İnsan genomundaki protein kodlamayan DNA dizileri; 1. Transposable Genetik Elementler 2. Repetitif DNA 3. İntronik DNA bölgeleridir. 2 tip: 1. transpozon vardır.- DNA aracılığıyla hareket eden genetik elementlerdir. 2. retro-transposon (RNA aracısı) - retrotransposon DNA’nın bir transkripti yolu ile hareket eder. insanlarda transposable genlerin bir grubu da Alu elementleridir. İnsan genomunun ? 10%’u Alu elementinden olu şur. Genoma rastgele tekrar girmi ş bir genomik parazit gibidir. her 100-200 do ğumda bir 1 yeni insert İnsanların birbiri ardına eklenen genlerinin %5’i Alu parçalarına sahiptir. Alu’nun orijini ? --> hareket eden intron parçası --mutasyon--> yeni 5' veya 3' yönde eklenen bir bölge yaratıldı??? mRNA’ya ekzon eklenmesi sonucu Alu parçaları RNA’da transkribe olur ancak fonksiyonu bilinmiyor. insan genomunun di ğer büyük kısmı Repetitif DNA’dır... insan genomunun 15%’i Repetitif DNA’dır. ? ‘ü genellikle 1 kromozom lokasyonundan kopyalanmış büyük parça tekrarlarıdır. 3%’ü kısa dizi tekrarlarıdır --GTTAC-- tekrar dizileri 5-500 nt uzunlu ğunda birimlerin çok sayıda tekrarı ile olu şur. En çok telomer ve sentromer bölgelerinde insan genomunun kodlayıcı olmayan di ğer büyük kısmı ise Intronic DNA... İnsan genomunun ? 1.5% ekzonik DNA (yakla şık 25,000 gende yer alan)