Gene expression: translation or that is encoded in mRNA

1. Трансляція, або що
закодовано в
мРНК
Старший науковий співробітник,
к.б.н. Древицька Т.І.

2. Центральна догма молекулярної біології –
канонічний напрямок

3. Звідки береться така кількість білків
при обмеженій кількості генів?
Генів – 22800,
а білків – декілька
мільонів!!
Дані RNASeq показали,
що 94% генів людини
піддаються
альтернативному
сплайсінгу

4. Механізми
- пропуск екзона або екзонних касети
- взаємовиключні екзони
- використання альтернативного донорного сайту
- використання альтернативного акцепторного
сайту
- утримання інтрона
- множинні промотори
- множинні сайти поліаденілювання

5. Регуляция
РНК-белковые взаимодействия
РНК-РНК взаимодействия (при взаимоисключающих экзонах),
взаимодействие пре-мРНК с некодирующими РНК, в том числе малыми ядрышковыми
РНК
Регуляторные последовательности в самой пре-мРНК:
 энхансеры сплайсинга экзонов (exonic splicing enhancers, ESEs)
 сайленсеры сплайсинга экзонов (exonic splicing silencers, ESSs)
 энхансеры сплайсинга интронов (intronic splicing enhancers, ISEs)
 сайленсеры сплайсинга интронов (intronic splicing silencers, ISSs)
Основные белки, помогающие распознать сайт сплайсинга SR – белки.

6. Фактори альтернативного сплайсінгу
SR- білки:
Серин (S) або аргінін (R) збагачені білкі,
що забезпечують
альтернативний та конститутивний
сплайсінг, експорт РНК,
регуляцію трансляції

7. Calcium/calmodulin–dependent protein kinase II delta

8. Як вони працюють на прикладі CaMKIIδ

9. 9
Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP)

11. Як виглядає трансляція?

12. Дієві особи трансляції
 мРНК
 Амінокислоти
 тРНК
 Аміноацил-тРНК-синтетази
 Рибосоми
 Фактори ініціації
 Фактори елонгації
 Фактори термінації
 Енергія, багато енергії !!!!

14. Що таке амінокислоти?

15. Протеїногенні
α-амінокислоти

16. Типи α-амінокислот
Нейтральні (одна NH2 – група та одна СООН-група)
Кислі (одна NH2 – група та дві СООН-групи)
• Аспарагінова кислота
• Глутамінова кислота
Основні (дві NH2 – групи та одна СООН-група)
• Гістидин
• Лізін
• Аргінін

17. Формування пептидного зв'язку

18. Як амінокислоти записані в мРНК?
18

19. тРНК, що це?
- 74-95 (частіше 76) нуклеотидів,
- містить неканонічні нуклеотиди:
тімідін, інозин, дігідроурідин,
псевдоурідин тощо,
- є 41 тРНК, серед яких є
ізоакцепторні
- Це менше ніж кодонів, тому
одна тРНК може впізнавати
синонімічні кодони в РНК

20. Аміноацил-тРНК-синтетази

21. Рибосома еукаріот

22. Архітектура 40 S субодиниці

23. Просторова укладка рибосомальних білків
малої 40S-субодиниці

24. Активні сайти рибосом
Р-сайт
А-сайт
Е-сайт

25. Фактори ініціації
- eIF4 (eIF4F)
- eIF1 & eIF3
- eIF2
- eIF5 & eIF5B
- eIF6
Фактори елонгації
- eEF-1α,
- eEF-1βγ
- eEF-2
Фактори термінації
- eRF

26. І так, трансляція!
Етапи
26
- активація амінокислот
- ініціація
- елонгація
- термінація
- пострансляційна модифікація

27. 1 етап. Активація амінокислот
1. Карбоксильна група амінокислоти приєднується до а-фосфату АТФ.
Цей нестабильный аміноацил-аденілат стабілізується звязуючись з ферментом
2. Перенос аміноацильної групи аміноацил-аденілата на 2’ или 3’-OH-групу кінцевої рибози тРНК

28. 2 етап. Ініціація трансляції
Починається з того, що до 5'-кінця мРНК приєднується мала
субодиниця рибосоми (40S), в Р-ділянку якої заходить
метіонінова т-РНК.
40S субодиниця рибосоми з'єднується з фактором ініціації eIF3,
який перешкоджає її зв'язування з 60S субодиницею, але
стимулює об'єднання з комплексом, що включає Мет-тРНКi, eIF-
2 та ГТФ.
Потім цей комплекс зв'язується з 5'-кінцем мРНК за участю
декількох elF. Один з факторів ініціації (eIF-4F) впізнає та
приєднується до ділянки "кеп" на молекулі мРНК, тому він
отримав назву кеп – зв'язуючого білка

29. Після прикріплення до мРНК, 40S
субодиниця починає ковзати по
некодируючій частини мРНК до тих пір,
поки не досягне ініціюючого кодону AUG.
Ковзання 40S субодиниці по мРНК
супроводжується гідролізом АТФ, енергія
якого витрачається на подолання ділянок
спирализации в нетрансльованій частини
мРНК.

30. Як тільки в Р-ділянку скануючого комплексу потрапляє кодон АУГ, відбувається
приєднання великої субодиниці рибосоми.
В А-ділянку рибосоми надходить друга тРНК, чий антикодон комплементарно
з'єднується з кодоном тРНК, що знаходиться в А-ділянці.
3 етап. Елонгація

31. Пептидилтрансферазний центр великої субодиниці каталізує утворення
пептидного зв'язку між метионином і другою амінокислотою. Окремого
ферменту, що каталізує утворення пептидних зв'язків, не існує.
Елонгація

32. Після утворення пептидного зв'язку, рибосома пересувається на наступний
триплет, метіонінова тРНК від'єднується від метіоніну і виштовхується в
цитоплазму.
Елонгація

33. Елонгаціоний цикл
Пептидил-тРНК несе поліпептидний ланцюг, яки росте
Аа-тРНК: одну амінокислоту
Швидкість пересування рибосоми по мРНК - 5-6 триплетів в секунду

34. Коли в А-ділянку потрапляє кодон-термінатор
(УАА, УАГ або УГА), з ним зв'язується RF-1 і RF-2, рекрутують
ГТФазу RF-3 * GTP, відбувається гідроліз пептидного зв'язку, перенесення на
молекулу води та вивільнення поліпептиду.
4 етап. Терминація

35. Многие белки имеют лидерную
последовательность – 15-25
аминокислотных остатков, «паспорт»
белка, определяющий его
локализацию в клетке – в
митохондрию, в ядро, на экспорт. В
дальнейшем ЛП удаляется.

36. Полісома

37. 37Посттранскріпційна регуляція
Альтернативний сплайсінг
РНК-редагування
РНК-інтерференція
Деградація мРНК

39. Всем правильного
редактирования)

40. 40РНК интерференция
Происходит с использованием маленьких молекул
РНК
микроРНК – связываются с мРНК, негативно
регулируют трансляцию
Малые интерферирующие РНК приводят к
деградации мРНК

42. 42Деградация мРНК
ccr4|/NOT –
комплекс мРНК
аденилаз
Pan2/Pan3

43. Другие пути деградации мРНК
 Ядерная деградация пре-мРНК, которые не завершили процессинг
 Деградация мРНК с ранними стоп-кодонами (анти-смысловая
деградация путем 3′-5′ экзонуклеазного лизиса)
 мРНК с ответствующими стоп-кодонами (нон-стоп деградация с
помощью цитоплазматических экзосом)