биосинтез белков

Биосинтез белковБиосинтез белков
Проф. кафедры общей и клинической биохимии д.м.н.Проф. кафедры общей и клинической биохимии д.м.н.
С.С.ОсочукС.С.Осочук
2017 г2017 г
http://cholesterol-inform.ru/http://cholesterol-inform.ru/

Основной постулат
молекулярной биологии
ДНК
РНК
БЕЛОК
Cholesterol-inform.ru

Т Р А Н С К Р И П Ц И Я
Д Н К
Р Н К
м Р Н К
П Р О Ц Е С С И Н Г И
Т Р А Н С П О Р Т Р Н К
Т Р А Н С Л Я Ц И Я
Р И Б О С О М А
5 '
5 '
3 '
3 '
С В О Р А Ч И В А Н И Е ,
П Р О Ц Е С С И Н Г И
Т Р А Н С П О Р Т
П О Л И П Е П Т И Д А
Б Е Л О К
Р А С Т У Щ И Й
П Е П Т И Д
т Р Н К
т Р Н К
т Р Н К

CH3
20
Процессинг РНК
 Кэпирование – присоединение по 5/
-концу г-яРНК
7-метилгуанозина через не специфичный для РНК 5/
,
5/
-трифосфатный мостик и метилирование по 2
атому углерода 2-х первых рибоз
полинуклеотидной цепи Функции кэпа :
1.Участие в сплайсинге;
2.Участие в процессинге 3'-конца
мРНК;
3.экспорт мРНК из ядра;
4.защита 5'-конца транскрипта от
экзонуклеаз;
5.участие в инициации
трансляции.
•Полиаденилирование 3/
-конца
транскрипта
Присоединяется около 100-200 остатков аденилата
•Сплайсинг – удаление интронов (участков не несущих информации о строении
белка). Катализируется нуклеопротеидным комплексом сплайсмосомой, в состав которой
входит м-яРНК.
• Редактирование - процесс изменения кодированной информации модификацией
азотистых оснований. (метилирование, аминирование …)

Обратная транскрипция
жизненный цикл вируса

Стадии трансляции
 Активации аминокислот (образование
аминоацил-т-РНК)
 Инициации синтеза полипептидной цепи
 Элонгации
 Терминации
 Посттрансляционной модификации

Некоторые особенности аминоацил-т-
РНК-синтазы
Для каждой аминокислоты существует только 1-на
аминоацил-т-РНК-синтетаза, узнающая только 1-ну
аминокислоту и все типы РНК к которым ее можно
присоединить
Аминоацил-т-РНК-синтетаза имеет 4 центра связывания:
 для аминокислоты
 для т-РНК
 для АТФ
 для воды

Активация и акцептирование
аминокислот
H 3 N C H
O
-
O
C
+
+
-
O P O
O
-
O
P O P O C H 2
O
-
O
-
O O
N
N
H
N
N
N H 2
HO
O HO H
( 1 )
++
O P O C H 2
O
-
O
N
N
H
N
N
N H 2
HO
O HO H
C
O
C HH 3 N [ P 2 O 7 ] 4 -
O
O HO H
C H 2
O
t R N A c c
H
N H 2
N
N
H
N
N
+
O
OO H
C H 2
O
t R N A c c
H
N H 2
N
N
H
N
N
C
C H
+
N H 3
O
R
+
N H 3
C HR
C
O
P
O
C H 2
O H O H
O
O
OO
-
H
N H 2
N
N
H
N
N
+
O
-
P
O
C H 2
O H O H
O
OO
-
H
N H 2
N
N
H
N
N
( 2 )
R
R

 Рибосомы прокариот 80S (30S и 50S)
 Рибосомы эукариот 70S (40S и 60S)
 Предшественник р-РНК эукариот 45S РНК
синтезируется в ядрышке. Далее
расщепляется на 5S, 5,8S и 28S р-РНК.
 5S р-РНК синтезируется отдельно.
 малая субъединица рибосом состоит из
18S р-РНК и 33 белков
 Большая субъединица - 5S, 5,8S, 28S р-
РНК и 49 белков.

Разделение функции между
субъединицами рибосом
• Инициаторные факторы IF1, IF2 ,
IF3 вместе с 30S субъединицей
рибосом, и инициаторной т-РНК
опознают инициаторный кодон
(AUG) на м-РНК
•Удаление факторов IF1 и IF3
позволяет, с затратой энергии ГТФ,
присоединиться 50S субъединице,
при этом отделяется IF2 фактор.

Функциональный комплекс
рибосомы

Транспептидация

Схема трансляции
Инициация. 1. Узнавание стартового кодона (AUG), сопровождается присоединением тРНК
аминоацилированной метионином (М) и сборкой рибосомы из большой и малой субъединиц.
Элонгация. 2. Узнавание текущего кодона соответствующей ему аминоацил-тРНК (комплементарное
взаимодействие кодона мРНК и антикодона тРНК увеличено).
3. Присоединение аминокислоты, принесённой тРНК, к концу растущей полипептидной цепи.
4.Продвижение рибосомы вдоль матрицы, сопровождающееся высвобождением молекулы тРНК.
5. Аминоацилирование высвободившейся молекулы тРНК соответствующей ей аминоацил-тРНК-синтетазой.
6. Присоединение следующей молекулы аминоацил-тРНК, аналогично стадии (2).
7.Движение рибосомы по молекуле мРНК до стоп-кодона (в данном случае UAG).
Терминация. Узнавание рибосомой стоп-кодона сопровождается (8) отсоединением новосинтезированного
белка и в некоторых случаях (9) диссоциацией рибосомы.

Рибосомальный цикл
Схема синтеза рибосом в клетках эукариот.
1. Синтез мРНК рибосомных белков РНК
полимеразой II. 2. Экспорт мРНК из ядра.
3. Узнавание мРНК рибосомой
4.Синтез рибосомных белков.
5.Синтез предшественника рРНК (45S —
предшественник) РНК полимеразой I. 6. Синтез
5S pРНК РНК полимеразой III.
7.Сборка большой рибонуклеопротеидной
частицы, включающей 45S-предшественник,
импортированные из цитоплазмы рибосомные
белки, а также специальные ядрышковые белки
и РНК, принимающие участие в созревании
рибосомных субчастиц.
8.Присоединение 5S рРНК, нарезание
предшественника и отделение малой
рибосомной субчастицы.
9.Дозревание большой субчастицы,
высвобождение ядрышковых белков и РНК.
10.Выход рибосомных субчастиц из ядра.
11. Вовлечение их в трансляцию.

Замечания о точности трансляции
 Гидролитическое высвобождение «неправильной» аминокислоты из
аминоацил-т-РНК аминоацил-т-РНК-синтазой
 EF-Tu-зависимый гидролиз GTP во время выбора соответствующей
аминоацилированной т-РНК. При присоединении правильной
(cognate) т-РНК гидролиз ГТФ в 104 раза выше, чем при
присоединении неправильной (no cognate) т-РНК , что приводит к
преимущественному освобождению комплекса EF-Tu•GDP из
рибосом, содержащих правильные аминоацил-т-РНК в А-участке.
Для реализации этого механизма рибосомы опознают неправильные
антикодон-кодоновые взаимодействия.
 Уменьшение неспецифического связывания аминоациллированных-
т-РНК А участком рибосом и увеличение сродства к Р-участкам
рибосом как проявление некоего механизма повышения точности
сборки белка.
 Модифицирование нуклеотидов в составе т-РНК для обеспечения
возможности прочтения мутантных кодонов (нонсенс-мутаций и
миссенс-мутаций)
(нонсенс-мутации – замена одного нуклеотида в составе кодона, в
результате которой образуется терминирующий кодон, не дающий
возможности синтеза полной молекулы белка,
миссенс-мутации – выпадение нуклеотида с последующим сдвигом рамки
считывания или целых фрагментов нуклеотидной последовательности с
последующей продукцией гибридного белка)

Сопряженная транскрипция-
трансляция

Регуляция формирования
пространственной структуры белка
 Транс-конформация пептидной связи более стабильна и
преобладает во вновь синтезированном полипептиде
 Для образования нативной структуры до 7% пептидных
связей образованных пролином должны изомеризоваться
в цис-конформацию
 Изомеризацию катализирует пептидил-пролил-
цис/транс-изомераза

Регуляция формирования
пространственной структуры белка
 Образование и изомеризация дисульфидных связей в
просвете эндоплазматического ретикулума (инсулин,
рибонуклеазы, иммуноглобулины)
Ускоряя стадии, лимитирующие скорость сворачивания,
ферменты способствуют удержанию белка на правильном пути
приобретения нативной структуры, снижая риск
протеолитической деградации и агрегации лабильных
промежуточных форм.

Шапероны и шаперонины
chaperon - пожилая дама, сопровождающая молодую девушку на
балы и пр., наставник, сопровождающий группу молодежи

Функция: шапероны (состоят из одной - двух полипептидных цепей) -
удерживать частично развернутый белок, способствовать его
переносу в разные субклеточные образования,
шаперонины (сложные олигомерные структуры) - создают условия для
эффективного сворачивания полипептида.
• митохондриальный матрикс и ЭПР
содержат собственные шапероны,
«подхватывающие» пересекающий
мембрану белок и способствующие
его «втягиванию» в митохондрию и
ЭПР.
•Отделение полипептида от
шаперона происходит
после гидролиза связанной с
ним АТФ

Шаперонины
 Наиболее изученные hsp60 митоходрий, а также клеток E. coli,
построены из 14 субъединиц, организованных в два семичленных
кольца, лежащих одно под другим. В центре построенного таким
образом цилиндра имеется полость - канал, в котором и
происходит сворачивание полипептидной цепи
• После входа полипептида в канал
шаперонина, он закрывается ко-
шаперонинином hsp10 (белковое
кольцо, построенное из 7 субъединиц)
предотвращающий преждевременный
выход несформированного белка из
канала шаперонина
•Отделение нативного белка от
шаперонина регулируется
разрушением связанного с ним АТФ.

Посттрансляционная модификация
и ее функциональное предназначение
 Внутримолекулярные перегруппировки в белках
 Йодирование остатков тирозина
 Образование остатков гамма-карбоксиглутаминовой кислоты
 Гликозилирование белков (гликопротеины)
 Фосфорилирование белков (фосфопротеины)
 АДФ-рибозилирование белков
 Образование липидно-белковых комплексов (липопротеины)
 Пренилирование белков
 Ограниченный протеолиз белков
 Процессинг n-концевого района белка
 Ациллирование белков
Значение
 Увеличение полиморфизма белковых молекул для обеспечения
большей палитры белков и выполняемых ими функций
 Регуляция активности белка в соответствиями с изменяющимися
потребностями клетки

ГТФ и его нерасщепляемые аналоги
O
OHOH
CH2 NH2
O
N
NH
H
N
N
OPOPOP
-
O
O
O
-
O
-
O
-
O O
O
OHOH
CH2 NH2
O
N
NH
H
N
N
OPOP
O-
O-
O O
CH2
O-
O
-
O P
O
OHOH
CH2 NH2
O
N
NH
H
N
N
OPOPNP
-
O
O
O-
O-
O-
O OH
O
OHOH
CH2 NH2
O
N
NH
H
N
N
OPOPOP
-
O
S
O-
O-
O-
O O
GTP (γS)
GMP–PNP
GMP–PCP
GTP

•На синтез пептида из
200 а/к затрачивается
около 10 секунд
•Попадание в А-
участок
терминирующего
кодона м-РНК, при
участии факторов RF1
и RF2, RF3 и
EF-G приводит к
терминации
синтеза полипептида
•RF факторы
совместно с EF-
G фактором
способствуют
диссоциации
рибосомального
комплекса и
возможность
повторного
использования Cholesterol-inform.ru

• Неомицин и стрептомицин - связываются с 30S субъединицей
рибосом и изменяет ее конформацию. На стадии инициации
нарушается сборка рибосомы на и-РНК
 Левомицетин (хлорамфеникол) - связывается с 50S
субъединицей рибосом и ингибирует фермент
пептидилтрансферазу. Не образуется пептидная связь между
аминокислотами и прекращается удлинение полипептидной цепи.
 Эритромицин и олеандомицин - блокируют реакцию
транслокации пептидил-т-РНК в Р-участок рибосомы.
 Рифампицин - ингибирует стадию инициации транскрипции,
связываясь с ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Прекращается
синтез и-РНК. Препарат активен также и в отношении вирусов.
эффективны в отношении прокариот и эукариот.
 Пуромицин - связывается с пептидил-т-РНК и вызывает
преждевременное отделение полипептида от рибосомы.
 Актиномицин Д - связывается с остатком дезоксигуанина в
молекуле ДНК и блокирует перемещение РНК-полимеразы по
молекуле ДНК. Прекращается удлинение молекулы РНК.
Антибиотики
эффективны в отношении прокариот:
•Тетрациклин - блокирует связывание аминоацил-т-РНК
с А-участком рибосомы и - элонгацию полипептида.

Эффективны только в отношении эукариот.
 Циклогексимид - прекращает реакцию транслокации на
рибосомах.
 Анизомицин - ингибирует пептидилтрансферазную реакцию на
рибосомах.
Действуют на уровне транскрипции (биосинтез РНК):
 Актиномицин Д.
 Рифампицин.
На различных стадиях трансляции:
 Тетрациклин.
 Стрептомицин и неомицин.
 Левомицетин.
 Эритромицин и олеандомицин.
 Пуромицин.
 Циклогексимид.
 Анизомицин.

Антибиотики действующие на уровне
трансляции

биосинтез белков

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to биосинтез белков

Similar to биосинтез белков (20)

биосинтез белков