Proceso detallado de expresión genética procariótica
Sección 1 ARNm
1. Estructura del ARNm procariótico
2. Estructura del ARNm eucariótico
Sección 2 Código de herencia
Primero, decodificando el código genético
2. Características del código genético
Sección 3 Ribosoma
Estructura del ribosoma y composición
II. Estructura y función del ARNr y proteína ribosómica
(1) Estructura y función del ARNr
(2) Estructura y función de la proteína ribosomal Estructura y función
p>
Sección 4 Mecanismo de síntesis de proteínas
1. Aminoacil-TRNA sintetasa: activación de aminoácidos y síntesis de aminoacil-TRNA.
(1) Activación
(2) Conexión
2. El proceso general de síntesis de proteínas
(1) El comienzo de traducción
(2) Elongación
(3) Terminación
(4) Procesamiento postraduccional
3. Síntesis de proteínas en procariotas.
(1), inicio de la traducción
(2) elongación
1, nuevo aminoacil ARNt está en su lugar
2. formación de enlaces (trans péptido)
3. Translocación de ribosomas.
(3) Terminación
(4) Procesamiento postraduccional de procariotas
1, procesamiento de escisión
2. p>
3. Metilación
4. Fosforilación
(5) Control de traducción de procariotas
Cuarto, verdadera síntesis de proteínas en organismos nucleares
(1), inicio de la traducción
(2) Elongación
1, en su lugar
2. Formación del enlace peptídico (péptido trans)
3. Cambio
(3) Terminación
(4) Procesamiento postraduccional en eucariotas
1. >
2. Glicosilación
3. Hidroxilación
4. Fosforilación
5. p>
7. Formación de enlaces disulfuro
(5) Regulación de la traducción en eucariotas
1. Transporte de ARNm al citoplasma
2. de ARNm
3. Regulación negativa de la traducción.
4. Fosforilación de factores iniciales.
5. Cambio de marco de traducción
5. Transporte dirigido tras la síntesis de proteínas.
(1) Péptido señal: mecanismo de sincronización de traducción y transporte
(2) Mecanismo de translocación postraduccional.
En sexto lugar, las proteínas se pliegan.
Para los genes cuyo producto final es ARN, siempre que se transcriban y procesen después de la transcripción, se completa todo el proceso de expresión génica. Para los genes cuyo producto final es una proteína, el ARNm también debe traducirse a la proteína.
Por lo tanto, la proteína es el producto final de la expresión genética (el producto final de la expresión genética también incluye ARNt, ARNr y otros ARN). El proceso biosintético de la proteína es esencialmente el proceso de expresión genética, incluida la transcripción y la transcripción. traducción. Desde un punto de vista químico, la síntesis de proteínas es la polimerización de 20 ácidos básicos en polipéptidos en un orden específico, que se pliegan hasta el estado de conformación activo final según un determinado mecanismo de plegado. Entonces, tenemos que preguntarnos, ¿quién determina directamente la secuencia de aminoácidos de la síntesis de proteínas en los organismos y, en última instancia, domina su estructura y función avanzadas? ARNm.
Según el principio central, la secuencia de bases específicas A, T, G y C del ADN es como una cadena de códigos (llamado código genético). Primero, mediante la transcripción, las secuencias de bases A, T, G y C del ADN se copian en las secuencias A, U, G y C del ARNm en estricta conformidad con el principio de emparejamiento de bases. Luego, el ARNm sirve directamente como base. plantilla para la síntesis de proteínas y la secuencia del ARNm A, U, G y C se convierten en la secuencia de aminoácidos de la proteína.
Así que hay dos preguntas clave en el proceso de traducción: (1) ¿Cómo determina el código genético (secuencia de bases) la secuencia de aminoácidos? En otras palabras, ¿qué secuencia de bases determina qué secuencia de aminoácidos? (2) ¿Qué método o mecanismo se utiliza para realizar la conversión de una secuencia de bases a una secuencia de aminoácidos? Debido a que los aminoácidos no pueden aparearse con bases, es obvio que una secuencia de bases no puede convertirse directamente en una secuencia de aminoácidos tan simplemente como la transcripción, sino que debe lograrse a través de la intermediación de una molécula intermedia (también llamada molécula conectora), y esto molécula conectora Debe ser capaz de reconocer tanto la secuencia de bases como su secuencia de aminoácidos determinada. Este conector es la molécula de ARNt.
Cabe señalar que la síntesis de proteínas es un proceso complejo que incluye la traducción, el procesamiento postraduccional, el transporte direccional y el correcto plegamiento. Hasta el momento, muchos aspectos importantes están todavía en estudio.
La síntesis de proteínas eucariotas requiere la cooperación de más de 300 macromoléculas biológicas: ARN ribosómico y proteínas de unión, diversas enzimas, diversos ARNt, enzimas de procesamiento y modificación, etc.
Sitio de síntesis de proteínas: inyecta varias etiquetas a.a en ratas, extrae el hígado en diferentes momentos, homogeneiza y centrifuga para separar varios orgánulos subcelulares, analiza la distribución de proteínas radiactivas y confirma que la síntesis de proteínas se realiza en el ribosoma. llevado a cabo en.
Primero comprenda el ARNm, el código genético y los ribosomas, y luego estudie más a fondo el proceso detallado de síntesis de proteínas.
Sección 1: ARNm
El concepto de ARNm fue propuesto por primera vez por F.Jacob y J.Monod1965. En ese momento, se sabía que el ADN, el portador de la información genética que codifica las proteínas, estaba en el núcleo y la síntesis de proteínas se realizaba en el citoplasma, por lo que se especuló que debería haber un mensajero intermedio sintetizado en el núcleo y portador de la genética. información al citoplasma para guiar la síntesis de proteínas. Más tarde, después de experimentos de muchos científicos, se descubrió un tercer tipo de ARN además del ARNr y el ARNt. El ARNm tiene una vida media corta, es inestable y se hidroliza rápidamente una vez que completa su misión.
Las estructuras del ARNm de procarióticos y eucariotas son muy diferentes, especialmente en el extremo 5’.
1. Estructura del ARNm procariótico
(1) Secuencia 5'SD
P404-P405
En el codón de inicio AUG En 9-13 nucleótidos aguas arriba, hay una secuencia homóloga de 3-9 nucleótidos * * rica en purinas que puede emparejarse con el ARNr ribosómico 16S, generalmente AGGA. Esta secuencia se denomina secuencia SD. Es complementaria a una secuencia rica en pirimidina GAUCACCUCCUUA-OH (denominada secuencia anti-SD) en el extremo 3' del ARNr 16S en la subunidad ribosómica, formando un enlace de hidrógeno. Por tanto, el ARNt inicial unido a la subunidad 30S puede localizarse correctamente en el codón de inicio AUG del ARNm.
(2) Moléculas de ARNm procarióticas, muchas de las cuales son policistrónicas.
En la traducción, cada gen tiene su propia secuencia SD, codón de inicio y codón de parada, que controlan el inicio y el final de su síntesis respectivamente, es decir, la traducción de cada gen es relativamente independiente. Por ejemplo, en Escherichia coli, un ARNm de 7000b codifica cinco enzimas relacionadas con la síntesis de Trp.
2. La estructura del ARNm eucariota
(1) El ARNm eucariota 5' tiene una estructura hat m7GpppN en el extremo 5' y no tiene secuencia SD.
La estructura del sombrero puede mejorar la eficiencia de la traducción. Si la distancia entre el AUG inicial y la estructura del sombrero es demasiado cercana (menos de 12 nucleótidos), el AUG no se puede utilizar de manera eficiente y la traducción comenzará aguas abajo del AUG apropiado. Cuando la distancia está entre 17 y 80 nucleótidos, la eficiencia de la traducción in vitro es proporcional a la distancia.
(2) El ARNm eucariota suele ser monocistrónico.
El ARNm eucariota tiene la "primera regla AUG", es decir, cuando hay varios AUG en el extremo 5', sólo uno de ellos es el punto de inicio de la traducción del marco de lectura abierto principal. El AUG inicial tiene dos características:
(1) El -3 aguas arriba del AUG suele ser purina, especialmente a
(El +4 detrás del AUG suele ser g.
p>
Entre las secuencias adyacentes del AUG inicial, ANNAUGGN tiene la frecuencia más alta. Si -3 no es a, +4 debe ser g. Sin esta regla, AUG no tiene función de inicio. Acerca del descubrimiento de ARNm y para obtener detalles de confirmación, consulte P391
Sección 2 Código genético
Ya sabemos que la secuencia de aminoácidos en un polipéptido está determinada en última instancia por la secuencia de nucleótidos en. ADN La secuencia de nucleótidos en el ARNm determina directamente la secuencia de aminoácidos en el polipéptido. Tanto el ADN como el ARNm están compuestos por cuatro tipos de nucleótidos. Hay 20 tipos de aminoácidos que forman un polipéptido. Codificar un aminoácido para hacer frente a esta situación es fácil de calcular matemáticamente. Si cada dos nucleótidos codifica 1 aminoácido, entonces cuatro nucleótidos solo codifican 16, lo que obviamente es imposible si hay 64 métodos de codificación para 1 nucleótido. es ideal si hay 256 para 4 pares, es demasiado complicado. Recuerde siempre que el organismo es un sistema ideal. A continuación, veamos cómo se descifra el código genético. decodificación del código genético.
En términos de decodificación del código genético, los científicos estadounidenses M.W. Nirenberg y otros han hecho importantes contribuciones. Por su contribución, ganó el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1968.
Ya en 1961, M.W. Nirenberg y otros agregaron plantilla poli(U) y 20 aminoácidos marcados al sistema libre de células de E. coli y lo obtuvieron después de la incubación, así es. Se especuló que UUU codifica phe Usando el mismo método, obtenemos codificación CCC pro, codificación GGG lys y codificación AAA lys.
Si usas poli(UC), obtendrás poli-Ser-Leu-. Ser-Leu, y supongamos que UCU codifica Ser y CUC codifica Leu, porque poli(UC) tiene dos lecturas: UCU-CUC y CUC-UCU
De esta manera, se decodifican los 64 conjuntos de codones. en 1965, como se muestra en la Tabla P394.
2 Características del código genético
Entre estos 64 codones, 61 codifican aminoácidos no codificantes que terminan la síntesis de la cadena peptídica. , llamados codones de parada son UAG, UAA y UGA, y el codón AUG (que codifica Met) también se llama codón de inicio:
Codón: El codón compuesto por tres nucleótidos adyacentes en el ARNm representa un amino. ácido en la síntesis de la cadena peptídica o la señal de inicio y terminación de la síntesis
(1) Direccionalidad: de 5' a cadena peptídica
(2). Conectividad
Todos los codones que codifican la cadena peptídica están dispuestos linealmente uno tras otro, sin solapamiento ni espaciado entre codones. Desde el codón de inicio hasta el codón de parada, se forma un marco de lectura completo (excluyendo el terminador), también llamado marco de lectura abierto (ORF). Luego, si se inserta o elimina una base en el marco de lectura, se producirá un error de desplazamiento de marco (llamado desplazamiento de marco) en lecturas posteriores.
Cabe señalar que dos genes o dos ORF pueden superponerse parcialmente (* * * secuencia parcial).
(3) Degeneración
El fenómeno de que varios codones codifiquen para un aminoácido se llama degeneración de codones.
Si GGN (GGA, GGU, GGG, GGC) codifican Gly, entonces estos cuatro codones se denominan código degenerado de Gly. Sólo Met y Trp no tienen cifrados degradados. En términos generales, la degeneración de codones sólo afecta a la tercera base.
Pregunta: ¿Cuál es el significado biológico de la degeneración?
1. Puede reducir las consecuencias catastróficas causadas por mutaciones del código genético.
Imagínate que si solo hay un codón para cada aminoácido, entonces los 44 codones restantes son terminadores. Si se produce una mutación de un solo punto de base en el codón de cualquier aminoácido, es probable que conduzca a la terminación prematura de la síntesis de la cadena peptídica. Por ejemplo, GUU codifica Ala. Debido a la degeneración, no importa en qué se convierta la tercera U, todavía codifica Ala.
b. Permite un mayor espacio para cambios en la composición de bases del ADN manteniendo la secuencia de aminoácidos del polipéptido sin cambios (básicamente el mismo significado que el anterior).
(4) Swing
El emparejamiento de la tercera base en el codón y la primera base en el anticodón a veces no sigue necesariamente los principios A-U y G-C, ni tampoco sigue necesariamente los principios A-U y G-C, es decir, sólo el primer y segundo par de bases del codón son estrictos, y el tercer par de bases es menos estricto. Crick llamó a esta situación emparejamiento oscilante, y algunas personas la llaman emparejamiento oscilante o emparejamiento inestable. Aparentemente, la tercera posición del codón y la primera posición del anticodón son sitios de oscilación.
Específicamente, la G en la primera posición del anticodón puede emparejarse con la C y la U en la tercera posición del codón, y la U puede emparejarse con A y G. Además, a menudo existe una rara El anticodón I puede emparejarse con U, C y A del codón, lo que hace que este tipo de anticodón sea más capaz de leer. Consulte la tabla P396.
P: ¿Cuántos tipos de ARNt hay en las células?
Cuando se descifró el código genético, dado que había 61 codones que codificaban aminoácidos, la gente predijo que habría 61 codones en las células, pero de hecho, la mayoría de las células sólo tenían unos 50 codones. Crick propuso la hipótesis del swing para explicar razonablemente esta situación.
Según la oscilación y los 61 codones, después de un cálculo cuidadoso, se necesitan al menos 31 ARNt y 1 ARNt inicial para traducir 61 codones, * * * se requieren 32 especies. Sin embargo, en los cloroplastos y las mitocondrias, hay aproximadamente 30 ARNt en los cloroplastos y sólo 24 en las mitocondrias debido a los pocos codones utilizados en el genoma.
(5) Universalidad: Los codones son casi completamente universales entre diferentes especies.
Actualmente, de la columna sólo se han encontrado mitocondrias y cloroplastos, lo que también es un requisito previo para el progreso de los transgénicos en pleno desarrollo. Pero es importante señalar que diferentes organismos tienden a preferir ciertos codones.
Sección 3 Ribosomas
Los ribosomas, también conocidos como nucleosomas, son donde se sintetizan las proteínas: etiquetar varias A, inyectarlas en ratas, extraer el hígado en diferentes momentos y homogeneizar. separó centrífugamente varios orgánulos subcelulares, analizó la distribución de proteínas radiactivas y demostró que las proteínas se sintetizan en los ribosomas. Para las células eucariotas, los ribosomas se dividen en ribosomas libres (sintetizan proteínas citoplasmáticas) y ribosomas del retículo endoplásmico (sintetizan proteínas secretadas y proteínas de orgánulos) según su ubicación en el citoplasma.
Ya sea una célula procariota o una célula eucariota, un ARNm puede ser leído por varios ribosomas al mismo tiempo. Múltiples ribosomas que combinan y traducen el mismo ARNm al mismo tiempo se denominan polirribosomas.
Estructura y composición de los ribosomas
Los ribosomas son enormes complejos compuestos por ácido ribonucleico (llamado ácido nucleico ribosómico, ARNr) y decenas de moléculas proteicas (proteínas ribosomales). La estructura de los ribosomas está altamente conservada en diferentes tipos de organismos. Aunque las estructuras primarias del ARNr y las proteínas ribosómicas son diferentes, sus estructuras terciarias son sorprendentemente similares.
Hay dos sitios importantes en la subunidad grande del ribosoma: el sitio P es un sitio que se une al grupo peptidilo del peptidil ARNt, y el sitio A es un sitio que se une al grupo aminoacilo del aminoacil ARNt .
Cada ribosoma está compuesto por dos subunidades, grande y pequeña, y cada subunidad tiene sus propias moléculas de ARNr y proteínas diferentes, como se muestra en la tabla P307.
2. La estructura y función del ARNr y las proteínas ribosómicas
(1) La estructura y función del ARNr
Estructura: Hay una gran cantidad de tallos. bucles (horquillas) ), que es compleja y puede ser el esqueleto de acero del ribosoma.
Función:
(1) Plataforma de construcción de síntesis de proteínas (esqueleto)
(2) La actividad transferasa que cataliza la formación de enlaces peptídicos existe en 23SrRNA.
Alguien eliminó cuidadosamente los componentes proteicos de los ribosomas bacterianos para mantener la integridad relativa del ARNr y descubrió que la síntesis de proteínas aún puede continuar.
(3) Participa en la unión de ARNt y ARNm.
Es posible que el ARNm primero reconozca y se una a una secuencia específica de ARNr, y luego el ARNt la reconozca y la fije en una parte específica del ARNr, con su anticodón emparejado con el codón del ARNm. Se sabe que existe una secuencia en 16SrRNA que se une a la secuencia SD en el ARNm procariótico.
(4) Desempeña un papel importante en la agregación de subunidades grandes y pequeñas.
(5) Desempeña un papel importante en la corrección y regulación de la traducción (como factores regulatorios vinculantes).
En general, la molécula de ARN parece ser el centro activo de todo el ribosoma.
(2) Estructura y función de las proteínas ribosómicas
Estructura: la mayoría de las proteínas ribosómicas son fibrosas (pueden desempeñar un papel en el esqueleto) y algunas son esféricas (pueden desempeñar un papel biológico). role) ).
Función:
(1) Mantener la estructura de los ribosomas.
(2) Nuevo descubrimiento: algunas proteínas ribosómicas tienen nudos de ADN (módulo Heilix-turn-Heilix); También existen algunas proteínas ribosómicas eucariotas con funciones de reparación del ADN.
Pregunta:
Dado que las proteínas se sintetizan en los ribosomas, ¿cómo se sintetizan los componentes proteicos en el primer ribosoma? ¿Cómo apareció el primer ribosoma?
¿Qué fue primero, el ADN o las proteínas?
La mayoría de los científicos apoyan cada vez más la teoría del origen del ARN. Dado que los ribosomas contienen proteínas y ARN, una comprensión profunda de la estructura, función y origen de los ribosomas puede arrojar luz sobre el origen y la evolución de la vida.
Teoría del origen del ARN:
Las moléculas de ARN aparecieron en las primeras células vivas y tienen la doble característica de almacenamiento de información y evolución biológica, es decir, no sólo pueden autorreplicarse. , también puede catalizar algunas reacciones bioquímicas iniciales. Posteriormente, con la evolución de las células vivas, el ADN surgió gradualmente y se convirtió en una molécula más estable para almacenar información genética.
Sección 4 Mecanismo de síntesis de proteínas
Los eucariotas y los procariotas tienen muchas similitudes en la síntesis de proteínas. Entonces, primero aprendemos el proceso general de síntesis de proteínas y luego observamos los procesos específicos de síntesis de proteínas procarióticas y eucariotas, respectivamente.
Los aminoácidos libres deben activarse para obtener energía adicional antes de poder incorporarse a la cadena peptídica. Cada aminoácido libre primero debe conectarse a un ARNt específico con la ayuda de una aminoacil-ARNt sintetasa específica (algunos la llaman LOAD), y luego el ARNt se encarga de llevarlo a un sitio específico (sitio A) en el ribosoma y agregándolo al extremo C de la cadena peptídica que se está sintetizando. Este proceso de formación de aminoácidos libres a aminoacil ARNt no es solo el proceso de activación de los aminoácidos, sino también el paso de la síntesis o extensión de la cadena peptídica. Veamos cómo se realiza este proceso.
1. Aminoacil-tRNA sintetasa: activación de aminoácidos y síntesis de aminoacil-tRNA.
La activación del ácido alcalino y la síntesis de aminoacil-tRNA es el primer paso en la biosíntesis de proteínas, catalizada por la aminoacil-tRNA sintetasa. La amino-tRNA sintetasa reconoce aminoácidos y tRNA.
(1) Activación
En presencia de Mg2+, la aminoacil-ARNt sintetasa primero reconoce y se une al aminoácido ligando específico, y luego el grupo carboxilo del aminoácido interactúa con el El ATP reacciona para formar un complejo de alta energía de tipo anhídrido (complejo intermedio aminoacil-AMP). El complejo intermedio se une temporalmente a la enzima.
Aminoácido + ATP aminoacil AMP-enzima + PPI
(2) Conexión
Debido a que hay un sitio de reconocimiento de ARNt específico en la aminoacil-ARNt sintetasa, De modo que el ARNt libre específico reconocerá y se unirá al sitio activo del complejo aminoacilAMP-enzima. En este momento, el aminoácido se transferirá al terminal 3 del ARNt y su grupo carboxilo formará un enlace éster aminoacílico con el -OH libre en el terminal 3 del ARNt, formando así aminoacil-ARNt, que también es un compuesto de alta energía con suficiente energía para formar enlaces peptídicos.
Debido a que el aminoacil-ARNt tiene menos energía que el aminoacilAMP, este proceso puede ser espontáneo.
AminoacilAMP-AminoaciltARN+AMP+Enzima
Una vez que el aminoácido y el ARNt forman aminoaciltARN, el destino posterior lo determina el ARNt. El ARNt utiliza su propio anticodón para reconocer el codón en el ARNm, llevando así el aminoácido a una determinada posición en la cadena peptídica. El aminoácido correcto se puede mezclar en la posición de la cadena peptídica correspondiente a cada codón.
Conclusión:
(1) La activación de aminoácidos y la síntesis de aminoacil-tRNA son los primeros pasos en la biosíntesis de proteínas. Antes de incorporarse a la cadena peptídica, cada aminoácido se activa primero y se une a un ARNt específico. Tanto la activación como el enlace se producen en el grupo carboxilo del aminoácido.
(2) El ARNt transportador reconoce el codón del ARNm a través de su propio anticodón y envía el aminoácido que transporta a una determinada posición en la cadena peptídica.
(3) La información genética se traduce mediante el emparejamiento de bases entre codones del ARNm y anticodones del ARNt.
Amino-ARNt sintetasa:
Cada aminoácido tiene al menos una aminoacil-ARNt sintetasa específica, que puede reconocer aminoácidos y ARNt, conectando así el aminoácido específico con el ARNt correspondiente. . Algunas personas también llaman a la función de reconocimiento bidireccional de la aminoacil tRNA sintetasa el segundo código genético.
Las diferentes aminoacil-ARNt sintetasas varían mucho en peso molecular, secuencia de aminoácidos y composición de subunidades. ¿Cómo reconoce los aminoácidos? Todavía no estoy seguro. Algunos aminoácidos son fáciles de identificar debido a sus características estructurales, como diferentes tamaños (Trp y Gly) y diferentes cargas positivas y negativas (lys, asp), mientras que algunos aminoácidos tienen estructuras muy similares, como Ile y Val, que sólo difieren en un grupo metilo. Aun así, la trnaire sintasa se reconoce correctamente, pero a veces la Val-trnaire se forma incorrectamente. Sin embargo, cada aminoacil tRNA sintetasa tiene un sitio de calibración. Debido a su tamaño, solo Val-trnaire puede unirse al sitio de calibración, y la sintetasa luego hidrolizará Val del trnaire.
La amino-ARNt sintetasa también puede reconocer y unirse correctamente al ARNt. Para algunas enzimas, el anticodón del ARNt es una característica de reconocimiento. Además, el tallo aceptor del ARNt es también su característica de reconocimiento.
Genes de mutación y corrección de moléculas de ARNt
Se puede decir que el ARNt es un conector universal:
(1) Aminoacil ARNt sintetasa (enlazador sintasa) Reconocimiento sitio
(2) Sitio portador de aminoácidos (aminoácido conector, carga) en el CCA de 3 terminales
(3) Sitio de reconocimiento del ribosoma (transporta aminoácidos al destino)
(4) Sitio del anticodón (ARNm enlazador, detección y descarga)
Mutación homóloga: Los organismos mutados en ocasiones recuperan sus características originales, lo que se produce a través de cambios químicos en el material genético mutado. Este cambio restaura el material genético a un estado funcional y recupera el fenotipo original. Este proceso se llama reversión, y el organismo que se está invirtiendo se llama reversión.
Existen muchas causas de reversión, una de las cuales es causada por una mutación en su gen, que se denomina mutación de corrección genética. La mayoría de las mutaciones positivas ocurren en genes de ARNt.
Ejemplo: Mutación de corrección intergénica
Dibujo
Cuando aparece una molécula de ARNt mutada, debe haber un ARNt que pueda reconocer codones normales.
2. El proceso general de síntesis de proteínas
El proceso general de síntesis de proteínas se muestra en la Figura 18.3.
Se puede dividir en tres etapas: iniciación, expansión y terminación, en las que intervienen respectivamente diferentes factores de iniciación, factores de expansión y factores de terminación (factores de liberación).
(1), el comienzo de la traducción
(1) La subunidad pequeña se une al ARNm.
(2) El aminoacil ARNt inicial ingresa al sitio P y su base anticodón se empareja con el codón de inicio AUG en el ARNm.
(3) La subunidad grande y la subunidad pequeña se combinan para formar un complejo inicial.
(2)Extensión
Dirección: ARNm 5/ 3/
Péptido naciente: No aplicable/
(1) Posición: El segundo aminoacil-ARNt ingresa al sitio A (sitio amino) del ribosoma a través del emparejamiento codón-anticodón.
(2) Transpeptidación: bajo la acción de la peptidil transferasa en la subunidad grande, el grupo A-amino nucleofílico del aminoácido en la posición A ataca al grupo carboxilo del aminoácido en la posición P para formar una enlace peptídico. Como resultado, ambos aminoácidos se unen al ARNt en la posición A, lo que se denomina transpeptidación. En este momento, el ARNt descargado en el sitio P abandona el ribosoma.
(3) Translocación (también llamada translocación): el ribosoma mueve 1 posición de codón a lo largo del ARNm, el ARNt que lleva la cadena peptídica se transloca al sitio P y el sitio A queda vacante para aceptar el siguiente. aminoácido.
(3) Terminación
Debido a que el codón de parada no puede unirse a ningún aminoacil ARNt, el factor de terminación (también llamado factor de liberación) de la síntesis de la cadena peptídica reconoce y se une al codón de parada, y luego el péptido La función de esterificación de la transferasa se convierte en una función de hidrólisis, comenzando desde el ARNt del sitio p para hidrolizar la cadena peptídica, el ribosoma libera el ARNm y lo descompone en subunidades grandes y pequeñas, y se completa la traducción.
Durante el proceso de traducción, además de las subunidades grandes y pequeñas del ribosoma, también se requieren ARNm y aminoacil-ARNt, GTP y muchos cofactores proteicos. Algunos de estos cofactores actúan catalíticamente, mientras que otros funcionan cambiando y estabilizando conformaciones.
(4) Procesamiento postraduccional
Ya sean procariotas o eucariotas, algunas cadenas peptídicas se pueden plegar directamente en la forma activa final después de la traducción sin procesamiento ni modificación. Pero lo que sucede a menudo es que la nueva cadena peptídica necesita ser procesada y modificada (lo que se denomina procesamiento o modificación postraduccional), lo que incluye: (1) cortar algunos segmentos peptídicos (proteasas), (2) agregar cadenas laterales a aminoácidos específicos. residuos Agregue algunos grupos (* * *modificación de valencia), (.
El procesamiento posterior a la traducción tiene dos propósitos:
(1) Requisitos funcionales
( 2 ) La necesidad de transporte direccional (esto es particularmente complejo en eucariotas, donde las proteínas sintetizadas deben ser transportadas al citoplasma, membrana plasmática y diversos orgánulos como cloroplastos, mitocondrias, lisosomas y peroxisomas
Aunque procariotas y eucariotas tienen muchos). similitudes en la síntesis de proteínas, también existen diferencias, que son la base de algunas aplicaciones terapéuticas y de investigación de antibióticos
Tabla 18.2 Proteínas inhibidoras selectivas de antibióticos sintetizadas en China
Acción antibiótica<. /p>
El cloranfenicol se une a la subunidad 50S e inhibe la peptidasa procariótica.
La cicloheximida inhibe la actividad de la peptidil transferasa eucariota.
La eritromicina inhibe el alargamiento de las cadenas peptídicas procarióticas.
La unión de la estreptomicina y la kanamicina a la subunidad 30S procariota provoca que los errores de lectura provoquen cambios en la estructura primaria del polipéptido sintetizado.
La tetraciclina se une a la subunidad 30S e interfiere con la unión del aminoacil-. ARNt.
3. Síntesis de proteínas procarióticas
p>Los procariotas (E. coli) pueden traducir 20 aminoácidos por segundo, lo cual es mucho más rápido que los eucariotas, mientras que los eucariotas solo pueden traducir alrededor de unos. 50 aminoácidos por minuto.
(一), el comienzo de la traducción
(Figura 18.5)
La traducción comienza con la formación del complejo inicial. En procariotas, este proceso requiere tres factores iniciales: IF1, IF2 e IF3 (La función de IF1 no está clara).
(1) IF3 se une primero a la subunidad 30S para evitar que se una prematuramente a la 50S. subunidad.
(2) ARNm y subunidad 30S. Unión de bases.
Hay una región corta (aproximadamente 10 pb) rica en purinas aguas arriba del codón de inicio en el ARNm procariótico. llamada secuencia SD, que puede ser complementaria al extremo 3 del ARNr 16S en el emparejamiento de la subunidad 30S (secuencia anti-SD). Es a través de la combinación de emparejamiento de su secuencia SD y el ARNr 16S que el ARNm se localiza en el. ribosoma codón, y la traducción de cada gen es relativamente independiente
(3)IF2 y fMet-tRNAfmet se unen a la subunidad 30S.
IF2 es una proteína de unión a GTP que se une primero a la subunidad 30S y promueve la unión del codón del aminoacil ARNt inicial al sitio AUG en el ARNm. El aminoacil tRNA original en procariotas era el tRNA de N-formilmetionina (fMet tRNAfmet).
(4) La subunidad grande 50S se combina con la subunidad pequeña 30S para formar el complejo inicial.
La energía liberada cuando el GTP se hidroliza en GDP provoca cambios conformacionales en la subunidad 30S. La subunidad 50S se combina con la subunidad 30S y libera IF2 e IF3 al mismo tiempo.
Por tanto, el complejo inicial de síntesis de cadenas peptídicas en procariotas está formado por ARNm, ribosomas 70S y fMet-ARNtfMet.
(2) Extensión
La extensión de la cadena peptídica se divide en tres pasos: (1) el nuevo aminoacil ARNt ingresa al sitio A del ribosoma (2) formación del enlace peptídico (péptido trans); ); (3) Translocación de ribosomas (translocación). Estos tres pasos constituyen el ciclo de elongación de la cadena peptídica.
1, el nuevo aminoacil tRNA está en su lugar
Figura 18.6
Primero, antes de ingresar al sitio A, el nuevo aminoacil tRNA debe interactuar con el factor de elongación Unión eftu-GTP. El factor de elongación ef-tu es una proteína de unión a GTP implicada en la localización del aminoacilARN. Una vez que el aminoacilARN está en su lugar, EF-Tu-GTP se hidroliza y el ribosoma libera EF-Tu-GDP. Con la ayuda del segundo factor de elongación EF-TS, EF-Tu-GDP libera GDP y lo recombina con una molécula de GTP para regenerar EF-Tu-GTP.
2. Formación de enlaces peptídicos (péptido trans)
Los enlaces peptídicos se forman bajo la catálisis de la peptidil transferasa. Ahora se cree que la transferencia de peptidilo existe en la enzima 23S de la subunidad 50S. actividad. La energía que impulsa la formación del enlace peptídico la proporciona el enlace éster peptídico de alta energía entre el aminoácido de la posición P y su ARNt. Una vez formado el nuevo enlace peptídico, el ARNt descargado en la posición P abandona el ribosoma.
3.Translocación de ribosomas.
La translocación requiere la participación de otra proteína de unión a GTP, la EF-G (factor de elongación G, también conocida como translocasa). Ahora se cree que la energía liberada cuando el GTP se hidroliza a GDP promueve cambios en la conformación del ribosoma, lo que hace que el peptidil tRNA se mueva del sitio A al sitio p, con el sitio A desocupado esperando recibir el siguiente aminoacil tRNA.
Ef-tu: proteína motora.
Un complejo de múltiples subunidades (como los ribosomas) es como una máquina bioquímica. Consta de varias partes de trabajo que interactúan. El trabajo mecánico es el producto de la fuerza y la distancia. El diseño de cada máquina bioquímica puede garantizar con mucha precisión la cantidad de fuerza ejercida, el tamaño y la dirección del movimiento producido y, en última instancia, completar un trabajo específico. Esta fuerza suele ser proporcionada por proteínas de unión a nucleótidos llamadas NTPae, que son esencialmente dineínas (o transductores mecanoquímicos). El cambio conformacional de NTP (ATP y GTP) causado por la hidrólisis hace que las moléculas conectadas experimenten cambios conformacionales en la dirección deseada. Este cambio conformacional impulsado por la hidrólisis de NTP se localiza principalmente en una unidad estructural fija (llamada interruptor). EF-TU es una proteína motora de unión a GTP ampliamente estudiada.
EF-TU tiene tres dominios estructurales. El dominio 1 contiene un sitio de unión a GTP y dos regiones de cambio el dominio 2 está conectado al dominio 1 a través de un péptido blando. En el estado activo de unión a GTP (EF-Tu-GTP), EF-Tu tiene un sitio de unión aa-tRNA. La estructura general del aa-tRNA combinado con EF-Tu-GTP se denomina complejo ternario.
Los tres dominios de EF-Tu están implicados en la unión del ARNt. Varios residuos de aminoácidos en el dominio 3 interactúan con el bucle TφC del ARNt. El anticodón del aa-tRNA sobresale del complejo ternario e interactúa con el codón del mRNA.
En la síntesis de proteínas, EF-Tu-GDP (estado inactivo) interactúa con EF-T para liberar GDP, y luego el sitio de unión a GTP del dominio 1 se une a una molécula de GTP, cambiando la conformación del dominio 1. de las dos regiones de cambio hace que el dominio 1 esté cerca del dominio 2, formando hendiduras de unión de 1 AA-tRNA. Una vez que el aa-tRNA se integra en el sitio de la fractura,
Referencia:
El material didáctico de mi profesor.