Transkription och translation
= Översättning av bassekvensen till
aminosyrasekvens
OBS!
Grova drag för prokaryota system! Mycket mer
komplicerat i eukaryota system!
RNA:
Tre huvudtyper:
• tRNA
transfer RNA
• rRNA
ribosomalt RNA
• mRNA
messenger RNA
Alla tre är involverade vid proteinsyntesen:
DNA------------> mRNA------------> Protein
Transkription
Translation
rRNA
tRNA
Funktioner hos RNA:
rRNA: Bygger tillsammans med proteiner
upp RIBOSOMER. På ribosomerna
sker proteinsyntesen.
tRNA: Hämtar aminosyror i cytosolen och
bär dem till ribosomen. Ser till att
rätt aminosyra hamnar på rätt plats i
den växande polypeptidkedjan.
mRNA: Utgör mall för proteinsyntesen.
mRNA bildas genom avskrivning av
DNA-sekvensen.
Strukturen hos RNA:
tRNA: Minsta typen av RNA, ca 80 nukleotider.
Intramolekylära vätebindningar gör att tRNAmolekylen blir klöverformad.
Tredimensionellt viker sig sedan tRNA så den
blir L-formad.
Aminosyran som hämtas i cytosolen och transporteras till ribosomen binds till 3’-änden av
tRNA-molekylen. I antikodon-loopen finns tre
kvävebaser som basparar med mRNA och svarar
för att aminosyrorna kommer i rätt ordning i
proteinet.
rRNA: Stora molekyler som tillsammans med
proteiner bygger upp ribosomer. Ribosomerna
består av en mindre och en större subenhet.
mRNA: Bassekvensen i mRNA specificerar
aminosyrasekvensen i ett protein.
mRNA bildas när protein ska syntetiseras och
bryts sedan snabbt ner för att nukleotiderna ska
kunna återanvändas och för att cellen ska
kunna kontrollera när ett visst protein syntetiseras.
Bassekvensen i mRNA erhålls genom
transkription (avskrivning) av bassekvensen i
DNA.
Transkriptionen:
Transkriptionen katalyseras av RNApolymeras, ett enzym som kopplar samman
ribosnukleotider i riktning 5’ 3’.
Mekanismen liknar DNA-polymerasets
mekanism:
• Syntetiserar ny kedja 5’ 3’.
• 3’-OH gör nukleofil attack på innersta
fosfaten i trifosfatnukleotiden varvid
pyrofosfat lämnar.
• Tar instruktioner från en DNA-mall.
Skillnader i funktion mellan DNA- resp. RNApolymeras:
• RNA-polymeraset behöver ingen primer.
• RNA-polymeraset saknar nukleasaktivitet.
Gör inte lika mycket om det blir fel!!!
Transkriptionen startar vid s k promoterregioner. Dessa regioner är AT-rika:
• -35-regionen
• Pribnow-boxen
Transkriptionen pågår sedan tills en
termineringssignal nås.
Terminering:
När en viss sekvens skrivits av viks RNA:t till
en hårnålsloop som följs av flera U.
Ihopvikningen baseras på basparning. RNApolymeraset känner av veckningen och
aktiviteten avstannar.
När det gäller vissa gener krävs dock ytterligare en faktor för att avsluta transkriptionen,
ett protein som kallas rho.
Rho känner igen ytterligare sekvenser i det
nysyntetiserade transkriptet, binder till RNA:t
och detta i sin tur leder till att RNA-polymeraset lossnar.
Notera;
I båda fallen ovan så är det signaler i det
nysyntetiserade RNA:t som känns igen och inte
signaler i DNA:t!
Translationen:
Bassekvensen i mRNA överförs till aminosyrasekvens.
mRNA-sekvensen kan översättas till
aminosyrasekvens via den s k GENETISKA
KODEN.
Varje aminosyra motsvaras av en eller flera
bastripletter. De tre baserna kallas med ett ord
för ett kodon.
4 baser kan kombineras och ge 43=64 olika
tripletter.
61 av dessa kodar för aminosyror medan 3
koder är STOPP-koder: UAG, UGA, UAA.
20 aminosyror – 61 koder: Flera aminosyror
har flera koder ⇒ genetiska koden är
degenererad.
Uppgifter:
Ange vad följande kodoner motsvarar för
aminosyror:
• AAG
• CCU
• GAG
• UCC
Ange alla koder för:
• asparagin
• serin
Notera;
De olika koderna för en aminosyra liknar
varandra vilket minskar risken för allvarliga
effekter av mutationer.
Translationen stegvis:
1. Aktivering av aminosyran – koppling till
tRNA via aminoacyl-tRNAsyntetas. Energi
krävs.
Aminosyran kopplas till tRNA:ts 3’-ände:
En viss tRNA kan bara binda en viss aminosyra och aminoacyl-tRNAsyntetaset kontrollerar noggrant att antikodonet på tRNAmolekylen stämmer med aminosyran innan
aminosyran kopplas på.
Ex. tRNA som bär tryptofan, Trp:
mRNA
5’ UGG 3’
tRNA
3’ ACC 5’ Skall skrivas 5’ 3’!
⇒ Antikoden är 5’ CCA 3’
Uppgift:
Ange antikoden för en tRNA som bär
metionin.
2. Initiering av polypeptidsynten
Syntesriktning N C
OBS! Beskrivning av prokaryot system – mer
komplicerat i eukaryoter!
Peptidkedjan börjar alltid med formylmetionin, fMet:
Metionin har koden AUG vilket alltså också
fungerar som START-kod.
Start-AUG märks ut genom att det finns en
purinrik sekvens i mRNA:t, SHINEDALGARNO-sekvensen, som föregår ett
start-AUG och skiljer det från övriga AUG.
När fMet bundit till mRNA binder
komplexet till den mindre ribosomsubenheten som då associeras med den
större.
För detta krävs energi samt flera
initieringsfaktorer.
Shine-Dalgarnosekvensen basparar med
pyrimidinrik sekvens i rRNA och
positionerar på det sättet mRNA:t rätt för
translationsstart.
3. Polypeptidkedjans förlängning
Tre bindningssite på ribosomen:
A – aminoacylsitet
P – peptidylsitet
E – exit
Stegvis:
Elongeringsfaktorer och GTP krävs för
förlängningsreaktionerna.
1. Inbindning av tRNA med specifik
aminosyra till A-sitet.
2. Den växande polypeptidkedjan på tRNA:t
som sitter i P-sitet överförs till aminosyran i A-sitet varvid en ny peptidbindning bildas m h a peptidyltransferas, som
är en del av ribosomen.
3. En TRANSLOKERING sker innan en ny
aminosyra kan binda in. tRNA:t med den
växande polypeptidkedjan flyttas till Psitet och det fria tRNA:t flyttas till E-sitet.
Även mRNA:t förskjuts framåt motsvarande 3 baser så att ett nytt kodon exponeras i A-sitet.
4. Det fria tRNA:t lämnar E-sitet för att
hämta ny aminosyra i cytosolen.
Nu kan processen börja om och en ny tRNA
med aminosyra binda in i A-sitet. Detta upprepas till ett STOPPKODON visas i A-sitet.
4. Terminering
Speciella ”RELEASE”-faktorer känner
igen stoppkoderna UAA, UGA och UAG
och binder till dem.
- Blockerar för ny aminoacyltRNA i A-sitet.
- Binder en vattenmolekyl och när syret i
vattenmolekylen gör en nukleofil attack
på karbonylkolet som fäster polypeptidkedjan till tRNA så bryts bindningen
mellan den C-terminala aminosyran och
tRNA:t.
Hela ribosomkomplexet dissocieras och
polypeptidkedjan veckas till sin tredimensionella form.
Uppgift:
Vilken aminosyrasekvens motsvarar följande
DNA-sekvens?
5’- GCAGGTTAGCGTGGAACC -3’
