Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote

8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote

1/40

Sinteza proteinelor

• Este activitatea fundamentala a fiecarei celule din organism

E un proces fundamental(poarta den de)

Dogma centrala a biologiei moleculare

•

reprezinta expresia informatiei genetice din ADN• este un fenomen care se desfasoara intr-un singur sens:

ADN→AN→proteine

Dogma centrala a biologiei molecular

• Descrie procesul format din doua etape:

!ranscriptia !ranslatia

Fluxul informatiei genetice

"bs: #n realitate$ fluxul informatiei genetice nu este in totalitateunidirectional

( Exista secvente de ADN-retrotranspozoni$ care sunt transcrise maiintai in AN si apoi sub actiunea unei revers transcriptaze sunt copiatesub forma de ADNc care se insera aleatoriu in ADN )

Exemplu de virus AN care se insera prin reverstranscriptie ingenomul ADN este vs% '%

se produce fluxul informatiei genetice (ADN genic proteina nou-sintetizata)


2/40

Transferul informatiei genetice

ARNm

luxul informatiei genetice Etape

#%

ADN-ul cromozomial

##% ormarea nisei polizom

se asambleaza specific aminoacizii in lanturile polipept%(pe baza ANm$ANt si ANr)

edificarea unei proteine cu structura si functie specificafiecarui individ si fiecarei specii*

###% +aterializarea informatiei genetice sub forma de moleculeproteice$ enzimatice$ imunologice*

#'% inalizarea caracterelor anatomo-structurale%

(caracterele morfologice sunt particulare fiecarui individ si fiecareispecii$ ele fiind realizate ontogenetic

controlate genetic

influentate de factorii de mediu)


3/40

!eoria semantica a fluxului informatiei genetice

,iopolimerii celulari pot fi clasificati:- dupa gradul semnific% genetice

-dupa participarea la edificareacaracterului

• Semantida primara

ADN-ul cz informatia genetica e dispusa liniar

(detine informatia primara a genelor)

•

Semantida secundara AN-ul mesager (nucleu-citoplasma)

-copiaza informatia genetica din AND

(. o foloseste apoi in citoplasma pentruordonarea AA din structura polipeptidului)

• Semantide tertiare proteinele (formate din lanturi polipeptidice)

• Molecule episemantice /lucidele si lipidele

- se sintetizeaza sub controlul unor enzime specifice

- ele$ ca produs final$ nu exprima in totalitate informatiaobtinuta din primele trei tipuri de semantide%

rol


4/40

0"D12 /ENE!#0

#nformatia genetica 3stocata4 inregistrata5 in moleculele acizilor nucleici

-este determinat de ordinea bazelor azotate in structura primara a ADN

• "rice informatie genetica este reprezentata conventional prinsemne simboluri (A, G, C, T/U!

6 simboluri (A$ /$ 0$ !41) 78 aminoacizi

• 9atson si 0ric au introdus in ; ar fi specificati numai 6 aminoacizi

restul de ;= ar ramane nespecificati*

Acelasi rationament poate fi aplicat si in cazul codonului biuni"oc6 x 6 ;= codoni$ respectiv ;= aminoacizi$ admitand faptul caordinea bazelor modifica tipul de aminoacid*

Nierenberg si +att?aei(;


5/40

Descifrarea codului genetic

• 0odul genetic a fost descris de catre:

obert &olle@

&ar /obind ?orana

+ars?all Nirenberg

• 0odul a fost descifrat experimental:

polinucleotide sintetice cu secventa cunoscuta de ANm

proteina sintetizata artificial

analiza secventei de aminoacizi

• De exemplu$ ANm sintetic al poliuracilului (codon 111)a produs

un polipeptid alcatuit numai din fenilalanina$ deci tripleta 111codifica fenilalanina%

(Bremiul Nobel pentru c?imie in ;


6/40

0AA0!E#S!#0#2E 0"D121# /ENE!#0

• Unitatea de functie a codului genetic este codonul (codon secventa liniara a trei nucleotide)

• eprezinta un sistem de corespondenta intre informatia dinstructura ADN-ului si un anumit aminoacid

• Codul genetic este degenerat %

numar de codoni =6numar de aa78

De exemplu$ leucina este codificata de = codoni diferiti: 11A$ 11G$01U$ 01C$ 01A si 01G$ iar arginina de = codoni: 0/U$ 0/C$ 0/A$0/G$ A/A si A/G%

Acestia sunt codoni sinonimi

Desi este un termen peiorativ$ caracterul degenerat al coduluigenetic este un a"anta# informational deoarece unele mutatii

genice ce produc codoni sinonimi nu modifica proteina codificatade gena(mutatii silentioase sau i$o-semantice)

( degenerarea un sistem de protectie impotriva efectului mutatiilor%)

• 0odul genetic inscris in molecula ADN-ului este recunoscut instructura AN-ului mesager prin complementaritatea bazelor %

C & G

G & C

• Codul genetic NU este ambiguu %

(1n codon dat recunoaste un singur tip de aminoacid)

• Codificarea este inepuizabila%ex%: secv% de ;8 dezoxiribonucleotide> ; milion de combinatii

sau fraze diferite

o secventa ; dezoxiribonucleotide>cateva sute de milioanede combinatii diferite%

++ codoni

codica pentru

acelasi aa

'redundanta

informationala

T & A

A & U


7/40

• Mesajele au punctuatie%

Semnele de punctuatie codon start sau initiator AUG

codoni non-sens(1AA$ 1A/$ 1/A) care

semnifica oprirea sintezei proteice%

0odonul initiator A1/ (cu care se incepe cadrul desc?is de lectura)specifica metionina%

0odonii stop semnaleaza inc?eierea sintezei si eliberareapolipeptidului format (prin fixarea unor factori de eliberare)%

Codoni start alternati"i pot fi GUG sau UUG* acestia in mod

obisnuit reprezinta valina si leucina dar in prezenta unor factoriinitiatori ai translatiei sunt tradusi drept metionina si formil-metionina

0eilalti =; de codoni sunt codoni sens care semnifica cei 78 deaminoacizi%

• Intre codoni nu exista semne de separare sau virgule.

0itirea mesaFului se face in flux continuu pana la codonulterminator% (#ntre codoni nu raman dezoxi-ribonucleotide izolate4neintegrate in componenta unui triplet functional)

• Codul genetic nu accepta suprapunere%

iecare codon poseda bazele proprii$ care nu participa in acelasitimp la structurarea altui codon%

• Codul genetic este universal %

Aceeiasi codoni codifica aceiasi aminoacizi la maForitatea genelor (animale$ plante si micoorganisme)$ iar semnalele S!A! si S!"Bsunt universale si ele%

• Exceptii de la universalitate ale codului genetic

se refera mai ales la ; sau 7 codoni stop$ utilizati drept codonicodificatori la nivelul:

Genelor mitocondriale

Aminoacizilor nestandardizati


8/40

Exceptii de la universalitatea codului genetic-+itocondrii

• Gene mitocondriale

2a animale si microorganisme codonul UGA codifica triptofan

Experiment : ANm mitocondrial nu va fi translat in proteine$deoarece codonul UGA codifica triptofan si nu oprirea sintezei %Sinteza proteica se opreste acolo unde ar fi trebuit sa fie inserataa) trp%

2a maForitatea mitocondriilor animale codonul AUA codifica

metionina si nu izoleucina*

!oate vertebratele au mitocondrii ce folosesc codoniiAGA(arginina si AGG(arginina drept codoni terminatori ailantului polipeptidic*

• +itocondriile de droFdie folosesc toti codonii care incep cu CUpentru desemnarea treoninei in locul leucinei(011$ 010$ 01A$01/)%

Exceptii de la universalitatea codului genetic

-Aminoacizii nestandardizati-

+aForitatea proteinelor sunt asamblate din cei 78 de aminoacizi( unii pot fi alterati prin fosforilare )

0u toate acestea$ au fost identificate doua cazuri in care unaminoacid care nu face parte dintre cei douazeci este inseratprintr-un ANt in lantul polipeptidic:

• Selenocisteina(aa *+ Acest aminoacid este codificat prinUGA% 1/A este utilizat si ca terminator al lantului$ dar complexul ribo$omal este capabil sa discearna cand

trebuie folosit ca selenocisteina sic and ca sec"enta

terminator)


9/40

Aceasta utilizare diferita a codonului a fost semnalata la Arc?ea$eubacteria%

2a om s-au evidentiat 7 de proteine diferite continand seleniu%

• iroli$ina(aa ** 2a cateva specii de Arc?ea si de bacteriiacest aminoacid este codificat prin UAG$ dar poate actionaca un codon stop si opreste si sinteza lantului proteic%

CA.ACT.0ST0C01 C23U1U0 G4T0C

• Codul genetic se modifica prin mutatie)

Brincipalele tipuri de mutatii$ limitate la un singur cistron (forma cis aunei gene) constau din:

- insertia repetitive

- substitutia unei baze din structura ADN-ului

- deletia

•

3aca intr-o celula prin mutatie se suprima sau se insera +-*nucleotide (sau un alt numar care nu este multiplu de ) seproduce o decalare a cadrului de lectura al genei care duce laaparitia altui codon%

!oti codonii vor fi diferiti fata de cum erau initial

se va sintetiza o proteina in care toti aminoacizii vor fidiferiti (incepand cu locul in care s-a produs mutatia(Mutatie frameshift )


10/40

Mutatiile in codul genetic

.epetitii trinucleotidice

• ,oala &untington: insertii CAG care adauga serii de glutamina

• Ataxia riedreic?: repetitii GAA in primul intron

• Atrofia dentatorubral-pallidolu@siana (DB2A)$ produsa prinamplificarea unor secvente CAG ce produce poliglutamina inproteina atrofina-;

• ,oala enned@$ produsa prin amplificarea trinucleotidica a

secventei CAG in primul exon al genei receptorului androgenic

• Sindromul G ragil: insertii CGG pe cromozomul G* practic acesteanu sunt legate de arginina deoarece mutatia este localizata inregiunea H netranslata*

• CTG in distrofia miotrofica *

• Ataxia spinocerebelara$ cu repetitii CAG


11/40

Mutatii missense

• Anemia Sicle-cell: GAG se transforma in GTG in gena beta a?emoglobinei*

• AB0: varianta missense GAC la GTC

• 0ancer prostatic: mutatie missense GCC la ACC in gena steroid alfa-reductaza

Mutatii nonsens%

• I-t?alassemia (I-globin gene)

• ,oala +cArdleHs glicogenoza prin mutatie nonsens in genamiofosforilazei

3eletia%

• ibroza c?istica deletia 111

CA.ACT.0ST0C01 C23U1U0 G4T0C

Amplificarea codului genetic

• Din 788; au fost creati 68 de aminoacizi de sinteza

• &% +uraami si +% Sisido au emis teoria codonului format din 6 si baze

• Steven A% ,enner a construit al =-lea codon functional(in vivo)%

S04T5A 3 .2T04 S0 210T03

poate fi impartita in 7 etape

• !ranscriptia informatiei genetice de la ADN catre moleculele de ANm*

• !ranslatia4 !raductia informatiei genetice intr-un lant polipeptidic%


12/40

3iferente 6ntre replicare si transcriere

• !ranscrierea vizeaza numai anumite portiuni de A43, spredeosebire de replicare$care angaFeaza simultan Jntregul cromozom

• !ranscrierea are loc ori de cite ori este necesara o anumitaproteina$ deci nu este un eveniment unic ( cum e replicatia)

A.4 polimera$a

• Sinteza AN implica existenta unei enzime

• Enzima capabila sa sintetizeze AN se numeste ANpolimeraza(A.4pol)$ mai exact AN-polimeraza-ADN-dependenta*

• ANpol pentru a functiona necesita:

ADN dublu catenar 0ele 6 ribonucleozide H-trifosforilate:

N!B(A!B$ /!B$ 0!B$ 1!B) +g7K%

0omparatie AN-pol si ADN-pol

Asemanari 6ntre A.4-polimera$a si A34-polimera$a

• Sensul sintezei este Jntotdeauna H-H%

• Necesita o matrita$ 6 nucleotide si +g7K%

3iferente 6ntre A34-polimera$a si A.4-polimera$a

Spre deosebire de ADN-pol$ ANpol:

-nu necesita primer pentru a initia sinteza

-are o fidelitate mai mica (; eroare la;8%888 baze): face maimulte erori decat ADN-pol (dar eroarea persista doar o generatiede proteine$ nu toata viata celulei$ ca Jn cazul ADN-pol)


13/40

!ipuri de AN-polimeraze

• rocariote !oate cele tipuri de AN sunt transcrise de aceeasi AN-polimeraza

• ucariote iecare tip de AN este transcris de catre un tip diferitde AN-polimeraza :

AN-pol #(localizata Jn nucleol): ANr 6 S AN-po# ##(localizata Jn nucleoplasma): ANm$ ANsn AN-pol ###(localizata Jn nucleoplasma): ANt si AN S$

ANsn%

T.A4SC.0T0A 04F2.MAT00 G4T0C

Brin asamblarea ribonucleotidelor in structura AN-m (principiulcomplementaritatii bazelor) se reproduce (fidel$ in negative) informatiagenetica din segmentul cistronului de ADN% !ranscriptia AN-m are loc in etape:

• #nitierea*

•

Elongatia*• !erminarea%

FA5A 3 040T0. A T.A4SC.0T00

#ncepe cu o secventa particulara de ADN denumita situs promotor$unde se ataseaza enzima AN-polimeraza-ADN-dependenta$ careinitiaza transcriptia*

• AN-polimeraza sintetizeaza acid nucleic in directia H la H$ iar citirea matritei de ADN se face in directia H la H*

• 2a acest nivel se gaseste si o subunitate proteica denumita factor sigma$ care are rolul de a mentine conformatia de dublu ?elixnecesara recunoasterii situsului promotor*

• #n momentul in care complexul AN-polimeraza4factor sigmarecunoaste corect promotorul$ factorul sigma se disociaza de AN

polimeraza si enzima incepe sa despiralizeze ?elixul de ADN$


14/40

formand o regiune de dezoxiribonucleotide neimperec?eate$ careserveste drept matrita pentru sinteza AN-ului%

0nitierea

olurile subunitaatilor AN pol:

• L-leaga ADN(secvente reglatorii)$ proteine$ AN-pol*

• I-catalitic(leaga N!B si formeaza legaturile fosfatdiesteri

• IH- leaga ADN*

• M recunoaste promotorul*

• asambleaza AN-pol%

formeazaimpreunacentrul actival enzimei%


15/40

Fa$a de initiere a transcriptiei

• AN polimeraza de la E% coli este formata din = subunitatipolipeptidice:

-7 subunitati alfa*-; beta*-; beta prim*-; omega

Subunitatea M (sigma) :

- afinitatea ANpol pt B"+"!" (asigura legarea)- afinitatea ANpol pt catena non matrita

( asigura legarea specifica a AN-pol la anumite secvente de ADNnumite promotor fata de care creste afinitatea AN-pol si scadeafinitatea enzimei pentru catena non-matrita*)

Subunitatile L$ O$ IH$ sunt strans unite in mie$ul en$imei (A.4pol

Enzima miez se poate lega nespecific la ADN*

7oloen$ima A.4 polimera$a recunoaste secventa initiala a unei gene$regiunea de start$ care este cunoscuta sub denumirea de regiuneapromotor *

#nformatia continuta de promotor face enzima AN polimerazacapabila sa recunoasca precis punctul initial de la care incepetranscriptia*

Structura promotorului

• e alcatuit din regiunea de recunoastere situata in pozitia - pbfata de situsul initial de transcriptie (tss)

•

Are structura TTGACA si la nivelul ei se ataseaza ANpolimeraza%


16/40

• Aceasta structura se refera la catena superioara care nu va fitranscrisa%

• Bolimeraza paraseste secventa - si se deplaseaza in aval spre

o alta regiune conservata%• Aceasta este a doua secventa de consens(TATAAT) si este situata

in pozitia -;8 fata de tss%

• Este denumita .08429 82:(8

Fa$a de initiere a transcriptiei

• Distanta dintre B, si secventa - este de aproximativ ;=-;Cb*

• B, loc in care ANpol se ataseaza ADN

K loc in care ?elixul se desc?ide

Bermite imperec?erea ADN . AN

conditionata de o serie defactori de transcriptie

de la B, pana lacateva pozitii inainteapunctului K;(tss)*

Doar catena

AN!#SENS(H→H) matrita

se descrie secventa genicade pe catena SENS


17/40

",S% !ranscriptul de AN(H→H) catena SENS

(complementar : directie si structural -cu ex% 1 care inlocuieste !)

• Brimul nucleotid al transcriptului de AN este de obicei o purina(Asau /) situata la capatul H*

Aceasta inseamna ca pe catena antisens a secventei de ADN care va fitranscrisa se va gasi la capatul H o pirimidina(! sau0)%

• 0nitierea transcriptiei se inc;eie odata cu formarea primei

legaturi fosfat diesterice intre N!BK; si N!BK7

Fa$a de elongatie

• #n timp ce polimeraza se deplaseaza de-a lungul catenei antisens$pe lantul de AN sunt adaugate resturi de ribonucleozidmonofosfati(A+B$ 0+B$ /+B$ sau 1+B) la capatul H*

• Aceste nucleotide rezulta din clivarea precursorilor ribonucleozid

trifosfati(A!B$ 0!B$ /!B si 1!B) de o molecula de pirofosfat(BBi)*


18/40

• Subunitatea sigma se detaseaza de pe restul enzimei dupa ce s-auformat =-;8 legaturi fosfodiesterice de N!B si se poate atasa la unalt complex polimerazic*

•

.egiunea desc;isa a ADN-ului se extinde pe o portiune de aprox%;pb$ deoarece dublul ?elix de ADN se reface in spatele enzimei

sub actiunea topoi$omera$ei*

• iecare transcript in crestere va avea un capat H liber la care sepoate atasa capatul H al unui nou nucleotid

tapa de terminare a transcriptiei

Se realizeaza prin doua mecanisme:

o dependent Situsuri ter

• Mecanismul ro dependent

- o este o ?elicaza A!B-dependenta care are rolul de a desfaceduplexul ADN-AN*

- AN-pol intalneste o zona bogata in /0 si incetineste

transcrierea*- Broteina ro aFunge AN-pol si disociaza AN de ADN%

• Mecanismul ro independent%

- Situsurile ter sunt bogate in sec"ente palindromice GC (custructura simetrica in oglinda) urmate de regiuni bogate insecvente AT(aprox% =-C resturi A) *

- Secventa inversata$ prin transcriere$ genereaza un AN in ac de

par(prin formarea unei regiuni dicatenare)$ care se termina cunumeroase secvente uridilice(complementare cozii poli-A)*- AN-pol se opreste cand aFunge la un situs ter *- Bauza permite AN sa formeze un ac de par *- Acul de par cu coada poli-U distruge legaturile spatiale intre

AN si AN-pol*- 0omplexul de elongare este astfel disociat si elongarea se

termina


19/40

Sec"enta semnali$atoare a terminarii transcriptiei

Transcriptia la eucariote

3iferita fata de procariote

• Eucariotele nu sintetizeaza ANm policistronic*

•

ANm eucariot este prelucrat inainte de a fi utilizat pentru sintezaproteinelor%

• Eucariotele au AN-polimeraze diferite$ in vreme ce procariotelenu au decat una

• A.4 polimera$a 0 (nucleol) A.4r *


20/40

• 0ele trei polimeraze nu sunt capabile sa recunoasca si sa se legede secvente specifice din promotori*

• Ele au nevoie de factorii de transcriptie$ de care depind in

totalitate*• ! sunt proteine care recunosc specific secventele promotorilor si

initiaza transcriptia*

• +aForitatea promotorilor care interactioneaza cu AN polimeraza ##contin o secventa conservata numita caseta 72G4SS( TATAbox)

Transcriptia la eucariote-structura promotorului

• Este localizat in pozitia -7pb in amonte fata de tss(K;) si aresecventa de consens H-!A!AAA-H*

• Este inconFurat de secvente /0*

• actorii de transcriptie care se leaga in vecinatatea casetei !A!Ase atasaza pe rand*

• Brimul care se atasaza este TF 003$ cunoscut sub denumirea deproteina TATA deoarece recunoaste secventa !A!A*

• Dupa atasarea ! ##D este permisa atasarea

TF A, TF 8, A.4-polimera$ si TF 00


21/40

0 Sec"enta TATA determina situsul exact pentru initierea transcriptiei$dar nu este singurul*

• Mutatiile in TATA box reduc partial activitatea transcriptionala$ dar altereaza maFor situsul initial de transcriptie%

• Alte doua sec"ente sunt caseta CAAT si caseta GC% Acestea aurol in modificarea expresiei genice prin controlul transcriptiei*

00 CAAT box are secventa de consens GGCCAATCT si este localizatain pozitia -C8 in amonte fata de K;%

• Mutatiile in CAAT reduc nivelul transcriptiei de la promotor in aval*

000 GC box cuprinde 7 casete$ fiecare cu secventa de consens

///0//*


22/40

• 1na dintre casete este situata in amonte si cealalta in aval fata decaseta 0AA!*

• TATA box si CG box interactioneaza cu cativa factori de

transcriptie bine definiti*• CAAT box este recunoscuta de diferite molecule proteice$ unele

dintre ele facilitand transcriptia*

• Sec"entele en;ancer sunt situsuri de legare pentru o marevarietate de !% Ele au rolul de a stimula rata transcriptiei%


23/40

Maturarea A.4m precursor

• !ranscriptele primare de AN formate sufera un proces dematurare nucleara care fac AN disponibil si util translatie

+) Modificarea extremitatilor A.4m precursor

• cresterea stabilitatii(protectie la actiunea endonucleazelor)$

• facilitarea transportului in citoplasma$

• recunoasterea si fixarea la subunitatea 68S a ribozomului

*) rocesarea A.4m precursor-Matisarearelucrarea extremitatilor transcriptului primar

• Brecoce in transcriptie este adaugat un nucleotid neobisnuit

P-metilguanilat la capatul H al AN-pm$ numit cap(capac, boneta,calota*

• Acesta are rolul de atasare a ribozomilor pentru translatie*

• #n momentul in care transcriptia este aproape completa$ la capatulH este atasata o serie de 8-78 nucleotide cu adenina$ numitacoada poli-A*

• 2a aceasta coada se adauga proteina BA,B(pol@A binding protein)

• olul sau este de a transporta AN-m in afara nucleului si de a-lstabiliza impotriva degradarii in citoplasma*

• Dupa transcriptia AN-pm$ regiunile non-codante sunt excizate iar regiunile codante sunt unite prin complexe de ribonucleoproteinenumite spliceo$omi pentru a forma A.4-m matur $ care trece apoiin citoplasma pentru a fi translat in proteine%


24/40

+atisarea ANm

• !ermen care semnifica innadirea a doua capete

• Se descriu urmatoarele Sec"ente de semnal

• =>GT(/1 in AN) situs donor

• ?>AG situs acceptor

• Situsul de conexiune sau de legatura(branc? site) cu nucleotidul A

• tape

• ;% Sectionarea Fonctiunii exon intron H/1

• 7% Atasarea nucleotidului terminal / la nucleotidul A al situsului debransare(transesterificare) si formarea unei structuri lasou4bucla

•

% Sectionarea intronului la Fonctiunea HA/$ indepartarea lui siunirea segmentelor de AN exonic%

• eactiile sunt mediate printr-un complex AN-proteine(spliceozomi) format din tipuri de

ANsn(1;$17$16$1$1=) si proteine


25/40

•

•

+atisarea alternative• "rdinea exonilor in ADN si transcriptul primar sunt pastrate in

ANm matur

• Exista$ cu toate acestea$ o flexibilitate in utilizarea exonilor$ insensul ca in celule diferite vor fi retinuti in ANm numai o parte dinexoni$ restul fiind eliminati odata cu intronii Matisare alternati"a

• Aceasta duce la tipuri diferite de AN din aceeasi gena$ deci tipuri

diferite de polipeptide

• Aceste proteine pot fi inrudite(izoforme) ca in cazul mielinei sautroponinei 0 sau complet diferite(de exemplu gena calcitonineiproduce in celulele 0 tiroidiene precursorul calcitoninei iar in creier precursorul unui neuromediator 0/B%

• !ANS2A!#A4!AD10!#A #N"+A!#E# /ENE!#0E

•

Elementele implicate in realizarea translatiei sunt:• A.4-r

• A.4-t

• Aminoaci$i

• n$ime

• 3onatorii de energie


26/40

• Elementele implicate in realizarea translatiei:A.4-t, aminoaci$i

• #n timpul translatiei AN-t specifici fixeaza aminoacizii specifici$ ii

transfera pe ribozomi si ii insera intr-o pozitie specifica $ in functiede mesaFul din AN-m*

• 0uplarea si transportul specific se fac in prezenta A!B-ului si aaminoacil-AN-t-sintetaza specifica*

• Activarea aminoacidului si transportul sau specific se desfasoara indoua etape:

• Etapele activarii aminoacidului

• - prima etapa corespunde activarii aminoacidului:

-0&-0""& K Enzima K A!B -0&-0"-"-A+B-E K BB

• N&7 N&7

• aminoacid aminoacid activat

• - in etapa a doua are loc cuplarea aminoacidului activat cu

AN-t:

-0&-0"-"-A+B-E K AN-t -0&-0"-"-AN-t K A+B K E

• N&7 aminoacil-AN-t


27/40

Elementele implicate in realizarea translatiei: AN-t

• Acest proces este efectuat de catre portiunea anticodon amoleculelor de AN-t complementare cu secventa de codoni de pe

AN-m*

• AN-t este o molecula tridimensionala cu forma de frun$a de trifoiin"ersata$ cu lungime de aprox% P8 nucleotide*

• Acest proces este efectuat de catre portiunea anticodon amoleculelor de AN-t complementare cu secventa de codoni de pe

AN-m*

• AN-t este o molecula tridimensionala cu forma de frun$a de trifoi

in"ersata$ cu lungime de aprox% P8 nucleotide*


28/40

Elementele implicate in realizarea translatiei:A.4-r, ribo$omi

• ibozomii$ descrisi de ) allade in ;


29/40

• " molecula de AN-m poate fi explorata de mai multi ribozomi$formand poliribo$omul sau poli$omul*

• Fixarea A.4-m de ribo$omi se face la la subunitatea de


30/40

• Brin avansare $ al doilea AN-t trece pe situsul B*

• Situsul A este eliberat prin avansare$ cuprinzand codonul urmator din secventa AN-m*

• Soseste al treilea AN-t adaptor$ care ocupa situsul A*

• Se formeaza o noua legatura peptidica intre aminoacizii 7 si $dupa care AN-t paraseste ribozomul*

• 2antul polipeptidic in crestere strabate un tunel in interiorulsubunitatii 8S*

FA5A 3 T.M04A.

• Acest proces continua de nenumarate ori in directia H-H panacand ribozomul atinge un codon stop(1AA$ 1A/$ 1/A)*

• actorii eliberatori elibereaza lantul polipeptidic de pe AN-t$ iar cele doua subunitati ribozomale vor fi reciclate*

• #n timpul fazei de elongatie proteina ia o forma functionalatridimensionala*

E/2AEA S#N!ETE# B"!E#0E

• +ecanismele de reglare au fost studiate cel mai bine la bacterii%

• Exemplul clasic: +odelul operonului descris de catre rancoisUacob si UacVues +onod la E%coli premiul Nobel ;


31/40

• Controlul genetic al sinte$ei en$imatice se refera la controlul

transcriptiei A.4-m necesar pentru sinte$a unei en$ime!

• Acest control se realizeaza prin intermediul proteinelor reglatoare

care se pot atasa la ADN si pot bloca sau amplifica functia AN-polimerazei*

• Broteinele reglatoare pot functiona ca:

-.epresori(control genetic negativ)

- 0orepresori(operonul trp)*

- #nductori(operonul lac)*

-Acti"atori(control genetic pozitiv)%

• .epresorii sunt proteine reglatoare care bloc;ea$a

transcriptia A.4-m!

• epresorii se leaga la o portiune de ADN numita operator care segaseste in aval de promotor*

• 2egarea proteinei reglatoare la operator bloc?eaza trecerea AN-

polimerazei de operator si transcrierea secventei de genestructurale ale enzimei control genetic negati"*

• epresorii sunt proteine alosterice care au un situs de legarepentru o molecula specifica numita:

- corepresor - care modifica forma proteinei represor astfel incat ea sase poata cupla cu operatorul si sa bloc?eze transcriptia*


32/40

- inductor - altereaza forma proteinei reglatoare$ bloc?eza cuplarea cuoperatorul si permite transcriptia%

"peronul lactoza este necesar pentru transportul si metabolizarealactozei la E%coli


33/40

Un operon inductibil in absenta inductorului (operonul lacto$a

• Basul ;: /ena reglatoare codifica o proteina represor activa*

• Basul 7: Broteina represor se leaga apoi la regiunea operator aoperonului*

• Basul : AN polimeraza nu se poate lega de regiunea promotor aoperonului cind proteina represor activa este legata de regiuneaoperator*

• Basul 6: Daca AN polimeraza nu se leaga la regiunea promotor genele celor enzime (T$ W si A) nu sunt transcrise in ANm*

• Basul : #n lipsa transcriptiei celor gene enzimatice$ cele enzime necesare pentru utilizarea lactozei de catre bacterie nu

sunt sintetizate)

Un operon inductibil in pre$enta inductorului (operonul 1ac


34/40

•

Basul ;: /ena reglatoare codifica o proteina represor activa*• Basul 7: 2actoza$ molecula inductoare se leaga de proteina

represor activa*

• Basul : 2egarea inductorului inactiveaza proteina represor*

Basul 6: Broteina represor inactiva nu se mai poate lega laregiunea operatoare a operonului

• Basul : Deoarece proteina represor inactiva nu este capabila sase lege la regiunea operatoare$ AN polimeraza va fi din noucapabila sa se lege la regiunea promotor a operonului*

• Basul =: AN polimeraza este acum capabila sa transcrie cele gene enzimatice (T$ W si A) in ANm*

• Basul P: "data cu transcrierea acestor gene sunt sintetizate cele enzime necesare bacteriei pentru a utiliza lactoza%


35/40

E/2EEA S#N!ETE# B"!E#0E B#N 0"N!"2 /ENE!#0 B"T#!#'

• Acti"atorii sunt proteine reglatoare care promo"ea$a sauinitia$a transcriptia!

• Activatorii controleaza gene care au un promotor la care AN-polimeraza nu se poate atasa*

• Activatorul este o proteina allosterica care se poate lega de situsulactivator de legatura*

•

AN-polimeraza nu se va putea lega de promotor si nu va puteatranscrie genele*

• 2egarea unei proteine inductor la activator ii va modifica forma siaceasta se va atasa la situsul activator de legatura*

• AN-polimeraza se leaga de promotor si initiaza transcriptia control genetic po$iti"%

2 proteina acti"atoare in absenta inductorului

• /ena reglatoare produce o proteina activatoare inactiva*


36/40

• Broteina activatoare nu se poate lega de situsul de legareactivator*

• AN polimeraza nu se poate lega la promotor*

/ena G nu se transcrie iar enzima nu se sintetizeaza

2 proteina acti"atoare in pre$enta inductorului pasul +

• /ena reglatoare produce o proteina activatoare inactiva*

• #nductorul se leaga la activator*

• 2egarea inductorului produce modificarea formei activatorului*

• Activatorul se poate lega la situsul activator de reglare%

• 2 proteina acti"atoare in pre$enta inductorului pas *

• 2egarea activatorului evidentiaza situsul de legare al ANpolimerazei la promotor*

• AN polimeraza se leaga la promotor si este capabila sa transcriegena G in AN-m*

• Sinteza enzimei%

• .G1A.A S04T50 .2T0C

8) C24T.21U1 ACT00TAT00 450MAT0C

(0n;ibitie prin feed-bacB

• #n?ibitie non-competitiva*

• #n?ibitie competitiva%

• 0n;ibitia noncompetiti"a prin en$ime allosterice

• Brodusul final (in?ibitor) al caii metabolice se combina cu situsulallosteric al enzimei$ aceasta altereaza situsul activ al enzimeiastfel incit ea nu se mai poate lega la substratul initial al caii*

• Aceasta bloc;ea$a sinteza produsului final%

• 0n;ibitia competiti"a a acti"itatii en$imatice


37/40

• Brodusul final (in?ibitor) al caii metabolice se leaga la situsul acti"al primei enzime a caii*

• 0a rezultat enzima nu se mai poate lega la substratul initiator al

caii metabolice%• E/2EEA S#N!ETE# B"!E#0E 2A E10A#"!E

• xista diferente ma#ore intre reglarea sinte$ei la eucariote si

procariote

• Eucariotele au ;istone si cromozomii sunt stans infasurati incromatina$ iar procariotele au proteine legate direct de ADN carese poate exprima mult mai usor*

• Brocariotele nu au introni iar fiecare gena are propria sa regiunereglatoare*

• Eucariotele folosesc factori de transcriptie si regiunipromotoare pentru reglarea controlata a fiecarei gene*

• Eucariotele au introni* ca urmare se produce procesarea A.4m$care este folosit mai ales in reglarea expresiei genice la eucariote%

• .eglarea expresiei genice se produce la mai multe ni"eluri

• C24T.21 .T.A4SC.0T024A1

• C24T.21 T.A4SC.0T024A1

• C24T.21 2STT.A4SC.0T024A1

C24T.21 .T.A4SC.0T024A1

• Se refera la expresia spatiala a genelor in diferite organe$ tesuturisau tipuri celulare

• ariatiile gradului de torsiune a A34

• Modificari epigenetice ale cromatinei%

• epozitionarea nucleozomilor$ metilarea ADN)

• Amprentarea genomica(Sd Brader 9illi si Angelman-;V)

• #nactivarea cz G la femei


38/40

0"N!"2 !ANS0#B!#"NA2

• unctul primar de control este reglarea acti"itatii A.4-

polimera$ei 00

• Activitatea ei este controlata de:

• Elemente cis-reglatoare

• actori de transcriptie transreglatori

• 0ontrolul la distanta al expresiei genice prin en?ancers sausilencers

• eglare ca raspuns la semnalele extracelulare ligan$i - suntreceptori intracelulari la care se ataseaza diferiti ?ormoni si auefect de factori de transcriptie)

• Selectarea promotorilor pentru gene care au mai multipromotori(gena distrofinei$ cu cel putin C promotori: initiali-cortex$mm$ cerebel$limfocite* interni-rinic?i retina)

C24T.21 2STT.A4SC.0T024A1

• Sunt mecanisme secundare care controlea$a expresia genicadupa transcriptie)

• Acestea cuprind%

• Controlul procesarii A.4!

• Controlul translational!

• Controlul degradarii m.4A!

• Controlul acti"itatii proteice!

0) Controlul procesarii A.4Este limitat la eucariote si determina cum si cand este splitat sauprocesat transcriptul primar pentru a forma ANm*

De exemplu$ unele transcripturi de AN produc diferite tipuri de A.4mdin aceeasi gena$ in diferite tipuri de celule numai prin folosirea

selecti"a a exonilor -matisare alternativa(gena calcitoninei cu 7 variante-calcitonina in cel% tiroidei si peptidul neuromodulator in ?ipotalamus)


39/40

00) Controlul translational

• Determina care ANm va fi translat in proteine si cand*

• De exemplu, translatia poate fi in;ibata de ANm cuplat cu diferite

proteine specifice sau stimulata de secvente nucleotidice specialede la capatul ANm$ care faciliteaza cuplarea ribozomilor%

• Se reali$ea$a prin urmatoarele mecanisme%

• Adaugarea sec"entei cap la extremitatea H a ANm cu rolul dea-l proteFa de actiunea H a exonucleazelor si de atasare aribozomilor%

• rocesul de splicing

• Adaugarea co$ii poli-A(poliadenilare la capatulH actioneazaprotector impotriva exonucleazelor si stimuleaza viteza translatiei*

• rocesul de editare al A.4m este un mecanism evolutiv princare se modifica structura ANm in timpul procesului dematurare(modificari nucleozidice$ deaminare$ editare la virusuri)

00) Controlul degradarii A.4mSe realizeaza prin stabili$area sau destabili$area selecti"a unor tipuridiferite de ANm%

" proteina care este necesara in cantitati mari pe o perioada lunga detimp are un A.4m foarte stabil)

De exemplu$ ANm al I globinei are un timp de inFumatatire de ;8ore(timp de inFumatatire timpul necesar pentru ca 8 dintr molecule safie degradate)%Alte proteine sunt necesare numai tranzitor si au un

ANm cu timp de inFumatatire de cateva minute%

000) Controlul acti"itatii proteiceBresupune activarea si inactivarea selectiva$ modificarea moleculelor proteice specifice dintr-o celula sau un anumit tip de celula$ influentandcand si cum actionea$a o proteina%

De exemplu - unele proteine sunt necesare pentru evenimente legate dedezvoltare si actioneaza numai in anumite celule sau intr-un momentspecific al de$"oltarii(7b, 7bF)


40/40

Aceste proteine produc efecte profunde asupra altor celule si trebuie safie inactivate imediat dupa ce au actionat$ deoarece pot produceanomalii de de$"oltare%

Date post:	06-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	teodor-cabel
View:	285 times
Download:	2 times

Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote

Documents