Sinteza i obrada proteina

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz biologije i ekologije.

Krajnji rezultat izražaja genoma je proteom. To je skup funkcionalnih proteina sintetizovanih u živoj ćeliji. Vrste i relativna brojnost u proteomu predstavlja ravnotežu između sinteze novih i razgradnje postojećih proteina.
Za razumevanje sinteze proteina prvo će biti ispitana uloga tRNA u dekodiranju genetičkog koda,a zatim israženi slučajevi,pojava na ribozomu,što se rezultira polimerizacijom amino kiselina u polipeptide.
Transportna RNA igra centralnu ulogu u prevođenju.Ona čini vezu između mRNA i polipeptida koji se sintetizuju.Ova veza je obostrana jer imamo:
- fizička veza kad tRNAs povezuje mRNA i na rastući polipeptid
- informaciona veza: kad tRNAs odezbeđuje da se polipeptid koji sintetizuje dobija sekvence aminokiseline koje su obeležene preko genetičkog koda od sekvenci nukleotida u mRNA.
Za razumevanje kako tRNAs igra duplu ulogu,moramo ispitati aminociklaciju.To je proces kojim se određena aminokiselina vezuje za svaku tRNA i kodon –antikodon prepoznavanje interakciju između tRNA i mRNA.

Aminoacilacija:vezivanje aminokiselina za tRNA

Bakterije sadrže 30-40 različitih tRNAs,a eukaroti preko 50.Kako je onda da samo 20 aminokiselina je određeno genetičkim kodom ?Ovo znači da svi organizmi imaju najmanje po neku izo-prihvatljivu tRNAs, različite tRNAs koje su specifične za istu aminokiselinu.Terminologija koja se koristi za opisivanje tRNAs,označava aminokiselinu sa sufiksom,koristeći brojeve 1,2,3...itd.Sve aminokiseline imaju sličnu srukturu.Najmanje tRNAs su duge samo 74 nukleotida, a najveće su 90 nukleotida.Zbog svoje male veličine i zbog mogućnosti da se oslobodi individualnu tRNAs,one su među prvim nukleinskim kiselinama.
tRNA sadrži i jedan broj modifikovanih nukleotida, 5-10 u svakoj pojedinačnoj tRNA,sa preko50 poznatih različitih modifikacija.Ispitivanje prve tRNA sekvence za tRNA Ala preko Sacharomices cerevisiae pokazuje da je molekul mogao prihvatiti različite parove baza (sekundarnih struktura).Posle više naniženih tRNAs postalo je jasno,da jedna posebna struktura bi mogla uzeti sve njih.

Uloga tRNA u sintezi proteina

-vezujuće krak : je formirano od sedam baznih parova između 5, i 3, kraj molekula.Aminokiselina je vezana za poslednji 3, kraj tRNA za adenozin nepromenjive CCA krajne sekvence
-D krak:nazvan posle modifikovanog nukleozida dihidrouridina,koji je uvek prisutan u strukturi.
-Antikodon krak:sadrži triplet nukleotida nazvan antikodon,koji je bazni par sa mRNA u toku prevođenja
-V petja: sadrži 3-5 nukleotida u klasi I tRNAs ili 13-21 nukleotid u klasi II tRNAs
-TC krak: nazvan posle thymidne-pseudouridne-citozin, koji je uvek prisutan.

Trodimenzionalna struktura tRNK

Uloga tRNA u sintezi proteina

Struktura lista deteline može biti formiran od svih stvarnih tRNAs, izuzetak su postojeće tRNAs koje se koriste u mitohondrijama kičmenjaka.Primer kod čoveka je ljudska mitohondrijalna tRNAs koja nema D-krak,ali je očuvana sekundarna struktura i identični nukleotidi na nekim pozicijama su potpuno različiti(uvek isti nukleotid) i polurazličiti ( uvek purin ili pirimidin ), kao i položaj modifikovanih nukleotida su gotovo uvek iste.
Studija kristalografija x-zracima je pokazala da nukleotidi u D i TC petjama formiraju parove baza koji obuhvataju tRNA u komponentu L-oblik strukturu . Svaka krak L-oblika je približno duga 7nm i prečnika 2 nm, sa vezujućom mestom aminokiseline na kraju jednog kraka, i antikodon na kraju drugog. Dodatni bazni par znači da je bazna gomila gotovo neprekidna od jednog kraja tRNA do drugog, pružajući na taj način stabilnost strukturi.
Aminoacil-tRNA sintetaza vezuje amino kiseline za tRNA.Vezivanje aminokiseline za tRNAs je funkcija jedne grupe enzima nazvanih amino-acil-tRNA sintetaze.Hemijska reakcija koja rezultira aminociklacijom javlja se u dva koraka:
1)Aktivirana amino kiselina , koja je u sredini, prvo je formirana reakcijom između amino kiseline ATP-a. a zatim je amino kiselina premeštena na kraj 3, tRNA, vezom koja se formira između – Cooh grupe amino kiseline i –OH grupe vezane za 2, i 3, ugljenik šećera poslednjeg nukleotida,koji je uvek na A,osim nekih izuzetaka, organizmi imaju 20 aminokiselina,ovo znači da su grupe izo-prihvatljivih tRNA aminoacilizovane pojedinačnim enzimima.Iako je osnovna hemijska reakcija ista za svaku aminokiselinu, 20 aminoacil tRNA sintetaza se deli u 2 odvojene grupe:
a) klasa jedan: vezuje aminokiselinu za 2 – OH grupu krajnjeg nukleotida tRNA
b)klasa dva: vezuje aminokiselinu za 3 –OH grupu
koji imaju nekoliko sitnih razlika između njih.
Aminoacilacija mora da se ispuni pravilno.Tačna aminokiselina mora biti vezan za pravu tRNA, ako se u toku sinteze proteina slede pravila genetičkog koda. Dešava se da aminoacil-tRNA-sintetaza ima visoku tačnost za svoju tRNA, to je rezultat široke interakcije između njih dve :
pokrivenost površine oko 25nm 2 i uključivanje vezujućeg kraka i antikodon petlje tRNA, kao i pojedinačnih nukleotida na D i TC krak.Interakcija između enzimima i aminokiseline je ,ako je potrebno manjeg obima,jer aminokiselina je mnogo manje od tRNAs i predstavlja