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)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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(;
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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 ;
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$o-semantice)
( degenerarea un sistem de protectie impotriva efectului mutatiilor%)
• 0odul genetic inscris in molecula ADN-ului este recunoscut instructura AN-ului mesager prin complementaritatea bazelor %
C & G
G & C
• Codul genetic NU este ambiguu %
(1n codon dat recunoaste un singur tip de aminoacid)
• Codificarea este inepuizabila%ex%: secv% de ;8 dezoxiribonucleotide> ; milion de combinatii
sau fraze diferite
o secventa ; dezoxiribonucleotide>cateva sute de milioanede combinatii diferite%
++ codoni
codica pentru
acelasi aa
'redundanta
informationala
T & A
A & U
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
7/40
• Mesajele au punctuatie%
Semnele de punctuatie codon start sau initiator AUG
codoni non-sens(1AA$ 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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$omal este capabil sa discearna cand
trebuie folosit ca selenocisteina sic and ca sec"enta
terminator)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
9/40
Aceasta utilizare diferita a codonului a fost semnalata la Arc?ea$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 )
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$a de initiere a transcriptiei
• Distanta dintre B, si secventa - este de aproximativ ;=-;Cb*
• B, loc in care ANpol se ataseaza ADN
K loc in care ?elixul se desc?ide
Bermite imperec?erea ADN . AN
conditionata de o serie defactori de transcriptie
de la B, pana lacateva pozitii inainteapunctului K;(tss)*
Doar catena
AN!#SENS(H→H) matrita
se descrie secventa genicade pe catena SENS
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
17/40
",S% !ranscriptul de AN(H→H) catena SENS
(complementar : directie si structural -cu ex% 1 care inlocuieste !)
• Brimul nucleotid al transcriptului de AN este de obicei o purina(Asau /) situata la capatul H*
Aceasta inseamna ca pe catena antisens a secventei de ADN care va fitranscrisa se va gasi la capatul H o pirimidina(! sau0)%
• 0nitierea transcriptiei se inc;eie odata cu formarea primei
legaturi fosfat diesterice intre N!BK; si N!BK7
Fa$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)*
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$a 0 (nucleol) A.4r *
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
20/40
• 0ele trei polimeraze nu sunt capabile sa recunoasca si sa se legede secvente specifice din promotori*
• Ele au nevoie de factorii de transcriptie$ 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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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//*
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$1=) si proteine
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
25/40
•
•
+atisarea alternative• "rdinea exonilor in ADN si transcriptul primar sunt pastrate in
ANm matur
• Exista$ 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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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*
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
28/40
Elementele implicate in realizarea translatiei:A.4-r, ribo$omi
• ibozomii$ descrisi de ) allade in ;
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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 ;
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$a
transcriptia A.4-m!
• epresorii se leaga la o portiune de ADN numita operator care segaseste in aval de promotor*
• 2egarea proteinei reglatoare la operator bloc?eaza trecerea AN-
polimerazei de operator si transcrierea secventei de genestructurale ale enzimei control genetic negati"*
• epresorii sunt proteine alosterice care au un situs de legarepentru o molecula specifica numita:
- corepresor - care modifica forma proteinei represor astfel incat ea sase poata cupla cu operatorul si sa bloc?eze transcriptia*
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
32/40
- inductor - altereaza forma proteinei reglatoare$ bloc?eza cuplarea cuoperatorul si permite transcriptia%
"peronul lactoza este necesar pentru transportul si metabolizarealactozei la E%coli
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$enta inductorului (operonul 1ac
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
34/40
•
Basul ;: /ena reglatoare codifica o proteina represor activa*• Basul 7: 2actoza$ 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%
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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$iti"%
2 proteina acti"atoare in absenta inductorului
• /ena reglatoare produce o proteina activatoare inactiva*
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
36/40
• Broteina activatoare nu se poate lega de situsul de legareactivator*
• AN polimeraza nu se poate lega la promotor*
/ena G nu se transcrie iar enzima nu se sintetizeaza
2 proteina acti"atoare in pre$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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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)
8/17/2019 Curs 6 Sinteza Proteinelor La Eucariote
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%
Top Related