Informatie

10.6: Prokaryotische vertaling - Biologie


Zodra het RNA uit het RNAP is gekomen en er voldoende ruimte is voor een ribosoom, kan de translatie in prokaryoten beginnen. In feite zou het voor sterk tot expressie gebrachte genen niet ongebruikelijk zijn om meerdere RNA-polymerasen te zien die het DNA transcriberen en meerdere ribosomen op elk van de transcripten die het mRNA naar eiwit vertalen! Het proces begint met de kleine ribosomale subeenheid (en alleen de kleine subeenheid - als deze aan de grote subeenheid is bevestigd, kan deze niet aan het mRNA binden), die losjes aan het mRNA bindt en het begint te scannen op een herkenningssequentie genaamd de Shine-Dalgarno-reeks, naar zijn ontdekkers. Zodra dit wordt herkend door het kleine ribosomale subeenheid-rRNA, wordt de kleine subeenheid rond het startcodon (AUG) gepositioneerd. Dit proces wordt als volgt vergemakkelijkt door initiatiefactoren.

De 30S-ribosomale subeenheid dissocieert van de 50S-ribosomale subeenheid als deze ermee geassocieerd was, en bindt aan initiatiefactoren IF-1 en IF-3. IF-1 bindt aan de A-plaats, waar het voorkomt dat nieuwe aminoacyl-tRNA-moleculen binnenkomen voordat het volledige ribosoom is geassembleerd. Het vergemakkelijkt ook de montage en stabilisatie van het initiatiecomplex. IF-3 is nodig om de 30S-subeenheid aan mRNA te laten binden. Zodra dit is gebeurd, komt IF-2-GTP ter plaatse, met het initiator aminoacyl-tRNA met zich mee. Dit bezinkt in de P-plaats, die zo is gepositioneerd dat het anticodon van het tRNA zich over het AUG-startcodon van het mRNA nestelt. Hydrolyse van het aan IF-2 gehechte GTP en afgifte van alle initiatiefactoren is nodig om de 50S-subeenheid te laten binden aan de 30S-subeenheid om het volledige en volledig functionele ribosoom te vormen. Omdat GTP-hydrolyse nodig was, is de samenvoeging van de subeenheden spontaan onomkeerbaar en kost het energie na beëindiging van de translatie. Zodra de 50S-subeenheid samenkomt met de 30S-subeenheid, is de A-site klaar om het volgende aminoacyl-tRNA te accepteren.

Een veel voorkomende en begrijpelijke misvatting is dat het nieuwe aminozuur dat naar het ribosoom wordt gebracht, wordt toegevoegd aan de groeiende polypeptideketen. In feite is het mechanisme precies het tegenovergestelde: het polypeptide wordt toegevoegd aan het nieuwe aminozuur (Figuur (PageIndex{4})). Dit begint vanaf het tweede aminozuur dat aan een nieuw eiwit moet worden toegevoegd (Figuur (PageIndex{5})). Het eerste aminozuur, een methionine, moet je je herinneren, kwam samen met IF-2 en het initiator-tRNA. Het nieuwe aminoacyl-tRNA wordt begeleid door EF-Tu, een verlengingsfactor die een GTP draagt. Zodra het aa-tRNA op zijn plaats zit, hydrolyseert EF-Tu het GTP en dissocieert het van het aminoacyl-tRNA en het ribosoom.

Lange tijd was er een beetje mysterie rond de gelijktijdige koppeling van twee tRNA-moleculen op onmiddellijk aangrenzende codons van mRNA. Onder normale omstandigheden zou er niet genoeg ruimte moeten zijn, omdat de tRNA's vrij volumineus zijn en de een de ander zou moeten belemmeren om het mRNA te bereiken om een ​​codon-anticodon-match te maken. De zaak werd uiteindelijk in 2001 opgehelderd met röntgenkristallografische onderzoeken die een buiging in het mRNA aantoonden tussen het codon in de P-sleuf en het codon in de A-sleuf. De bocht plaatst de twee geassocieerde tRNA's onder iets verschillende hoeken en creëert dus net genoeg ruimte voor beide om basenparende waterstofbindingen met het mRNA te behouden. Zie Yusupov et al, Wetenschap 292 (5518): 883-896, 2001.

Wanneer een nieuw aminoacyl-tRNA in de A-sleuf van het ribosoom valt, wordt het anticodon uitgelijnd met het codon van het mRNA. Als er geen complementariteit is, zweeft het aminoacyl-tRNA al snel terug uit de sleuf om te worden vervangen door een andere kandidaat. Als er echter complementariteit is (of iets dat dichtbij genoeg is, herinnerend aan het idee van wiebelen), dan vormen zich H-bindingen tussen het codon en het anti-codon, verandert het tRNA van conformatie, wat de conformatie van EF-Tu verschuift, waardoor hydrolyse van GTP wordt veroorzaakt. BBP + Plen vrijkomen uit het aa-tRNA. De codon-anticodon-interactie is lang genoeg stabiel voor de katalytische activiteit van het ribosoom om de binding tussen fMet en het tRNAf in de P-sleuf te hydrolyseren en de fMet aan het nieuwe aminozuur te hechten met een peptidebinding in de A-sleuf. Het nieuwe aminozuur is nog steeds gehecht aan zijn tRNA en terwijl dit proces plaatsvindt, verschuift het ribosoom van positie met betrekking tot het mRNA en tRNA's. Dit plaatst het nu lege (geen aminozuur aangehecht) tRNAf in de E-sleuf, de tRNAaa in de P-sleuf, bevestigd aan die aa die is gebonden aan Met, en de A-sleuf is weer open voor een nieuw tRNA om binnen te komen. De verlengingsfactor EF-G bindt zich in de buurt van de A-sleuf zodra EF-Tu vertrekt, en is vereist voor ribosomale translocatie, en levert energie voor het proces door een GTP te hydrolyseren dat het met zich meedraagt ​​naar het ribosoom. Uit de ervaringen van mijn studenten blijkt dat de beste manier om dit te leren is om de diagrammen te bestuderen en de bewegingen van de moleculen te zien, en de mechanistische details in je geest in te vullen. Dit proces gaat door totdat het ribosoom de A-sleuf in lijn brengt met een stopcodon.

Er is geen tRNA met een anticodon voor het stopcodon. In plaats daarvan is er een reeks afgiftefactoren die t in de A-plaats van het ribosoom, binden aan het stopcodon en het ribosoom activeren om de binding tussen de polypeptideketen en het laatste tRNA te verbreken (Figuur (PageIndex{6}) )). Afhankelijk van welk stopcodon aanwezig is, komt RF1 (herkent UAA of UAG) of RF2 (voor UAA of UGA) eerst in de A-sleuf. De RF1 of RF2 is gecomplexeerd met RF3, dat betrokken is bij de daaropvolgende vrijgave van het RF-complex uit de A-sleuf. Dit is nodig omdat zodra het polypeptide uit het ribosoom is vrijgegeven, het mRNA moet worden vrijgegeven. Ribosoomafgevende factor (RRF) bindt ook in de A-sleuf, wat een conformationele verandering in het ribosoom veroorzaakt, waardoor het vorige en nu lege tRNA vrijkomt. Ten slotte bindt EF-G aan RRF en veroorzaakt, met een bijbehorende hydrolyse van GTP, dissociatie van het ribosoom in afzonderlijke grote en kleine subeenheden. Merk op dat het de combinatie van EF-G/RRF is die dissociatie veroorzaakt; EF-G alleen speelt een andere rol bij ribosoombeweging als het niet bij het stopcodon is.


Bekijk de video: Was sind eukaryotische und prokaryotische Zellen?! (November 2021).