Proteosyntéza - biologický proces

Proteosyntéza

• Proteosyntéza je zložitý a energeticky náročný proces.
• Zúčastňujú sa ho bunkové organely (ER, GA), enzýmy (RNA polymeráza, ...), bielkovinové faktory a pomocné látky.
• Transkripcia je prepis časti genetickej informácie z DNA do mRNA.
• Prebieha v prokaryotoch v jadrovej oblasti, v eukaryotoch v jadre.
• Translácia je preklad GI z mRNA do jazyka proteínov (AMK).
• Translácia prebieha v cytoplazme na ribozómoch.
• Proteosynthetický aparát zahŕňa ribozómy (30S/50S v prokaryotoch, 40S/60S v eukaryotoch), t-RNA, m-RNA, enzýmy (RNA polymeráza, ...), bielkovinové (iniciácia, elongácia, terminácia) faktory a GTP (zdroj energie).
• Transkripčná jednotka (TJ) je úsek DNA, z ktorého sa syntetizuje jedna súvislá molekula RNA.
• Prokaryoty majú polycistronickú mRNA, jedna mRNA kóduje viacero proteínov.
• Eukaryoty majú monocistronickú mRNA, jedna mRNA kóduje jeden proteín.
• Prokaryotická TJ obsahuje promótor, operátor, polypeptidové gény a terminátor.
• Operón má spoločný promótor pre viac génov.
• Gén je základná funkčná genetická jednotka, obsahuje informáciu o sekvencii AMK v proteíne.
• Gény môžu kódovať funkčnú RNA alebo proteíny.
• Gény pre funkčnú RNA kódujú primárnu štruktúru rRNA a tRNA.
• Štruktúrny gén obsahuje informáciu o primárnej štruktúre proteínu.
• Lokus je miesto na chromozóme, kde sa nachádza gén.
• Alely sú rôzne formy génu na rovnakých lokusoch homologických chromozómov.
• Gény majú promótor(miesto na začiatok transkripcie) a terminator (miesto na koniec transkripcie).

Eukaryotická RNA polymeráza

• RNA polymerázy sú enzýmy, ktoré katalyzujú syntézu reťazca RNA.

• Eukaryoty majú 3 typy RNA polymerázy (I, II, III).

• Každý typ má špecifickú funkciu:

  • RNA polymeráza I - prepis rRNA,
  • RNA polymeráza II - prepis mRNA,
  • RNA polymeráza III - prepis tRNA a 5S-rRNA.

• RNA polymerázy nevyžadujú primer.

• Syntéza prebieha od 5- konca do 3- konca.

• RNA polymerázy nemôžu štiepiť nesprávne pripojené nukleotidy.

Prokaryotická RNA polymeráza

• Prokaryoty majú jeden typ RNA polymerázy.
• Má 4 podjednotky: α, β, β', σ (sigma faktor).
• Sigma faktor je dôležitý pre väzbu na promótor.
• Transkripcia prebieha približne 40 nukleotidov za sekundu.

Iniciácia transkripcie

• Začína so sigma faktorom na promótore, vytvorí transkripčnú bublinu a proces transkripcie začne.
• Na transkripcii sa podieľajú TATA box a GACA box a iné sekvencie.
• Sekvencie v promótore sú charakteristické u prokaryotov.

Elongácia transkripcie

• Sigma faktor sa uvoľní.
• RNA polymeráza sa pohybuje pozdĺž DNA templátu a pripája nukleotidy k rastúcemu reťazcu RNA.

Terminácia transkripcie

• RNA polymeráza dospeje k terminátorovej sekvencii.
• Existujú dva typy terminátorov: terminátory nezávislé na rho (rôzne sekvencie párov a slučky ukončujú transkripciu) a terminátory závislé na rho (rho faktor viaže a ukončuje transkripciu).

Produkty transkripcie

• u prokaryotov mRNA, tRNA, rRNA.

Eukaryotická transkripcia

• Eukaryoti majú 3 typy RNA polymeráz, a viacero špecifických promótorových oblastí (TATA box, GC-box, CAAT box)
• Špecificitné sekvencie na promótore sú charakteristické pre eukaryoty.

Transkripčné faktory

• Proteíny, ktoré sa podieľajú na transkripcii.
• Väčšinou sú špecifické pre eukaryoty.
• Pri transkripcii sa väzbia na promótorové oblasti a aktivujú RNA polymerázu.

Posttranskripčné úpravy RNA

• Upravy pre-mRNA u eukaryotov.
• Intróny sa odstraňujú, exóny sa spájajú.
• Dodáva sa čiapočka na 5-koniec, a polyA chvost na 3-koniec.

Reverzná transkripcia

• Proces prepisu RNA do DNA.
• Používa sa v amplifikácii RNA materiálu a produkcii cDNA.

Translácia

• Prepis informácie z mRNA do proteínov (AMK) v ribozómoch.
• Všetky eukaryotické aj prokaryotické organizmy využívajú translačný systém (tRNA, ribozómy).

Sekundárna štruktúra tRNA

• tRNA má špecifické oblasti (akceptorové rameno, antikodónové rameno)
• modifikácie a zvláštne párovania báz

Aminoacyl-tRNA synthetáza

• Enzýmy, ktoré sa pripájajú k voľným AMK.
• Pripájajú AMK k t-RNA pomocou ATP, dôležité z hľadiska správnej proteosyntézy

Aktivácia AMK

• Dôležitý krok pre proces translácie pred pripojením AMK k tRNA.
• Tvorí aminoacyladenylát, potom sa AMK pripája k tRNA
• Dôležité enzýmy aminoacyl-tRNA syntetázy

Iniciácia translácie

• Začiatočný bod procesu translaţiei.
• Vstupujú do hry faktory iniciácie (iniciacia).

Elongácia translácie

• Ribozóm sa posunie pozdĺž mRNA a pridá sa ďalšia AMK do polypeptidového reťazca.
• Pomáhajú v procese elongácie elongacia faktory

Terminácia translácie

• Ribozóm narazí na stop kodón na mRNA.
• Ukončí sa translačný proces s uvoľnením proteínu.
• Do hry vstupujú faktory terminácie (terminacia).

Energetika cyklu

• Energeticky náročný proces.
• Potrebné sú molekuly makroergných fosfátov (ATP, GTP) pre aktiváciu AMK, elongáciu a translaciu.