Translation

• 5' Cap
• Startcodon
• ORF
• Stopp-Codon
• Poly-A Tail (3'Ende)

RBS = ribosomal binding site = Shine dalgarno Sequenz

3-9bo upstream des Startcodons

ist komplementär zur 16S rRNA im Ribosom

• Ribsosom bindet an Cap
• Scanning bis AUG
• Begünstigt durch seltene Kozak-Sequenz
• poly-A fördert Neu-Initiation durch Zirkularisation

= Adpater zwischen Codons und AS

Sekundärstruktur= Kleblatt

• Akzeptorarm: 3'ACC, bindet aminoacyl-Rest
• PseudoU-Schlaufe, Pesudouridien
• variable Schlaufe
• Anticodon-Schlaufe: 3Nt als ANticodon, Bidnung an mRNA über WBB
• D-schlaufe: Dihydrouridine
•  

durch die Aminoacyl-tRNA-Synthetase

2 Klassen (Anhängen an 2' oder 3' OH des Adenosins am Akzeptorarm)

in 2 Schritten

1. Adenylierung der AS
   AS + ATP ---------> adenylierte AS + PPi
2. eigentliche Beladung
   adenylierte AS + trNA ------> beladene tRNA + AMP

ergibt kovalente Acylbindung zwischen C-Ende der AS und 2'/3'Oh des Adenosinnukleotids des 3' ENde des Akzeptorarms

tNRA erkennen alle Codons die für eine As codieren (3.nt = wobble position)

AA-RS erkennt alle tRNAs die Codons für eine AS tragen, aber ist sepzifisch für die AS

--> jede As hat ihre eigene AA-RS

supramolekulare Maschinen, zahlreiche MAkromoleküle

2 Teile

• Große UE
  Peptidyltransferase-Zentrum
• kleine UE
  Decodierungszentrum

Bezeichnung durch Sedimentationsgeschw. abhängig vin Dichte & Durchmesser

80 S

Große UE (60S)

• 5,8S rRNA
• 5S rRNA
• 28S rRNA
• 49 Proteine

Kleine UE (40S)

• 18S rRNA
• 33 Proteine

70S

Große UE (50S)

• 5S rRNA
• 23S rRNA
• 34 Proteine

Kleine UE (30S)

• 16S rRNA
• 21 Proteine

• anlagerung der mRNA an die kleine ue
• zutritt der initiator-tRNA
• mRNA, tRNA, kleine ue-kompex rekrutieren große ue
• synthese startet am start-codon
• eelongation bis stop-codon
• protein freigesetzt
• ribosom zerfällt

Bidnungsstellen befinden sich an der Grenzfläche der UE, überbrückt Distanz zwischen Peptidyltransferase- & Decodierungszentrum.

E-Site

• Exit-Stelle
• unbeladene tRNA

P-Site

• Peptidyl-Stelle
• Peptidyl-tRNA (nascierende Polypeptid-Kette)

A-Site

• Akzeptorstelle
• Bindung der Aminoacyl-tRNA (einzelne AS)

Aminogruppe der Aminoacyl-tRNA greift die Carbonyl-Gr. der Peptidyl-tRNA an

Peptidkette wird auf Aminoacyl-tRNA übertragen --> wird somit zur Peptidyl-tRNA

--> Ortsswechsel

• IF3 bindet in E-Site --> blockiert anlagerung der großen ue
• IF1 bindet in A.site und blockiert diese
• an IF1 bindet IF2-GTP (GTPase) fördert die Anlagerung der ersten AS = Initiator-tRNA (fMEt-tRNA)
• Initiator-tRNA die schon an mRNA gebunden ist, bindet an P-site = 30S Initiationskomplex (kl ue, mrNA, Initiator tRNA + Faktoren IF3, IF1 und IF2)
• durch Konformationsänderung nach der Bindung löst sich IF3
• große UE kann binden
• führt zur GTPase aktivität von IF2
• kann nur mehr schlecht binden und dissoziiert ab
• 70S Initiationskomplex (große & kl ue, mrNA, Initiator tRNA

N-Formylmethionin

Formyl später durch Deformylase entfernt oder ganze Anfangssequenz abgespalten

ternärer Komplex

• eIF2-GTP bindet an MetRNA

43S-Präinitiations-Komplex

• ternärer Komplex bindet an kl. UE

48S Präinitiationskomplex

• eIF4F bindet an cap der mRNA
• mRNA Kompleyx und 43S-Komplex lagern sich zusammen

80S Initiationskomplex

• Scanning unter ATP-Verbrauch, bis Startcodon
• AUG durch MettRNA erkannt
• Konformationsänderung
• GTP-Hydrolyse
• ablösung der eIF's
• Bindung von eIF5B-GTP
• Assoziation der großen UE
• Konformationsänderung
• GTP-Hydrolyse
• eIFS dissoziieren ab
• MettRNA in P-Stelle

= 80S Initiationskomplex

• eIF4E (mRNA-cap-binding-protein),
• eIF4G
• eIF4A

Sie werden durch EF-Tu eskortiert

bindet an 3' Ende der tRNA

• maskiert Aminoacyl-Rest --> keine Reaktion
• stabilisiert Acylbindung

hat GTP gebunden

nach der Bindung von AA-tRNA/EF-Tu-GTP-Komplex an Ribosom über korrekte Bp --> Konfromationsänderung & GTP-Hydrolyse

Abdissoziieren von EF-Tu-GDP

ultimativ: korrekte Bp, aber energetischer Unterschied zu gering, 3 Zusatzmechanismen

16S rRNA

• 2 As nebeneinander
• interagieren mit codond er tRNA
• erkennen ob Basen korrekt binden

EF-Tu

• kinetische Selektivität
• Fehlpaarung--> Ef-Tu reagiert nicht ausreichend mit Ribosom --> keine GTP-Hydrolyse

Akkomodation

• "Korrekturlesen"
• bei eintritt der AAtRNA ist 3'Ende weit von P-site entfernt
• muss sich erst hinein drehen
• falsche dissoziieren dabei häufiger ab

• 2' OH der Pept.tRNA gibt Proton ab
• 3'OH des gleichen Adenin-Restes  nimmt das Proton auf
• 2'OH nimmt Proton der angreifenden Amino-Gr.  der AA-tRNA auf (= Protonen-Donor & Akzeptor)
• Aminogruppe von AA-tRNA greift Carbonyl der Pept.-tRNA an
• Peptidkette wird von Peptid- tRNA auf AA-tRNA übertragen

Peptidyl-tRNa ist in A-site, ist mit ANticodon und Peptidkette verbunden

deacetylierte tRNA ist in P-site, ist nur  mehr mit Anticodon verbunden

• große UE wandert
• EF-G-GTP bindet bei der A-site
• Hydrolyse
• Konformationsänderung
• Ef-G verdrängt Prpt.-tRNA aus A-site, leere tRNA verlässt Ribosom über E-site
• wandernde A-site-t.RNA zieht mRNA mit
• Ef-G dissoziiert ab

1 ATP für Bidlung von AA-tRNA

1 GTP bei ANlieferung der AA-tRNA durch EF-Tu

1 GTP bei Translokation durch EF-G

durch release faktoren

Klasse I: wechselwirkung mit dem Stop-Codon (RF1 und bei Prok. RF2)

Klasse II: Ablösung von Klasse I (RF3)

Erkennung des Stop-Codons durch 3 AS = Peptid-Anticodon (Gly, Gly, GLN)

negative Regulation bei der RBS

• sterische Blockierung
• verhindert anlagerung der kl ue

sekundärstruktur-faltung

• verhindert bindung der 16S rRNA
• wird durch andere Gene des Operons moduliert
• können wirkung aufheben

ribosomale Proteine

• normalerweise binden Proteine an freie rRNA und sorgen für richtige Faltung
• keien freie rRNA vorhanden --> bindung an erste RBS der eigenen mRNA
• keine Translation

Als Anpassung an z.B: Nährstoffmangel oder einwirkenden Stress

2 Angriffspunkte

• mRNA Erkennung
• Bindung der Initiator tRNA

inhibierung erfolgt durch Phoshprylierung

eIF-BP

• bindet an cap-binding protein
• unphosphoryliert --> starke Bindung --> hemmung
• phosphoryliert --> keine Bindung --> Translation findet statt

Eisen-regulation durch Ferritin

Mangel an Eisenionen:

• IRP (iron-regualting protein) haben kein eisen gebunden --> bindet an IRE (iron responsive element, am 5'Ende der mRNA des Ferritin-Gens)
• keien anlagerung des 43S-Komplexes
• kein Ferritin, das Eisen speichern würde

Eisen-Überschuss

• IBP bindet an Eisen
• bindet nicht an IRE
• Translation von Ferritin
• nimmt EIsen auf

Abbau unvollständiger mRNA

• zu frühes Stop-codon
• spleiß-komplexe nicht entfernt
• Cap-Spaltungsprotein
• abbau

non-stop vermittelter zerfall

• kein stop-codon
• poly-A translatiert
• anlagerung von Proteinen die mrNA und Protein abbauen