Translation

Prokaryoten & Eukaryoten

Prokaryoten & Eukaryoten


Theresa Weiss
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Translation auf universitärem Niveau, mit Fokus auf Mechanismen, Regulation und Struktur. Sie decken Themen wie die Bindung von tRNA, die Rolle des Ribosoms, die Initiation und Termination der Translation sowie die Regulation bei Eukaryoten und Prokaryoten ab. Besonders nützlich sind sie für Studierende der Biologie, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Verständnis der Proteinbiosynthese vertiefen möchten.
Cartes-fiches
25
Utilisateurs
2
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
23.06.2016 / 03.07.2016

Cartes-fiches

Welche 4 Hauptkomponenten benötigt die Translation?

  • mRNA
  • tRNA
  • Amino-Acyl-tRNA-Synthetase
  • Ribosom

wie ist eine mRNA aufgebaut?

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

Wie beginnt Translation bei Prokaryoten?

RBS = ribosomal binding site = Shine dalgarno Sequenz

3-9bo upstream des Startcodons

ist komplementär zur 16S rRNA im Ribosom

Wie beginnt die Tranlation bei EK?

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

was ist eine tRNA & wie ist sie aufgebaut?

= 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
  •  

Wie wird die tRNA beladen?

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

Wie wird die spezifische Beladung der tRNA gewährleistet?

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

Aufabu von Ribosomen allgemein?

supramolekulare Maschinen, zahlreiche MAkromoleküle

2 Teile

  • Große UE
    Peptidyltransferase-Zentrum
  • kleine UE
    Decodierungszentrum

Bezeichnung durch Sedimentationsgeschw. abhängig vin Dichte & Durchmesser

Aufbau von Ribosomen der EK?

80 S

Große UE (60S)

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

Kleine UE (40S)

  • 18S rRNA
  • 33 Proteine

Aufbau der Ribosomen von PK?

70S

Große UE (50S)

  • 5S rRNA
  • 23S rRNA
  • 34 Proteine

Kleine UE (30S)

  • 16S rRNA
  • 21 Proteine

Welche "Phasen" hat ein Translationszyklus?

  • 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

Welche tRNA Bindungsstellen hat das Ribosom?

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)

Wie läuft die Peptidyltransferase-Reaktion ab?

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

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

--> Ortsswechsel

wie verläuft die Translationsinitiation bei PK?

  • 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

Was ist die Initiator tRNA bei PK?

N-Formylmethionin

Formyl später durch Deformylase entfernt oder ganze Anfangssequenz abgespalten

Welche Komplexe werden bei der Initiation bei EK gebildet?

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

Was ist der cap-bnding complex?

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

Wie kommen AA-tRNAs zum Ribosom?

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

Welche Schutzmechanismen gibt es für falsche Bp?

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

wie erfolgt die Peptid-Bindung?

  • 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

Was passiert nach der Peptidbindung?

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

Wieviel ATP wird bei der Translations verbraucht?

1 ATP für Bidlung von AA-tRNA

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

1 GTP bei Translokation durch EF-G

Wodurch erfolgt die Termination?

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)

Translations-Regulation bei PK?

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

Translations-Regualtion bei EK?

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

 

Étudier