Bílkoviny a rostlinná buňka
Bílkoviny Rostliny --- kontinuální diferenciace vytváření orgánů: - mitotická dělení - zvětšování buněk a tvorba buněčné stěny
syntéza bílkovin
--- fotosyntéza syntéza bílkovin
1
Bílkoviny
Bílkoviny 1.
Centrální dogma
2.
Translační aparát
3.
Translace
4.
Posttranslační modifikace
5.
Lokalizace v buňce
6.
Degradace
2
Bílkoviny DNA RNA bílkoviny • Jen 3-10% celkové RNA tvoří mRNA • Zbytek nekódující RNA • mRNA v cytosolu není vždy ihned přepisována translační regulace genové exprese
1. Centrální dogma
3
Bílkoviny 1.
Centrální dogma
2.
Translační aparát
2.
Translace
4.
Posttranslační modifikace
5.
Lokalizace v buňce
6.
Degradace
2. Translační aparát
• RNA: • Bílkoviny:
mRNA, tRNA, rRNA, ribosomální mRNA vazebné regulační (translační faktory) enzymy • Aminokyseliny • Energetika - ATP
4
2. Translační aparát RNA – fyzikálně chemické vlastnosti „samouspořádávání“ RNA molekul do kompaktních partikulí •
sekundární struktura RNA, soubor krátkých úseků dvoušroubovic na základě komplementárního párování (tRNA)
•
terciární uspořádání: izolovaná rRNA vytváří kompaktní partikule 16S
•
po přidání Mg iontů a spermidinu vznikají 40S partikule mRNA a rRNA vázány na bílkoviny
2.translační aparát – samouspořádávání RNA
5
2. translační
aparát-
mRNA
cesta od pre-mRNA ke zralé molekule mRNA
2. translační aparát - mRNA a mRNA-vazebné bílkoviny
6
2. translační aparát -
tRNA
2. translační aparát -
tRNA
sestřih a výměna nukleotidů
konečná funkční podoba
7
2. translační aparát –
rRNA, ribosomální bílkoviny a ribosomy
Bílkoviny 1.
Centrální dogma
2.
Translační aparát
3.
Translace
4.
Posttranslační modifikace
5.
Lokalizace v buňce
6.
Degradace
8
3. translace • RNA: • Bílkoviny:
• • • •
mRNA, tRNA, rRNA, ribosomální mRNA vazebné regulační (translační faktory) enzymy Aminokyseliny Energetika – ATP mRNA čtena z 5´na 3´konec Translace má 3 fáze: iniciace, elongace a terminace
Iniciace je klíčovým procesem
3. translace Iniciace translace probíhá v 7 stupních: 1. Aktivace aminokyselin 2. Vytvoření ternárního komplexu 3. Vytvoření preiniciačního komplexu 4. Vazba iniciačních faktorů na čepičku mRNA 5. Napojení preiniciačního komplexu na čepičku mRNA 6. Preiniciační komplex „scanuje“ mRNA až po AUG kodón 7. Interakce 5´a 3´konce mRNA
9
3. translace – aktivace aminokyselin
3. translace – ternární komplex preiniciační komplex
10
3. translace – vazba iniciačních faktorů na čepičku mRNA
3.translace - „scanování“ preiniačním komplexem k AUG
11
3.translace- interakce 5´a 3´konce mRNA
3. translace Elongace: • •
• •
Postupné přidávání aminokyselin k rostoucímu řetězci bílkovin Využívání 3 míst na ribosomu (P= peptidyl mRNA-vazebné místo A = aminoacyl-tRNA E = exit Ribosom přečte první kodón, posune se a uvolní AUG pro navázání dalšího ribosomu Postupným navazováním ribosomů se vytváří polysomy
12
3. translace – funkční ribosom
3. Translace - elongace 1
13
3. Translace –elongace 2 + 3
3. Translace - polysomy
14
3. translace - terminace • Ukončení translace stop kodóny: UAA UAG UGA • Nezbytná přítomnost uvolňovacích faktorů RF1 RF2 RF3 • RF1 rozezná UAA a UAG
3. Translace - terminace
15
3. Translace - terminace Nascentní bílkovina v endoplasmatickém retikulu: • • • •
Postranslační modifikace Prostorové uspořádávání Oligomerizace Třídění
Bílkoviny v endoplasmatickém retikulu napojeny na chaperony: • • • •
Zvyšují rychlost získávání konečné podoby Udržují bílkovinu v kompetentním stavu Zabraňují nežádoucím interakcím Stabilizují bílkoviny
Úloha chaperonů
16
Uspořádávání nascentních proteinů
17
Regulace translace, samouspořádávání AMI
Samouspořádávání bílkovin: tvorba sekundárních struktur
18
19
20
21
Calcium-binding protein
Nucleic acids-binding
Transcription faktor
22
Bílkoviny 1.
Centrální dogma
2.
Translační aparát
3.
Translace
4.
Posttranslační modifikace
5.
Lokalizace v buňce
6.
Degradace
4. posttranslační modifikace
nejrozšířenější typy modifikací: glykosylace – fosforylace – methylace – hydrozylace – acylace – ubiquitinace (modifikace kovalentně navázaným peptidem ¨tvořeným 76 aminokyselinami)
glykosylace = polypeptid + glykan = glykoprotein • N-glykosylace • O-glykosylace
23
4. Posttranslační modifikace: N-glykosylace I
4. Postranslační modifikace: N-glykosylace II
24
4. Postranslační modifikace: N-glykosylace Asn – X – Ser/Thr: napojení oligosacharidového řetězce na nascentní bílkovinu • 1. stupeň glykosylace na ER, 2. stupeň v Golgi • 2. stupeň = konečná podoba: manozové nebo komplexní typy • Komplexní typy: fukozy, xylozy, (ne kyselinu sialovou) N-glykoproteiny funkčně patří mezi bílkoviny: stěnové receptorové sekreční (rozpoznávácí?) lektiny
4. Posttranslační modifikace: O-glykosylace fosforylace
O-glykosylace a fosforylace:
• Ser/Tre/Tyr • Vratné, rychlé, funkční modifikace (př. RNA- polymeráza)
25
Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace
26
Nascentní bílkoviny Ko-translační modifikace bílkovin Získání translokační kompetence kompetence udělena: ¾ ko-translační N-glykosylací
¾ skládáním polypeptidu ¾ tvorbou disulfidických vazeb ¾ vytvářením oligomerů ¾ odstraněním signální sekvence
5. Lokalizace v buňce
27
5. Lokalizace v buňce buňka má až 30 kompártmentů a dvě organely Nascentní bílkoviny v ER nesou si informaci o „svém osudu“ zůstanou v ER – transportovány dál – rozloží se Bílkovina má 1 a více zaváděcích signálů a specifických domén v primární sekvenci aminokyselin a ty reagují s receptory a tím zprostřetkována finální lokalizace Typy bílkovin: integrální membránové součástí kompártmentů Sekreční ( stěnové, vakuolární, extracelulární)
5. Lokalizace v buňce Nascentní bílkovina v endoplasmatickém retikulu • Postranslační modifikace • Sekundární a terciární uspořádávání (disulfid izomeráza) • Oligomerace • Třídění • Lokalizace Chaperony: udržují bílkovinu v kompetentním stavu zabraňují nežádoucím interakcím stabilizují bílkoviny zvyšují rychlost s jakou bílkoviny získávají konečnou podobu
28
5. Lokalizace v buňce: transport membránou
5. Lokalizace v buňce: úloha SRP
29
5. Lokalizace v buňce: úloha SRP
5. Lokalizace v buňce: transport do mitochondrie
30
Bílkoviny 1. Centrální dogma 2. Translační aparát 3. Translace 4. Posttranslační modifikace 5. Lokalizace v buňce 6. Degradace
6. Degradace = ubiquitinace ubiquitinace (modifikace kovalentně navázaným peptidem ¨tvořeným 76 aminokyselinami)
Komplex enzymů:
E1 = ubiquitin aktivační E2 = ubiquitin konjugační E3 = ubiquitin ligační
• • • • • •
protein s degradačním signálem rozpoznán E3 dvěma kroky navázán ubiquitin na protein pro degradaci nutno navázat 4 ubiquitiny translokace proteinu na místo degradace ubiquitiny uvolněny protein degradován
31
Bílkoviny 1. Centrální dogma 2.Translační aparát 3.Translace 4. Posttranslační modifikace 5.Lokalizace v buňce 6.Degradace
32
