Giriş Bu bölümde bilgi transferinin son evresi incelenecek translasyon rna dizisinden protein sentezi

Giriş

• Bu bölümde bilgi transferinin son evresi incelenecek.translasyon (RNA dizisinden protein sentezi

• Fonksiyonel RNA molekülleri translasyon sırasında kilit rol oynarlar.

• tRNA (transfer RNA): adaptör moleküllerdir mRNAda bulunan 3lü nt kodonlarına karşılık gelen amino asitleri ribozoma taşırlar translasyon makinesinin temel bileşenidir
• rRNA (ribozomal RNA) ribozomun en büyük bileşenidir. Ribozomlar büyük makromoleküler komplekslerdir ve aminoasitleri biraraya getirerek proteinleri oluştururlar.

• Bölünen bir hücrede rRNA ve tRNA toplam RNA’nın %95ini oluşturur mRNA ise sadece %5.İki etken bu bolluğu açıklayabilir

• 1.mRNA’dan daha stabildirler bunedenle uzun süre hücrede kalırlar
• 2.aktif bir ökaryotik hücrede toplam çekirdek transkrpsiyonunun yarısından fazlası rRNA ve tRNA genlerinden oluşur

Pro ve Ökaryotlarda Translasyon: genel görünüm

• Translasyonel aygıt heriki hücre tipinde birbirine benzer ama ayrıldıkları noktalar vardır

• Prokaryotlarda transkripsiyon ve translasyon ardıldır: transkripsiyon bir yandan sürerken translasyon 5’ ucunda başlar.

• Ökaryotlarda ise hücrenin farklı yerinde olur transkript önce işlenir sonra sitoplazmaya geçer

Protein yapısı

• Primer transkript tamamen olgun mRNAya dönüştüğünde protein sentezi başlar

• Proteinler amino asit polimerleridirler yani polipeptidlerdir.

• Tüm aminoasitler genel bir yapıya sahiptir ve 20 tanesi protein yapısında bulunurlar

• Peptid bağı kovalent bir bağdır ve 1. aminoasitin COOH ucu ile 2. aminoasitin amino ucu arasından bir molekül su çıkmasıyla elde edilir

• Proteinler 4 düzeyde organize olurlar

• Primer yapı düz lineer biçimde aa dizilimidir

• Sekonder yapı polipeptid zincirinin katlanmasıyla oluşan özel bir yapıdır bu yapı lineer yapıdaki yakın aa arasında bağ güçlerinden oluşur: zayıf bağlar (H bağları, elektrostatik güçler ve van der waals bağları). En genel tipleri ise alfa helix beta pleated sheet. Aynı protein bu yapılardan birini yada herikisini içerebilir.

• Tersiyer yapı sekonder yapının katlanmasıyla oluşur

• Quaterner yapı ise bir yada birkaç polipeptidin katlanarak altbirimleriyle oluşturduğu kompleks yapıdır.Bu yapı farklı polipeptidlerden oluşursa heterodimer aynı tip polipeptidler arasında olursa homodimer oluşturur.

• Bazı proteinler kompakt yapıdadır enzim ve antikorlar globüler yapıdadır lineer yapıdaki proteinlere ise fibröz proteinler denir

Genetik kod

• Eğer genler DNA segmenti ise ve DNA zinciri nt dizilimi ise nt dizisinin proteinlerin aa dizisini dikte etmesi gerekir.DNA dizisi protein dizisini nasıl belirler? Eğer nt ler bir koddaki harfler ise harflerin kombinasyonu farklı aminoasitleri temsil eden kelimeleri oluşturur. Kod nasıl okunur?Üst üste çakışırmı çakışmazmı? mRNA da bulunan Kaç tane harf kelimeyi yada kodonu oluşturur ve hangi kodon hangi aa’ i şifreler.

Çakışan-çakışmayan kod

• Şekil 9.6 çakışan ve çakışmayan kodonlar arasındaki farkı göstermektedir.

• Örnek 3 harfli yada triplet kodu göstermektedir.çakışmayan kodda ardıl aa ler ardıl kodonlarca temsil edilir

• Çakışan kodda ise ardıl aa’ler bazı ardıl bazlarca temsil edilir örneğin bir kodonun son iki bazı sonraki kodonun ilk iki bazı olabilir.

• 1961 yılında genetik kodun çakışmayan olduğu bulunmuştur.

Kodondaki harf sayıları

• Eğer mRNA baştan sona okunursa 4 A,G,C,U)bazdan biri herbir pozisyonda bir kez bulunur. Eğer kelime bir harf uzunluğundaysa sadece 4 kelime olasıdır.Sözlük genetik kod olamaz çünkü protein yapısındaki 20 aa için bir kelime olması gerekir.Eğer kelime 2 harf uzunluğunda olsaydı 4x4=16 kelime olası olurdu (AU, CU, yada CC). Bu sözlük yeterince uzun değildir. Eğer 3 harften oluşsaydı 4x4x4=64 kelime olası olurdu.Bu sayı tüm aa leri kapsayacak kadar uzundur.

Genetik kodda dejenerasyon

• Her pozisyon için 4 harf varsa 3 harfli kodon 64 kelime oluşturur. Sadece 20 kelime 20 aminoasit için gerekliyse diğer kodonlar ne işe yaramaktadır?

• Crick’in çalışmaları genetik kodun dejenere olduğunu ortaya koymuştur buna göre bazı aa ler birden fazla kodonca temsil edilmektedir.

• Herhangi bir aa kodlamayan kodonlar stop kodonlardır

• UAG-amber kodon

• UGA-opal kodon

• UAA ochre kodon

tRNA: adaptör

• Herbir aa için bir tane tRNA molekülü vardır herbir aa spesifik bir tRNA molekülüne bağlanır

• mRNA kodonları ile tRNA antikodonu RNA-RNA baz çifti oluşturur.Kodon antikodona komplementerdir.

• Aa ler tRNAlara amino açil tRNA sentetaz denen enzimlerce takılır ve tRNA böylece aa ile yüklenir.

• Her aa tRNA’nın 3’ CCA ucuna takılır.

Wobble pozisyonu

• Bir aa için kodon sayısı değişir.1-6arasında kodon bazan bir aa için gereklidir örneğin serin için 6 tane kodon vardır. Neden genetik kod bu varyasyonu gösterir

• 1. çoğu aa ler ribozomlara alternatif tRNAlar ile taşınır herbir tip farklı bir antikodonla baz çifti oluşturur.

• 2.bazı yüklü tRNAlar spesifik aa lerini birkaç kodondan birine getirir ve bu tRNAlar sadece kendisine komplementer olan kodona değil birkaç alternatif kodonu tanır. Gevşek bir bağlantıyla kodon antikodon eşleşmesi gerçekleşir bu eşleşme kodonun 3’ ucunda antikodonun ise 5’ ucunda olur buna wobble baz eşleşmesi denir.

• Wobble pozisyonunda antikodonun 3. nükleotidi iki biçimde eşleşir biri komplementer olduğu bazla diğeri komplementer olmayan bazla

• İnosin tRNA yapısında bulunan ender bazlardan birirdir.

ribozomlar

• Protein sentezinin gerçekleştiği organellerdir

• mRNAnın bağlandığı yer küçük altbirimdir ve tRNA için üç tane bağlanma bölgesi vardır

• A: aminoaçil tRNA bağlanır

• P: peptidil tRNA bağlanır

• E:çıkış kanalı (deaçile(yüksüz- tRNA bağlanır)

• Deşifre (decoding) merkezi:30S altbiriminde bulunur ve sadece kodonla komplementer tRNA A bölgesine kabul edilmesini sağlar

• Peptidil transferaz merkezi:50S biriminde bulunur ve peptid bağının oluşumunu katalizler

translasyon

• Üç evreden oluşur

• Başlangıç:initiation

• Uzama :elongation

• Terminasyon:sonlanma

Amino asitlerin aktivasyonu

Aa aktivasyonu

Aa aktivasyonu

Aa aktivasyonu

Translasyon başlangıcı

• En önemli aşama ilk amino açil tRNA’nın A bölgesine yerleşmesidir dolayısıyla doğru okuma çerçevesi sağlanır.

• Hem pro hem ökaryotlardaki ilk aa metiyonindir ve özel bir tRNA tarafından mettRNA olarak adlandırılır ve AUG kodonunu tanır.Bu tRNA initiator tRNA olarak da bilinir.Bakterilerde bu ilk metiyonin formillenir ve bu grup daha sonra çıkarılır.

• Bilindiği gibi pro ve ökaryotlarda 5’UTR bölgeleri vardır bu bölge transkripsyon başlangıcı ve translasyon başlangıç noktaları arasındadır.

• Prokaryotlarda başlangıç kodonundan önce özel bir dizi vardır buraya Shine dalgarno dizisi adı verilir bu dizi 30S ribozomunda bulunan 16S rRNA ile baz çifti oluşturur bu eşleşme ile P bölgesini öylesine bir pozisyona sokarki başlangıç tRNAsı buraya girer.

elongation

• Bu aşamada ribozom bir fabrika gibi çalışır.herbir aa büyüyen polipeptid zincirine eklenirken deaçile tRNA başka bir aa taşımak üzere geri dönüşüm döngüsüne girer.

• Uzama sırasında elongasyon faktör Tu ve EF-G kullanılır.aminoaçil tRNA EF-Tu ile bağlanır ve ternary kompleks oluşur. Elongasyon döngüsü başlangıç tRNA’sı P bölgesinde ve aminoaçil tRNA A bölgesine girince başlar. Buraya tRNA girince ribozom biçim değiştirir ve EF-Tu ternary kompleksten ayrılır ve iki aa büyük altbirimde bulunan peptidil transferaz merkezinde birbirine yakınlaşır. Burada peptid bağı oluşur ve dipeptid A bölgesine kayar.

• Devreye EF-G girerek A bölgesindeki tRNA P bölgesine P bölgesindeki boş tRNA E bölgesine kayar ve mRNA ribozom içinde hareket ederek bir sonraki kodon A bölgesine karşılık gelir ve EF-G A bölgesinden çıkarak buraya yeni bir aa yüklü tRNA gelmesi için burayı boşaltır.

• Sonraki aşamada ise A bölgesine yeni tRNA girince E bölgesindeki boş tRNA sitoplazmaya döner ve bu döngü durdurucu kodona kadar sürer.