Translation Teil 3 Proteinfaktoren und ihre Rolle in der Proteinsynthese

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1 Translation Teil 3 Proteinfaktoren und ihre Rolle in der Proteinsynthese Damit die Proteinsynthese beginnen kann, müssen m-rna und fmet-trna zum Ribosom gebracht werden. Wie geschieht das??? Von entscheidender Bedeutung sind 3 Proteine IF 1, IF 2 und IF3!!! (Initiationsfaktoren) Initiation bei Prokaryoten Zur Abbildung:. die 30-S-Ribosomenuntereinheit bildet eine einen Komplex mit IF 1 und IF 3. IF 2 (ein G-Protein) bindet GTP Konformationsänderung verbindet sich mit der fmet-trna. Komplex aus IF 2, GTP, f-met-trna lagert sich mit der m-rna und der 30-S-Untereinheit zum 30-S-Initiationskomplex zusammen. kommt eine 50-S-Untereinheit hinzu bildet sich ein 70-S-Initiationskomplex. Initiationsfaktoren werden freigesetzt Proteinsynthese kann beginnen f-met-trna: lagert sich mit ihrem Anticodon genau über dem Initiationscodon AUG der m-rna sie sitzt an der P-(Peptidyltransferase)- Stelle des Ribosoms es gibt noch andere freie A- (Aminoacyl)- und E- Stellen für andere t-rna Moleküle auf dem Ribosomen

2 Die zweite Phase der Proteinsynthese ist der Elongationszyklus (m-rna werden abgelesen und Peptidbindungen geknüpft) Eine Aminoacyl-tRNA (eine t-rna acyliert mit einer Aminosäure) wird in Verbindung mit einem Protein, den man als Elongationsfaktor Tu (EF-Tu) bezeichnet zur A- (Aminoacyl)-Stelle des Ribosoms transportiert. -sitzt dann die richtige Aminoacyl-tRNA mit ihrem Anticodon auf dem Codon der m-rna wird GTP am EF-Tu zu GDP hydorlisiert -ist das Anticodon falsch mit dem Codon gepaart, findet keine Hydrolyse statt und die t-rna wird nicht auf das Ribosom übertragen führt zur Genauigkeit der Translation! Wie wird EF-Tu mit dem gebundenen GDP wieder in die Ausgangsform versetzt, so dass er eine weitere Aminoacyl-tRNA binden kann??? -es kommt eine zweiter Faktor Elongationsfaktor Ts zu dem EF-Tu-Komplex hinzu -sorgt dafür, dass GDP sich von EF-Tu löst -es bindet wieder GTP an EF-Tu Elongationszyklus kann von vorne beginnen d.h. EF-Tu kann wieder in der GTP- Form eine andere Aminoacyl-tRNA binden und zur A-Stelle transportieren.

3 Nachdem die Aminoacyl-tRNA an der A-Stelle angeordnet wurde, wird eine Peptid- Bindung zwischen der Aminogruppe der Aminoacyl-tRNA und der Carbonylgruppe des Formylmethionins, mit dem die fmet-trna beladen ist, geknüpft. Fortfahren kann die Proteinsynthese, wenn mrna und trna s innerhalb der Ribosoms verschoben werden. Für diese Translokation sorgt ein weiteres Protein Elongationsfaktor G (EF-G) - EF-G lagert sich in der GTP-Form an das Ribosom an - durch Hydrolyse von GTP zu GDP kommt es zur Konformationsänderung - dadurch wird die Peptidyl-tRNA aus der A-Stelle in die P-Stelle gedrückt - die deacylierte trna wandert zur E-Stelle des Ribosoms - nach der Dissoziation von EF-G ist das Ribosom bereit mit seiner A-Stelle

4 die nächste Aminoacyl-tRNA aufzunehmen Wie wird die Synthese einer Polypeptidkette beendet, wenn auf der mrna ein Stopcodon auftaucht? Die Proteinsynthese wird durch Freisetzungsfaktoren (releasing factors RF s) beendet! - Freisetzungfaktoren erkennen Stopcodons ( z.b. UAA, UAG) - Ein Freisetzungsfaktor bindet ein Wassermolekül und bringt es als Aminoacyl- TRNA getarnt, ind die P-Stelle des Ribosoms, wo die trna mit der Peptidkette (Peptidyl-tRNA) sitzt - die Esterbindung zwischen trna und der Polypeptidkette wird hydrolisiert - das losgelöste Polypeptid verlässt das Ribosom trna + Protein RF Zusammenfassung: Initiation: Initiationsfaktoren IF1, IF2, IF3 fmet-trna lagert sich Das Startsignal der m-rna, Bildung des 70-S-Initiationskomplexes Elongation: -Elongationsfaktor Tu (EF-Tu) befördert dieaminoacyltrna zur A-Stelle des Ribosoms -Elongationsfaktor Ts (EF-Ts) sorgt dafür, dass EF-Tu erneut eine A-tRNA binden und an die A-Stelle befördern kann -Elongationsfaktor G sorgt für die Translokation

5 Termination: -Freisetzungsfaktoren RF1, RF2, RF3 hydrolisieren (Kettenabbruch) Esterbindung zwischen trna und der Polypeptidkette Viele Antibiotika üben ihre Wirkung aus, indem sie die Proteinsynthese von Bakterien hemmen Streptomycin: hemmt die Initiation und verursacht Fehlablesungen der mrna Tetracyclin: lagert sich an die 30-S-Untereinheit an und hemmt die Bindung der Aminoacyl-tRNA an die A-Stelle des Ribosoms Erythromycin: lagert sich an die 50-S-Untereinheit an und hemmt die Translokation Puromycin: hemmt die Proteinsynthese durch vorzeitige Freisetzung unvollständiger Polypeptidketten Das Diphtherietoxin hemmt die Translokation und blockiert so bei Eukaryonten die Proteinsynthese - früher (bevor es Impfungen gab) häufigste Kindestodesursache - ein Protein, dass von Corynebacterium diphtheriae produziert wird - Ziel: Elongationsfaktor EF2 ( katalysiert bei Eukaryonten die Translokation) - An EF 2 wird eine Adenosindiphosphatribose angehängt - Durch diese ADP-Ribosylierung einer einzigen Kette von EF 2 wird die Fähigkeit des Faktors blockiert, für die Translokation der wachsenden Poly- Peptidkette zu sorgen Proteinsynthese kommt zum Erliegen (tödlich)!!! Unterschiede in der Proteinsynthese Prokaryonten: Eukaryonten: -70-S-Ribosomen -einfacher -fmet-trna (d.h. erste Amino säure: Formylmethionin) -mehrere Startstellen auf mrna -Synthese mehrerer Proteine möglich - 80-S-Ribosomen - komplizierter (mehr Initiationsfaktoren) - Met-tRNA (d.h. erste AS: Methionin) - eine Startstelle - Synthese eines Proteins

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