KV: Translation Michael Altmann

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1 Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: Translation Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009

2 Übersicht VL Translation 1.) Genexpression 2.) Der genetische Code ist universell 3.) Punktmutationen und ihre Folgen 4.) Struktur einer trna 5.) Aminoacyl-tRNA-Synthetase 6.) Struktur der Ribosomen mit Peptidyltransferase-Zentrum 6.) Initiation der Translation : Prokaryoten vs Eukaryoten 7.) Am Startcodon werden euk. 80S Ribosomen assembliert 8.) Die 3 Einzelschritte der Elongation 9.) Polyribosomen 10.) Die Termination der Proteinsynthese 11.) Wichtige Begriffe

3 Gen-Expression

4 Der genetische Code ist universell

5 Punktmutationen und ihre Folgen

6 3D-Struktur einer trna Wichtige Elemente der trna: Anticodon CCA-3 OH-Ende

7 Aminoacyl-tRNA-Synthetase Energiebilanz: 2 energiereiche Bindungen (ATP-> AMP + 2P i ) werden pro beladene Aminosäure gebraucht

8 Struktur des Ribosoms 80S-Ribosom (eukaryotisch) MG: rrnas (5S, 5.8S, 28S, 18S) ca 85 Proteine (40% des Gewichtes) 70S-Ribosom (prokaryotisch) MG: rrnas (5S, 23S, 16S) ca 55 Proteine (34% des Gewichtes) S = Sedimentationskoeffizient im Zentrifugalfeld (nicht additiv!)

9 Modell der prokaryotischen 50S ribosomalen Untereinheit Peptidyltransferase-Zentrum (grün) grau dargestellt = rrna; gold dargestellt = einige ribosomale Proteine -> Die Peptidyltransferase-Aktivität befindet sich auf der rrna! Quelle: The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 Å resolution Nenad Ban et al. (2000) Science 289,

10 trna-bindungstellen am Ribosom Die trna-bindungsstellen befinden sich im Kanal zwischen den Untereinheiten A = Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle P = Peptidyl-tRNA-Bindungsstelle E = Exit-Site der entladenen trna Das Prinzip der Kolinearität: Die mrna wird in 5-3 -Richtung abgelesen; Die Proteinsynthese findet immer vom Amino- zum Carboxyterminus statt

11 Eukaryotische vs prokaryotische mrnas

12 Initiation der Translation : Prokaryoten vs Eukaryoten Bei Eukaryoten bindet die kleine ribosomale Untereinheit an die 5 -cap Struktur und wandert entlang der mrna bis zum Startcodon Bei Prokaryoten bindet die kleine ribosomale Untereinheit direkt in der Nähe des Startcodons aufgrund der Komplementarität zwischen einem Abschnitt auf der mrna (abgekürzt S-D Sequenz) und einem Abschnitt auf der ribosomalen RNA

13 Am Startcodon werden die Ribosomen assembliert

14 Elongation

15 Die 3 Einzelschritte der Elongation bei der Proteinsynthese 1. Bindung der beladenen trna an A-site aufgrund der Codon- Anticodon-Wechselwirkung (Ausnahme: Initiator met-trna bindet an P-site) 2. Knüpfung der Peptidbindung an der A-site (Peptidyltransferase katalysiert) 3. Translocation der Peptidyl-tRNA von A- zur P-site und Bewegung der unbeladenen trna zur E-site Energiebilanz: Schritte 1 und 3 verbrauchen 1 GTP (->GDP), zusätzlich zum ATP-Verbrauch bei der trna Beladung werden also 2 weitere energiereiche Bindungen pro Peptidbindung gebraucht

16 Polyribosomen: mehrere Ribosomen decodieren simultan die mrna Decodierung der Globin mrna durch Reticulocyten-Ribosomen

17 Die Termination der Proteinsynthese

18 Replikation Origin of replication Transkription Gene Promoter Translation mrna Wichtige Begriffe Erkannt von der DNA-abhängigen DNA-Polymerase. E. coli: 1 Origin Eukaryoten: viele Origins E. coli: Einige Gene als Operons organisiert, keine Introns. Eukaryoten: keine Operons, Gene mit Introns. Erkannt von der DNA-abhängigen RNA-Polymerase. E. coli: 1 Polymerase; TATA-Sequenz im Promoter = Pribnov-Box. Operator: Protein-Bindungsstelle(n) im Promoterbereich. Transkript: mrna Eukaryoten: 3 Polymerasen; TATA-Sequenz im Promoter = Hogness- Box. Promoteraktivität durch Enhancer/Silencer- oder / und UAS (Upstream Activating)-Sequenzen moduliert. Transkript: hnrna=prämrna. Signale auf mrna werden von Ribosomen erkannt; Start für Protein: AUG; Stop für Protein: UAA, UAG, UGA. E. coli: einige mrnas sind polycistronisch; die Ribosomen- Bindungsstelle heisst Shine-Delgarno-Sequenz (S/D). Eukaryoten: mrnas sind monocistronisch, capped und polyadenyliert. Ribosomenbindungsstelle: am 5 (cap)-ende.

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