- •А.С. Спирин
- •Три последовательные химические реакции биосинтеза белка
- •Рабочий цикл транслирующей рибосомы
- •Рабочий цикл транслирующей рибосомы
- •Расположение субстратных молекул аминоацил-тРНК (А/а) и пептидил-тРНК (Р/р)
- •ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ:
- •ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ
- •ПРИМЕР установки рамки считывания
- •ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ:
- •ЭПИЦИКЛ ТРАНСЛЯЦИИ:
- •ЭПИЦИКЛ ТРАНСЛЯЦИИ:
- •В процессе инициации трансляции рибосомные субъединицы ре-ассоциируют,
- •Полирибосомы
- •The polyribosome is a group of ribosomes strung on an mRNA thread and
- •Prokaryotes:
- •Eukaryotes:
- •A.P. Mathias, R. Williamson, H.E. Huxley and S. Page (1964) Occurrence and function
- •E. Shelton and E.L. Kuff (1966) Substructure and configuration of ribosomes
- •T. Yoshida, M. Wakiyama, K. Yazaki and K. Miura (1997) Transmission electron and
- •T. Yoshida, M. Wakiyama, K. Yazaki and K. Miura (1997) Transmission electron and
- •Double-row type polyribosomes translating long mRNA ( -Luc-3'UTRTMV)
- •3D ribosome model
- •Cryo-ET analysis of young circular polyribosomes
- •Cryo-ET reconstruction of aged circular polyribosomes
- •Cryo-ET reconstruction of topologically linear, planar double-row and zigzag-like polyribosomes.
- •Cryo-ET reconstruction of two topologically different hexasomes
- •Cryo-ET reconstruction of the compact 3D helical polyribosomes after 30 min translation (A)
- •Molecular structure of the left-handed supra-molecular helix formed by eukaryotic polyribosomes:
- •Dynamics of conformational changes of polyribosomes during translation : distribution of polysomal ribosomes
- •Dependence of proportions of three main types of polysomal conformations – circular (A),
- •«ОНТОГЕНЕЗ» ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ ПОЛИРИБОСОМ
- •«ОНТОГЕНЕЗ» ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ ПОЛИРИБОСОМ
- •Conventional scheme of the initiation-coupled circularization of eukaryotic mRNA
- •Model of non-covalent circularization of eukaryotic mRNA via initiation-coupled formation of protein-to-protein bridges
- •Loading of circular mRNA with ribosomes via de novo initiation (1, 2) followed
- •Cap-mRNA-poly(A)
- •Cap-mRNA-[no poly(A)]
- •«От ложного знания – к истинному незнанию!»
- •УЧАСТНИКИ ПРОЦЕССА ИНИЦИАЦИИ
- •Два пути инициации трансляции
- •Модель инициаторного 43S рибосомного комплекса (по данным крио-электронной микроскопии)
- •Модель инициаторного 43S рибосомного комплекса (по данным крио-электронной микроскопии)
- •Схема связывания фактора eIF4F
- •Аминоацилирование и метилирование инициаторной тРНК у эукариот
- •ГТФ-зависимое связывание инициаторной тРНК с белком IF2
- •ИНИЦИАТОРНЫЕ КОДОНЫ Escherichia coli:
- •ИНИЦИАТОРНЫЕ КОДОНЫ У ПРОКАРИОТ:
- •3'-концевые нуклеотидные последовательности прокариотической и эукариотической рибосомных РНК
- •Внутренняя инициация у прокариот: взаимодействие полипуриновой последовательности мРНК
- •БЕЛКОВЫЕ ФАКТОРЫ ИНИЦИАЦИИ БАКТЕРИЙ
- •Связывание факторов инициации с контактирующей стороной малой (30S) рибосомной субъединицы
- •Диссоциирующая функция белка IF3
- •Три функциональные группы факторов:
- •Этапы инициации (прокариоты)
- •Схема последовательности событий в процессе инициации трансляции у прокариот
- •Инициация трансляции у эукариот: АТФ-зависимое сканирование 5'-нетранслируемой области
- •Концевая инициация с последующим сканированием 5'-нетранслируемой лидерной области мРНК рибосомным 43S комплексом (40S:eIFs:Met-tRNAi).
- •“Native” 40S subunit of eukaryotes 40S:eIF3:eIF1A:eIF1:eIF2
- •Взаимосвязь белковых факторов инициации эуариот
- •Рабочий цикл сканирующего 43S рибосомного комплекса как молекулярной машины конвейерного типа
- •Молекулярный «храповик с собачкой» (molecular ratchet-and-pawl mechanism)
- •Конец лекции
- •КОНСТИТУТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ТРАНСЛЯЦИИ
- •Схема механизма индукции трансляции мРНК, кодирующей бактериальную хлорамфеникол-ацетилтрансферазу (cat-мРНК), хлорамфениколом
- •«Сила» мРНК
- •ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ «СИЛУ» мРНК
- •Взаимодействие пред-инициаторной полипуриновой последовательности мРНК
- •ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ «СИЛУ» мРНК
- •Известной усиливающей последовательностью, расположенной по направлению к 5 -концу от последовательности Шайна-Дальгарно, является
- •ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ «СИЛУ» мРНК
- •Стабильная шпилька,
- •НЕЗАВИСИМАЯ ИНИЦИАЦИЯ НА ЦИСТРОНАХ ПОЛИЦИСТРОННЫХ мРНК
- •Схема полицистронной мРНК, кодирующей субъединицы бактриальной протонной АТФазы
- •Независимая инициация (А) и
- •ИНДУЦИРОВАННАЯ ИНИЦИАЦИЯ
- •INDEPENDENT INITIATION (A) AND
- •РЕИНИЦИАЦИЯ:
- •Регуляция инициации трансляции предшествующими открытыми рамками считывания
- •Схема механизма индукции трансляции мРНК, кодирующей бактериальную хлорамфеникол-ацетилтрансферазу (cat-мРНК), хлорамфениколом
- •Схема механизма регуляции трансляции мРНК, кодирующей бактериальную метилазу 23S рибосомной РНК
- •Адаптивная регуляция инициации трансляции белками-репрессорами
- •ТРАНСЛЯЦИОННАЯ РЕПРЕССИЯ
- •Регуляция трансляции фаговой (MS2) РНК
- •Схема расположения кодирующих последовательностей (цистронов) в полицистронной РНК бактериофага MS2
- •Схема расположения кодирующих последовательностей (цистронов) в полицистронной РНК бактериофага MS2
- •MS2 RNA: C - L - S JUNCTION
- •MS2 RNA: C - L - S JUNCTION
- •MS2 RNA: C - L - S JUNCTION
- •Шпилька, включающая рибосомо-связывающий участок (RBS) S-цистрона MS2-фаговой РНК,
- •Схема расположения кодирующих последовательностей (цистронов) в полицистронной РНК бактериофага MS2
- •ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОБЫТИЙ ПРИ ИНФЕКЦИИ ФАГОМ MS2
- •Регуляция синтеза рибосомных белков
- •Полицистронные мРНК, кодирующие рибосомные белки E.coli
- •Полицистронные мРНК, кодирующие рибосомные белки E.coli
- •Рибосомный белок S8 как репрессор трансляции
- •Полицистронные мРНК, кодирующие рибосомные белки E.coli
- •Рибосомный белок L1 как репрессор трансляции
- •Структура комплексов рибосомного белка L1 с рибосомной 23S РНК и L11-мРНК
- •Саморегуляция синтеза рибосомных белков
- •Регуляция синтеза треонил-тРНК синтетазы
- •Треонил-тРНК-синтетаза репрессирует свой собственный синтез путем связывания со своей мРНК
- •Две стабильные шпильки лидерного участка мРНК, кодирующей ThrRS (слева) и вторичная структура треониновой
- •Треонил-тРНК-синтетаза репрессирует свой собственный синтез путем связывания со своей мРНК
- •Регуляция трансляции аптамерными модулями мРНК
- •Термосенсорный модуль
- •Общая схема механизма выключения трансляции мРНК метаболитом: метаболит-индуцированная стабилизация конформации, блокирующая рибосомо-связывающий участок
- •Общая схема механизма выключения (слева) и включения (справа) трансляции мРНК метаболитом
- •Схема выключения трансляции мРНК, кодирующих ферменты биосинтеза тиамина
- •Схема регуляции трансляции мРНК, кодирующих ферменты синтеза нуклеотидов аденин-связывающим аптамерным модулем
- •Регуляция трансляции антисмысловыми и комплементарными РНК
- •Включение трансляции мРНК, кодирующей белок стрессового ответа E. coli, стресс-индуцированной комплементарной РНК (DsrA
- •Основные механизмы регуляции трансляции у прокариот
- •Конец лекции
- •ЭПИЦИКЛ ТРАНСЛЯЦИИ
- •ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ:
- •РАБОЧИЙ (ЭЛОНГАЦИОННЫЙ) ЦИКЛ РИБОСОМЫ: Для трансляции требуется присутствие субстрата в Р-участке!
- •Три функциональные группы факторов:
А.С. Спирин
Молекулярная биология:
Лекция 5.
Рабочий цикл транслирующей рибосомы. Инициация трансляции.
Полирибосомы.
11 марта 2015 г.
Три последовательные химические реакции биосинтеза белка
(1) Aa + ATP Aa~AMP + P~P |
Обе реакции |
|
катализируются |
||
|
||
(2) Aa~AMP + tRNA Aa~tRNA + AMP |
аминоацил-тРНК- |
|
синтетазой |
||
|
||
|
(ARSase) вне рибосомы |
|
(3) Aa~tRNA + Pept~tRNA Pept-Aa~tRNA + tRNA |
Реакция (3) происходит в рибосоме (катализируется ее ПТ- центром)
Рабочий цикл транслирующей рибосомы
Рабочий цикл транслирующей рибосомы
Расположение субстратных молекул аминоацил-тРНК (А/а) и пептидил-тРНК (Р/р)
на малой (вверху) и большой (внизу) субъединицах рибосомы
30S
A P
A, P : декодирующий центр
ap
A P |
50S |
|
a, p: каталитический |
ap |
|
(пептидил- |
||
|
||
трансферазный) |
|
|
центр |
|
ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ:
Функциональное назначение механизма инициации трансляции:
(1)Установка инициаторной аминоацил-тРНК в Р/p положении
вкачестве донорного субстрата для первой реакции транспептидации (рибосома не может осуществить транспептидацию
без донорного субстрата!).
Aa~tRNA + Met~tRNAi Met-Aa~tRNA + tRNAi
in P/p state
Met-tRNAi
Met-tRNAi
ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ
Функциональное назначение механизма инициации трансляции:
(2) Установка первого кодирующего триплета мРНК на рибосоме = = установка рамки считывания кодирующей последовательности мРНК путем комплементарного связывания
антикодона инициаторной тРНК (3'-UAC…-5')
инициаторным кодоном мРНК (5'-AUG-3')
ПРИМЕР установки рамки считывания
сплошной последовательности букв путем определения начальной точки считывания:
ATCATCATCATCATCATCATCATCATCATCAAA
ATCATCATCATCATCATCATCATCATCATCAAA
ATCATCATCATCATCATCATCATCATCATCAAA
ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСЛЯЦИИ:
Функциональное назначение механизма инициации трансляции:
(3) Основная мишень для регуляции белкового синтеза на уровне трансляции.
ЭПИЦИКЛ ТРАНСЛЯЦИИ:
Инициация – главная мишень для регуляции синтеза белка