Translation och proteiner

Translation, aminosyror, proteiner osv.

Vilka start- och stoppkodon finns?

Startkodon: AUG (hos DNA ATG)

Stoppkodon: UAA, UAG, UGA

Vad är skillnaden mellan den eukaryota och prokaryota ribosomen?

Prokaryot → En 30S och en 50S subenhet bildar en 70S subenhet. 65% rRNA och 35% ribosomala proteiner.

Eukaryot → En 40S och en 60 S subenhet bildar en 80 S ribosom. 80% rRNA och 20 % ribosomala proteiner.

Vad är Wobbles hypotes?

De två första basparen i ett kodon bildar alltid starka Watson-Crick-baspar.

Första basen i antikodonet bestämmer antalet kodoner som kan kännas igen av tRNA.

Det minimala antalet antikodon för att läsa av 61 kodon är 32.

Varför finns Wobblande baspar?

• Det ökar translationshastighet eftersom basparen är instabila → lägre energi krävs för dissociation.

• Det krävs färre antikodon eftersom en tRNA-molekyl kan koda för fler aminosyror.

Hur sker aktivering av tRNA?

Enzymet aminoacyl-tRNA-syntetas känner igen tRNA:t och adderar en aminosyra.

Vad kallas den första aminosyran som adderas till kodonet?

fMet-tRNA.

Hur sker initiering av translation hos prokaryoter?

1. Initieringsfaktorerna **IF1** och IF3 binder in till 30S subenheten.
2. IF1 binder till A-site.
3. mRNA binder rätt till 30S subenhetens genom guidning av Shine-delgarno-sekvensen beläget ca 8 baspar från startkodonet.
4. AUG placerar i P-site, fMet-tRNA är den enda aminoacyl-tRNA som binder hit först.
5. GTP-bundet IF2 och fMet-tRNA binder in till preinitieringskomplexet.
6. 50S subenheten binder in samtidigt som GTP bundet till IF2 hydrolyseras och då dissocierar från komplexet.
7. Ett 70S komplex har bildats och elongering startar.

Vilka 3 moment består elongeringen av?

1. Bindning till inkommande aminoacyl-tRNA.
2. Skapande av peptidbindning.
3. Translokalisation.

Hur sker elongering av translation hos prokaryoter?

1. Aminoacyl-tRNA binder till GTP-bundet EF-Tu som sedan binder in till 70S-komplexets A-site.

2. EF-Tu + GTP-komplexet hydrolyseras och dissocierar.

3. Det bildas en peptidbinding mellan aminosyrorna genom att alfa-aminogruppen på A-site gör en nukelofil attack på karboxylgruppens aminosyran i P-site.

4. Det bildas en dipeptidas-tRNA i A-site. Medan tRNA i P-site blir deacylerad. Reaktionen katalyseras av peptidyltransferas (en del av 23S rRNA subenhet)

5. Slutligen flyttas kodonet i mRNA:ts 3’ rikting. Dipeptidyl-tRNA flyttas till P-site och den oladdade tRNA flyttas till E-site. Förflyttning katalyseras av EF-G eller translokas mha GTP som hydrolyseras.

Hur sker terminering av translation hos prokaryoter?

1. När stoppkodnet finns på A-site identifieras den av antingen R1 eller R2 (release factor) beroende på vilket stoppkodon det är.
2. RF’s hydrolyserar den terminerande peptidyl-tRNA-bindingen.
3. RF’s frisätter polypeptiden från P-site samt den oladdade tRNA.
4. RF’s dissocierar 70S ribosomen till 30 & 50S genom att EF-G bundet GTP hydrolyseras. 

Vad är skillnaden på eukaryot och prokaryot translation?

* Prokaryoter har E-site men ej eukaryoter
* Olika många IF’s, EF’s och RF’s
* Hastigheten

Hur sker initiering av translation hos eukaryoter?

1. eIF1 och eIF3 binder in till 40S subenheten för att förhindra för tidig bindning till 60S.
2. fMet-tRNA bildar ett komplex med eIF2-bundet GTP som binder in till 40S subenheten genom att GTP hydrolyseras.
3. mRNA binder till komplexet mha initieringsfaktorer eIF4 som identifierar 5’-capen.
4. När startkodonet identifierats i P-site binder 60S subenheten in och det bildas ett 80S komplex.
5. Elongering startar.

Hur sker elongeringen av translation hos eukaryoter?

Likande som prokaryoter fast med andra elongeringsfaktorer:

EF-Ts = eEF1

EF-Tu = eEF1

EF-G = eEF2

Hur sker termineringen av eukaryot translation?

Här finns endast en frisättningsfaktor (RF) som kallas eRF. Den kan identifiera alla stoppkodon.

\

1. eRF hydrolyserar den terminerande peptidyl-tRNA-bindingen.
2. eRF frisätter polypeptiden från P-site samt den oladdade tRNA.
3. RF’s dissocierar 80S ribosomen till 40 & 60S genom att eEF2 bundet GTP hydrolyseras.

Vad är aminosyrornas funktion?

* Bygga upp proteiner.
* Katalytiska centrum för enzymer.
* Signalering (GABA, glutamat, glycin, tyrosin (adrenalin).
* Energikälla.

Vad är aminosyrans grundstruktur?

• Alfakol.

• R-grupp (sidokedja).

• N-terminal: aminogrupp.

• C-terminal: karboxylgrupp.

Vilka 5 “grupper” av aminosyror finns, baserade på deras kemiska egenskaper och reaktivitet?

* Opolära/alifatiska
* Polära oladdade
* Aromatiska
* Postitivt laddade
* Negativt laddade

Vad är karaktäristiskt för alifatiska/opolära aminosyror?

Deras R-grupp består endast av kolväten. Undantag är metionin som har en svavelgrupp - men den förblir oladdade. Det är följande aminosyror:

• Glycin

• Alanin

• Proline

• Valin

• Leucin

• Isoleucin

• Metionin

Glada albatrosser provar meth, isen luktade valium.

Vad är karaktäristiskt för polära oladdade aminosyror?

Deras R-grupp består av en fri OH-grupp, amingrupp eller SH-grupp:

• Serin

• Treonin

• Cystein

• Aspargin (amin)

• Glutamin (amin)

Coola treos asp ser glutamin.

Vad är karaktäristiskt för aromatiska aminosyror?

De består av en bensenring. Tyrosin är en aromatisk men också en polär aminosyra eftersom det finns en fri OH-grupp:

* Tyrosin
* Fenylalanin
* Tryptofan

Vad är karaktäristiskt för positivt laddade aminosyror?

De har en laddad amingrupp i sidokedjan:

* Lysin
* Arginin
* Histidin

Vad är karaktäristiskt för negativt laddade aminosyror?

Här finns en karboxylgrupp (COO-) som kan protoniseras eller deprotoniseras:

* Aspartat
* Glutamat

Vad innebär stereoisomer?

Aminosyror kan förekomma som isomerer - spegelbilder. Den enda som ej kan det är glycin eftersom det saknar ett kiralt kol.

\
I naturen förekommer endast L-aminosyror hos proteiner. D-aminosyror är ovanliga.

Vad menas med att aminosyror är amfojoner?

I en lösning kommer aminosyrorna att vara dipolära joner = på samma molekyl kommer det finns två olika laddningar.

Vad innebär det att aminosyror är amfolyter?

De kan både ta upp och avge protoner.

Vad är pI för något?

Isoelektriska punkten = när en aminosyra har nettoladdning 0 i en lösning.

Vad innebär pKa för en aminosyra?

* När pH är lägre än pKa kommer aminosyran i lösningen att vara protonerad.
* När pH är högre än pKa kommer aminosyran att vara deprotonerad.

Vad är speciellt med prolin?

Dess struktur är väldigt rigid eftersom dess R-grupp binder till alfa-kolet och aminogruppen.

Vilka 5 posttranslationella modifieringar kan aminosyror genomgå?

• Fosforylering

• Hydroxylering

• Disulfidbryggor

• Karboxylering

• Peptidbinding

Dessa är posttranslationella modifikationer.

Vilka aminosyror kan fosforyleras?

Endast de med en fri OH-grupp;

* Tyrosin
* Serin
* Treonin

Vilka aminosyror kan hydroxyleras och hur?

Prolin och lysin. Proteiner bestående av 3 polypeptider kan bilda **trippelhelixar** som stabiliseras av vätebindningar. Det sker genom att en OH-grupp adderas:

* **Hydroxyprolin**
* **Hydroxylysin**

Vad är karboxylering?

En posttranslationell process där koldioxid adderas med hjälp av enzymet karboxylas → det resulterar i en binding till kalcium. Kan endast ske av glutaminsyra.

Här är K-vitamin en kofaktor. Warfarin är hämmare.

Vilken aminosyra kan karboxyleras?

Glutaminsyra (ej glutamat).

Vilken aminosyra är mest benägen att bilda alfahelix?

Alanin.

Vilka tre faktorer skiljer proteiner åt?

* Aminosyrornas följd.
* Antalet aminosyror.
* Fördelning av de 20 aminosyrorna.

Vad är primärstruktur?

En rak polypeptidkedja, en sekvens av aminosyror.

Vad är sekundärstruktur?

Det finns 2 typer där polypeptidens huvudkedja skapar interaktioner:

* Beta-flak: antiparallella eller parallella
* Alfa-helix: vanligt för vissa aminosyror

\
Ibland kan det uppstå “svängar” som kopplar samman alfa och beta, sker endast med prolin och glycin.

Vad är tertiärstruktur?

En polypeptids tredimensionella struktur som avgör dess funktion och bestämns av primärstrukturen:

* vätebindning
* elektrostatiska interaktioner
* hydrofoba interaktioner
* van der Waals
* disulfidbryggor

Vad är kvartärstruktur?

Flera subenheter sammansatta till ett 3-dimensionellt komplex:

* Dimer (2)
* Trimer
* Tetramer

\
→De kan vara **homodimerer** eller **heterodimerer**

Vad är en domän? Ge ett exempel på en domän.

En del av ett protein som utgör en självständig funktionell enhet oberoende av de andra subenheterna.

\
Till exempel har RNA-polymeras en CTD-domän (C-terminal domän) vars funktion är att fosforyleras/defosforyleras.

Vilka två modeller för proteinveckning finns och vad innebär de?

* **Molten globule**: Polypeptidkedjan kollapsar genom hydrofobiska interaktioner till en kompakt struktur som sedan blir dess slutgiltiga struktur (se bild).

\
* **Hierarkisk**: Lokala sekundärstrukturer bildas för att sedan bilda domäner och slutligen proteinet.

Vad är chaperoner och vilka två familjer av dessa finns?

De är proteiner vars funktion är att hjälpa vecka proteiner på ett korrekt sätt. Det finns två familjer:

* Molekylära chaperoner (Hsp70)
* Chaperoniner

Vilken funktion har Hsp70?

Det är ett protein som låser sig kring hydrofoba sekvenser och är aktivt vid translation samt transport för att stabilisera och skydda proteinet. De är ATP-beroende.

Vad är chaperoniner?

De skyddar proteinet mot cytosol och andra peptider. Även här finns ATP-aktivitet. De är dynamiska och kan ändra sin form. De är aktiva under stress såsom värme och andra tillstånd.

Hur många % av alla proteiner veckas fel?

25%. Dessa bryts ner.

Vilka 5 posttranslationella modifieringar finns av proteiner?

* Fosforylering
* Glykosylering
* Ubiquitinering
* Veckning
* Proteolytisk klyvning

Vad är glykosylering och varför är det nödvändigt?

Addering av en sockermolekyl för att göra proteinet mer hydrofilt och motståndskraftigt för enzymatisk nedbrytning.

Nödvändigt för:

• Sortering av lysosomala proteiner

• Cell-cellkommunikation

Hur sker glykosylering och var?

Addition av sockermolekyl till proteiner.

N-länkad (vanligast) → Asn (asparagin).

O-länkad → serin och treonin.

Hur sker fosforylering?

Fosforylering är den vanligaste modifikationen. Kinaser fosforylerar proteiner medan fosfataser defosforylerar.

Det sker genom at ATP donerar sin fosfatgrupp till en aminosyra med en fri OH-grupp.

Vad är proteolytisk klyving?

Inaktiva enzymer, **zymogener**, kan aktiveras genom proteolytisk klyvning. En irreversibel process.

Exempel: Chymotrypsinogen klys av pepsin till chymotrypsin.

Vad är Ubiquintinering?

Ubiquitin är en etikett som dödmärker ett protein. Här är 3 enzymer involverade; E1, E2 och E3 som tillsammans identifierar, markerar och aktiverar processen.

Hur bildas disulfidbryggor?

Ifall två cysteiner finns i närheten av varandra kan de bilda en cystin mellan de fria SH-grupperna. Det är en kovalent binding.