Bio 2.2.-2.3. p267-271

2.2. Structuur en functie van een ribosoom

  • Na de transcriptie verlaat het rijpe mRNA de kern en komt het in het cytoplasma terecht.

  • Daar wacht het ribosoom.

  • Een ribosoom bestaat uit 2 ongelijke delen:

  • De kleine subeenheid

    • bindt het mRNA

    • zorg ervoor dat de codons op het mRNA correct worden gelezen

    • controleerd of het anticodon (tRNA) complementair is aan het codon op het mRNA

  • De grote subeenheid

    • bevat ‘peptidyl trans ferase centrum’ PT

      • plek waar de peptidebindingen tussen aminozuren worden gevormd

  • Deze subeenheden vormen samen een volledig werkend ribosoom.

  • Beide subeenheden bestaan uit:

    • Ribosomaal RNA (rRNA)

    • Ribosomale proteïnen

  • Het rRNA speelt een structurele rol en een katalytische functie:

    • Het helpt bij het vormen van de bindingen tussen aminozuren.

Bindingsplaatsen in het ribosoom

  • Samen zorgen onderstaande onderdelen ervoor dat codon per codon de juiste aminozuren in de juiste volgorde aan elkaar worden gezet.

  1. A-plaats (Aminoacyl-plaats)

    • Hier komt een tRNA binnen met zijn gekoppelde aminozuur.

    • Het anticodon van dit tRNA moet complementair zijn aan het codon dat op het mRNA boven de A-plaats ligt.

  2. P-plaats (Peptidyl-plaats)

    • Bevat het tRNA waaraan de groeiende polypeptideketen vastzit.

      • polypeptideketen: reeds gevormde aminozuurvolgorde

    • Hier vindt de ‘peptidyl transferase activiteit’ plaats:

      • Het aminozuur of de aminozuurketen wordt overgedragen naar het aminozuur op het tRNA in de A-plaats, waardoor de keten 1 aminozuur langer wordt.

  3. E-plaats (Exit-plaats)

    • Nadat het aminozuur is overgedragen, verschuift het inmiddels “lege” tRNA naar de E-plaats en verlaat dan het ribosoom.

2.3. Translatie: mRNA naar eiwit

  • Translatie is de tweede grote stap van genexpressie:

    • Tijdens de translatie wordt de informatie in het rijpe mRNA omgezet in een polypeptideketen, die zich daarna kan vouwen tot een werkend eiwit.

  • Translatie gebeurt in het cytoplasma, op de ribosomen.

  • Translatie verloopt, net als transcriptie, in een aantal fasen.

  • Meestal onderscheiden we:

    1. Activatie van aminozuren

    2. Initiatie

    3. Elongatie

    4. Terminatie

Activatie van aminozuren

  • Voordat een aminozuur kan worden ingebouwd in een eiwit, moet het gekoppeld worden aan het juiste transfer-RNA (tRNA).

  • Elk tRNA heeft een anticodon, een triplet dat complementair is aan een codon op het mRNA.

  • Een speciaal enzym, een aminoacyl-tRNA-synthetase, herkent zowel een bepaald aminozuur als het bijpassende tRNA.

  • Het enzym koppelt onder verbruik van energie (ATP) het aminozuur vast aan het tRNA:

    • Het resultaat is een “geladen” tRNA, klaar om zijn aminozuur naar het ribosoom te brengen.

Initiatie

  • Tijdens de initiatie bindt de kleine ribosomale subeenheid aan het mRNA, meestal ter hoogte van het 5’-uiteinde.

  • Het ribosoom “zoekt” het eerste startcodon (meestal AUG) in het juiste leesraam.

    • Een speciaal initiator-tRNA, dat het aminozuur methionine draagt en een anticodon heeft dat complementair is aan AUG, bindt op dit startcodon.

  • Wanneer het initiator-tRNA correct gepositioneerd is, bindt ook de grote subeenheid.

  • Zo ontstaat een volledig functioneel ribosoom, met het initiator-tRNA in de P-plaats.

  • Vanaf dat moment is het systeem klaar om de rest van het eiwit op te bouwen.

Elongatie

  • Tijdens de elongatie wordt de polypeptideketen stap voor stap verlengd:

    1. Een nieuw geladen tRNA met een specifiek aminozuur bindt met zijn anticodon aan het volgende codon op het mRNA in de A-plaats.

    2. Het peptidyltransferase (PT) in de grote subeenheid katalyseert de vorming van een peptidebinding tussen het aminozuur in de P-plaats en het nieuwe aminozuur in de A-plaats:

    • De hele keten komt zo te liggen op het tRNA in de A-plaats.

    1. Vervolgens schuift het ribosoom 1 codon verder over het mRNA (van 5’ naar 3’), een proces dat translocatie wordt genoemd.

    • Het tRNA met de keten komt nu in de P-plaats terecht, en het “lege” tRNA verschuift naar de E-plaats en verlaat het ribosoom.

  • Na iedere toevoeging schuift het ribosoom één codon verder over het mRNA (van 5’ naar 3’).

Terminatie

  • Vroeg of laat bereikt het ribosoom een stopcodon op het mRNA: UAA, UAG of UGA.

    • Deze codons hebben geen bijbehorend tRNA met aminozuur.

    • In plaats daarvan bindt er een release factor (RF) aan het ribosoom wanneer een stopcodon in de A-plaats verschijnt.

    • De release factor geeft het signaal dat de polypeptideketen moet worden vrijgelaten.

    • Het ribosoom knipt de keten los van het laatste tRNA waarna de 2 ribosomale subeenheden en het mRNA uit elkaar gaan.

  • De vertaling van dit mRNA is nu voltooid.

Na de translatie: verschillende eiwitten uit één gen

  • Wanneer de polypeptideketen is vrijgekomen, is het werk nog niet altijd af.

  • De keten moet zich vaak eerst vouwen tot zijn uiteindelijke driedimensionale structuur.

  • Daarnaast ondergaat het eiwit soms nog posttranslationele modificaties:

    • Er kunnen suikergroepen worden toegevoegd.

    • Fosfaatgroepen worden aangehecht.

    • Bepaalde stukjes van de keten worden afgeknipt.

  • Ook kan je door alternatieve splicing van het pre-mRNA verschillende varianten van mRNA uit 1 en hetzelfde gen krijgen.

  • Elk van die mRNA-varianten kan leiden tot een eiwit met een iets andere aminozuurvolgorde.

  • Samen zorgen alternatieve splicing én posttranslationele modificaties ervoor dat 1 gen kan resulteren in meerdere verschillende proteïnen, met soms uiteenlopende functies in de cel.

  • Dit verklaart hoe een mens met relatief “weinig” genen toch een enorme rijkdom aan eiwitten kan hebben.