Ribosomit 1 Palade & Siekevitz eristivät jaottelusentrifugaatiolla ns. mikrosomeja radioakt. aminohapot kertyivät mikrosomeihin, jotka peräisin rer:ää sisältävistä soluista proteiinisynteesi soluliman basofiilinen aines RNA:ta (hav. 40- luvulla) EM: ø 30 nm:n jyväset vastasivat basofiilista materiaalia radioakt. aminohapot osoittivat jyväset valkuaisainesynteesin paikaksi Ribosomit 2 RNA:sta mikrosomeille nimitys ribosomi ribosomeja on kaikissa valk.ainesynteesiin pystyvissä soluissa prokaryooteilla hajallaan eukaryooteilla suuri osa liittynyt ER:n rer (spesifisesti proteiineja sitovat) Rakenne mitokondrioissa ja viherhiukkasissa omat ribosomit perusrakenne sama kaikissa soluissa 2 osaa (subunits), joissa molemmissa RNA:ta (2/3) ja proteiineja (1/3) Ribosomit 3 rakentuminen alayksiköistä itseohjautuva tapahtuma (perustuu rrna:n informaatioon) ribosomipartikkelissa aina 2 uurretta: 1. syntyvää polypeptidiketjua varten 2. lähetti-rna:ta varten nisäkässolussa n. 10x10 6 ribosomia ribosomaalinen RNA (rrna) tuotetaan tumassa, sen tumajyväsessa (nukleolus) emäkset: A, G, C, U osa nukleotideista metyloituneita 1
Ribosomit 4 rrna-geenit esiintyvät monistuneina, n. 200 kopiota/geeni transkriptio tehokasta (huom! rrna on lopputuote!) koko alayksiköt bakteerit 21x29 nm, 70S MW 2,5 milj. 50S + 30S eukaryosyytit 22x32 nm, 80S MW 4,2 milj. 60S + 40S suurempi alayksikkö pienempi alayksikkö 50S, MW 1,6 milj. 5S rrna 0,12 kb 23S rrna 2,9 kb 34 proteiinia 30S, MW 0,9 milj. 16S rrna 1,54 kb 21 proteiinia 60S, MW 2,8 milj. 5S rrna 0,12 kb 28S rrna 4,7 kb n. 49 proteiinia 40S, MW 1,4 milj. 18S rrna 1,9 kb n. 33 proteiinia (S = sedimentaatiovakio, koon, muodon ja tiheyden funktio, ei additiivinen esim. 30S + 50S = 70S, kb = kilobase = 1000 nukleotidia) Proteiinisynteesin periaate 1 tapahtuu aina polyribosomeissa eli polysomeissa (lähetti-rna:n eli mrna:n toisiinsa liittämiä ribosomeja) tuma mrna mrna:n 1 kodoni (3 emästä) 1 aminohappo prot. synteesissä ribosomi liukuu pitkin urassaan olevaa mrna:ta mrna määrää aminohappojärjestyksen eli proteiinin primaarirakenteen ribosomi käyttää 4 ATP:tä/peptidisidos 2
Proteiinisynteesin periaate 2 aminohapon tuo paikalle trna (siirtäjä eli transfer RNA) aminohappo + trna aminoasyyli-trna (AA-tRNA), korkeaenerginen tuottaa osan synteesin vaatimasta energiasta ah:n ja trna:n kytkee yhteen entsyymi, spesifinen tunnistus trna käsittää n. 80 nukleotidia muod. polynukleotidiketju kiertyy 2-kierteeksi (komplementaariset emäkset) Proteiinisynteesin periaate 3 poikkeavat emäkset taipuminen apilanlehtikuvioon aminohapon paikan tunnistaa trna eikä aminohappo itse mrna:ta muokataan ennen proteiinisynteesiä mrna:n synteesi = transkriptio mrna:n viestin lukeminen ( kääntäminen ) = translaatio Translaatio kolme vaihetta: 1. Initiaatio eli aloitus mrna + 40S osa (pienempi osa) kolmen proteiinin (initiaatiofaktorit) avustamana energia GTP:stä solussa initiaatiokoodi aina AUG; koodaa aminohappo metioniinin bakteereissa, mitokondrioissa, kloroplasteissa; formylmetioniini kun met. kiinnittynyt paikoilleen 60S-osa kiinnittyy metioniinin jälkeen 3
Initiaatio 1 Suunta vasemmalta oikealle! Small ribosomal subunit Pienemmän alayksikön rooli? Upstream nucleotide sequence distinguishes initiation AUG sequence Initiator trna Initiaatio 2 30S Initiation complex (mrna aligned, amino terminal Met in place) Initiaatio 3 Mikä on suuremman yksikön rooli? Large ribosomal subunit 4
Initiaatio 4 70S initiation complex (ready for elongation) Proteiinisynteesi... 2. Elongaatio eli piteneminen uusien ah:jen liittyminen n. 20 ah/s keskikokoinen proteiini syntyy n. 60 sekunnissa ah:t liittyvät peptidiketjun karboksyylipäähän 3. Terminaatio eli lopetus lopetuskoodi: UAA, UAG, UGA ribosomi hajoaa alayksiköikseen (dissosioituu) prot. irtoaa mrna vapautuu irtoamiseen tarvitaan kaksi terminaatiofaktoria ja vielä yksi GTP Elongaatio 1 ELONGATION Aminoacyl-tRNA Psite Peptidyl-tRNA A-puoli on oikealla 5
Elongaatio 2 Elongaatio 3 Peptide bond Uncharged-tRNA Peptidyl-tRNA Elongaatio 4 6
Terminaatio TERMINATION Polypeptide mrna Release factors Peptidyl-tRNA Stop codon Lopetuskoodi: UAA, UAG, UGA mrna Link between polypeptide and trna broken Terminationn complex Stop codon Released polypeptide Lopuksi ribosomi dissosioituu alayksiköikseen Ribosomal subunits dissociate 7
Vielä kerran proteiinisynteesin vaiheet yhdessä kuvassa Growing polypeptide Completed polypeptide Incoming ribosomal subunits Start of mrna (5 end) End of mrna 3 end) SRP receptor Signal recognition particle (SRP) Signal sequence (hydrophobic) Ribosome mrna Protein synthesis begins Lumen of rough eendoplasmic reticulum Protein synthesis inhibited Signal peptidase Protein synthesis resumes Mikä suuntaa polypeptidit ja sopivat signaalipeptidit esim. endoplasmakalvoston lumeniin? Docking proteiiniksi tai signaaliproteiiniksi sanottu reseptori (SRP) vetää polypeptidin lumeniin. 8
Virheiden minimointi 1 mrna kodoni ja trna:n antikodoni virhe 1/100 sidoksen löystyminen virheet vähenevät 1/2000 mrna:n kodonin lisäksi trna:n mutkalla 3 sitoutumispaikkaa (A,R,P) trna heilahtaa A R, jos sidos mrna:n ei riittävän luja, sidos irtoaa Virheiden minimointi 1 vapaiden ribosomien syntetisoimat proteiinit suoraan solulimaan osittain sytosolin ribosomeissa, pääasiassa rer:n kalvoihin kiinnittyneissä ribosomeissa rer membraanin läpi ER:n onteloihin rer proteiineissa signaalisekvenssi alussa (leikataan myöhemmin pois) usein glykosylointi ER:n onteloissa Proteiinien hajoaminen Ubikuitiinin ja proteasomin osuus hajoamisessa 9
Proteiinin hajoaminen 1 Vaihe 1 Proteiinin hajoaminen 2 Vaihe 2 Proteiinin hajoaminen 3 Vaihe 3 10