7. Proteine und Proteinbiosynthese

proteinogene Aminosäuren

> Petidbindung
> die Petidbindung hat eine planare Geometrie

> ein C-Atom mit 4 Resten
> eine Aminogruppe
> eine Carboxylgruppe
> ein H
> eine variable Seitenketten (Rest)

> Phenylalanin (Phe, F)
> Tryptophan (Trp, W)
> Tyrosin (Tyr, Y)

> Aspartat / Asparaginsäure D
> Glutamat / Glutaminsäure E

> Glycin G
> Alanin A
> Valin V
> Leucin L
> Isoleucin I
> Cystein C
> Methionin M
> Phenylalanin F
> Tryptophan W
> Prolin P

> Serin S
> Threonin T
> Tyrosin Y
> Asparagin N
> Glutamin Q

> Lysin K
> Arginin R
> Histidin H

> bei diesem pH wert sind 50% der Moleküle neutral

> Colinearität von Gen und Protein (1963)
> Mutation am trpA Gen

=> die lineare Sequenz der Nukleotide eines Gens bestimmt die lineare Sequenz der Aminosäuren eines Proteins

> 3 Nukleotide

> Er ist nicht-überlappend, denn eine Mutation eines Basenpaares in der DNA führt nur zur Änderung einer Aminosäure im Protein.
> für ein Triplet existiert nur eine Aminosäure

> Potential für 4^3 = 64

> Codon

> Eine einzelne Leserahmen Mutation ändert den Rest des Proteins

> einige Aminosäuren werden von mehr als einem codon kodiert

> AUG ist das einzige Codons welches für die Aminosäure Methionin codiert und gleichzeitig das einzige Start-Codon

> sind kurze RNAs
> falten in eine Kleeblattstruktur (2D)
> 3D -> L-struktur
> enthalten modifizierte Nukleotide
> besitzen ein Anticodon
> enden auf CCA

> beladen die tRNAs mit Aminosäuren
(1)Aminosäure wird unter ATP-Verbrauch aktiviert
(2)Die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen hängen die Aminosäure an die richtige tRNA
> es gibt eine eigene Aminoacyl-rTNA-Synthetase für jede Aminosäure
> Aminoacyl-tRNA-Synthetasen bestimmen den genetischen Code

Weder noch
> Es gibt mehrere tRNAs für eine Aminosäure
> Die meisten tRNAs erkennen mehr als ein Codon

> Auf der Wobble Position ist das erste Nukleotid des Anticodons
> die Wobble Position ermöglicht Variation des ersten Nukleotids
-> so kann eine tRNA mehr als ein Codons erkennen
> an der Wobble Position befindet sich manchmal Inosine (I)

> zusätzliches Nukleotid in Anticodons
> fungiert als "wobble base" kann mit Adenin, Cytosin und Uracil binden

2/3 rRNA und 1/3 Protein

> 70 s Ribosom
> besteht aus 2 Untereinheiten

> 80 s Ribosom
> besteht aus zwei Untereinheiten

> Strukturgebend

> 3 stellen an den tRNAs binden
A - Aminoacyl-Stelle (Anfang)
P - Peptidyl-Stelle
E - Exit-Stelle

> mRNA und Anticodons werden von 30s Untereinheit gebunden
> wachsendes Polypeptid wird durch die 50s Untereinheit geleitet
> mit Aminosäuren beladenen Enden der tRNAs werden von 50s Untereinheit positioniert

Decodierungszentrum
> am Decodierungszentrum werden nur die tRNAs mit passendem Anticodon (cognate tRNAs) akzeptiert

Peptidyl-Transferase-Zentrum
> am Peptidyl-Transferase-Zentrum werden die Peptidbindungen zwischen den Aminosäuren geknüpft

5´untralsatierte Region

> Sequenz vor dem Start-Codon (stromauf des Startcodons)
AGGAGGU
> 30s Untereinheit des Ribosoms bindet an der Shine-Dalgarno Sequenz
> Ribosom wird für Translation richtig positioniert
=> wichtig für Initiation

> Initiationsfaktoren werden auf 30s Untereinheit geladen
> IF3 Unterdrückt Bindung der 50s Untereinheit
> 30s Untereinheit bindet an Shine Dalgarno Sequenz auf der mRNA
> IF1 sorgt dafür, dass nur Initiatior tRNA an die P-Stelle (Peptidyl-Stelle) bindet

Initiator tRNA = Formal-Methionien-tRNA

> IF2 bringt Initiator-tRNA mit formyl-Methionin an 30s Untereinheit
> wird an P-Stelle gebunden
> IF3 verlässt den Komplex
=> es bildet sich der 30s Initiationskomplexe

> IF1 und IF2verlassen den Komplex, damit die 50s Untereinheit binden kann
=> es bildet sich der 70s Initiationskomplex

> Initiation beginnt mit Bindung der CAP Struktur der mRNA
> die 40s Untereinheit binden über die CAP Struktur an die mRNA und sucht dann nach dem ersten Startcodon (= Initiationscodon)
> das Initiationscodon ist AUG
> sobald das Initiationscodon erreicht ist verlassen die IF die 40S Untereinheit
> 60s Untereinheit bindet an 40s Untereinheit = 80 s Ribosom

> EF-Tu und EF-G als Elongationsfaktoren

EF-Tu
> bindet an die tRNA welche mit Aminosäure beladen ist
= ternärer Komplex
> passende tRNA anzubringen
> verlässt danach den Komplex

EF-G
> EF-G an GTP gebunden
> Energiegewinnung durch Spaltung von GTP -> GDP + P
> EF-G bindet an A und schiebt tRNAs eine Stelle weiter

=> Prozess wiederholt sich so lange bis zur Termination

> Translation stoppt wenn ein Stopcodon erreicht wird
> zu Stopcodon gibt es keine passende tRNA
> um Ribosom zu lösen sind Release Faktoren notwendig
> RF1 oder RF2 & RF3 zusammen binden an freie A-Stelle
> RF1 erkennt UAA und UAG
> RF2 erkennt UAA und UGA

in 5´-> 3´Richtung

> an C-terminales Ende

> helfen bei der Proteinfaltung
> sind selbst Proteine

= sind bestimmte Chaperone
> Proteine werden unter ATP-Verbrauch in hydrophobe Taschen gefaltet
> geschieht posttranslational

> Serin, Threonin und Tyrosin können an ihrer OH-Gruppe phosphoryliert werden (zB zur Aktivierung von Transkriptionsfaktoren)

> Cystein kann durch intra- oder intermolekulare Brückenbildung Proteine stabilisieren (Disulfidbückenbildung)

> NLS (Nuclear Localization Sequence)
> sorgt dafür dass das Protein in den Zellkern transportiert wird

> sorgt dafür, dass das Protein in die Mitochondrien transportiert wird

> Signalpeptid
> sorgt dafür, dass das Protein an die Zellhülle gebracht wird

> werden direkt in das raue ER hinein synthetisiert
> Proteine werden direkt an der Zellmembran tranlatiert

> für einige Aminosäuren gibt es mehrere tRNAs

> U, C und A

sie werden aus dem Primärtranskript herausgeschnitten

Prokaryoten: formyl-Methionin
Eukaryoten: Methionin

> Serin
> Threonin
> Tyrosin