Translace

Translace neboli proteosyntéza je překlad nukleotidové sekvence mRNA do sekvence aminokyselin proteinu. Proces probíhá na ribozomech a jednotlivé aminokyseliny se zařazují podle pravidel genetického kódu.

Pro translaci jsou zapotřebí:

• mRNA;
• tRNA s navázanými aminokyselinami z cytoplazmy;
• součásti ribozomu a bílkoviny podmiňující jednotlivé reakce (eIF, GTP, ATP atd.).

Prokaryota vs. eukaryota

U prokaryot

translace probíhá současně s transkripcí, tedy na jednom konci vznikající molekuly mRNA probíhá již translace, zatímco na druhém ještě pokračuje transkripce.

U eukaryot

vzniká transkripcí hnRNA (pre-mRNA), která se poté posttranskripčně úpravuje. Definitivní molekula mRNA se transportuje z jádra do cytoplazmy pomocí transportních proteinů. Až pak se váže n a součásti ribozomu a zahajuje se translace.

Bílkoviny, které mají zůstat v buňce, vznikají na volných ribosomech, zatímco na ribosomech endoplazmatického retikula se syntetizují proteiny, které pak buňka transportuje do extracelulárního prostoru.

Průběh translace

Podívejte se na celý průběh translace

Translace

Na jednu molekulu mRNA většinou nasedá několik Ribozomů za sebou, takže vzniká polyzom. Za optimálních podmínek translace probíhá rychlostí až 40 zařazených aminokyselin za sekundu. Chybně se zařadí méně než 1 % aminokyselin.

Přediniciační proces

• Před zahájením translace musí být aktivovány aminokyseliny, k čemuž je využívána energie z ATP;
• aktivované AMK jsou pak enzymy aminoacyl-tRNA-syntetázami připojeny na 3’OH konec své tRNA.

Iniciace

• Při translaci se u eukaryot uplatňuje řada proteinů zvaných eukaryotické iniciační faktory (eIF, číselně rozlišovány);
• proteosyntéza (bavíme se pouze o eukaryotech) je zahájena spojením:
  • iniciační tRNA (zvláštní tRNA přenášející AMK Methionin: Met-tRNAiMet);
  • GTP (potřebný zdroj energie);
  • eIF2 (viz výše) do komplexu;
• komplex je navázán na malou podjednotku (40S) ribosomu;
• potom je za účasti dalších eIF k této malé podjednotce ribosomu připojena molekula mRNA, kdy významnou roli hraje její „čepička“ (7-methyl-guanosin) a na ní navázané eIF4E a eIF4G;
• za pomoci energie získané štěpením ATP se molekula mRNA posunuje od 5’ konce po malé jednotce ribosomu tak dlouho, dokud nenarazí na první triplet AUG (triplet pro Met) → dojde k otevření čtecího rámce (mechanismus zajišťující čtení informace po trojicích basí mRNA) a zahájení translace;
• vzniklý komplex je následně spojen s větší podjednotkou ribosomu za pomoci energie uvolněné štěpením GTP a zároveň dochází k uvolnění eIF;

→ takto vzniká kompletní ribosom, kde:

• Met-tRNAiMet je lokalizována na peptidovém místě (P site).

Elongace

• na aminokyselinové místo (A site) je pomocí elongačního faktoru (EFα) a energie z GTP zařazena tRNA odpovídající druhému tripletu mRNA;
• na ribosomu jsou současně dvě AMK napojené na své tRNA;

• na ribosomu popisujeme P (proteinové) místo, A (aminokyselinové místo) místo a E místo (exit):
  • P místo je vazebná oblast pro tRNA nesoucí peptid;
  • A místo je oblast, kam se váže nová tRNA s novou AMK;
  • E místo je místo pro prázdnou (deacylovanou) tRNA, odkud se uvolní
• na začátku se tRNA nesoucí AMK metionin dostane na P místo → za pomoci řady ribosomálních peptidů dochází k vytvoření nukleofilní ataky aminokyseliny z místa A na aminokyselinu v místě P peptidické vazby mezi karboxylovou skupinou methioninu a aminoskupinou druhé AMK (tRNA této AMK se navázala na A místo) → pak je Met uvolněn ze své tRNA a současně dochází k přesunu druhé AMK (tato AMK je již spojena s metioninem peptidickou vazbou) se svou tRNA z A na P místo → tímto se celý komplex posune o trojici basí k 3’ konci mRNA → na A místo je podle pravidel genetického kódu zařazena další tRNA se svojí AMK.

Terminace

• celý děj (systém kodon na mRNA – antikodon na tRNA) se opakuje až do doby, než je na molekule mRNA nalezen některý stop-kodon = terminační kodon (UAA, UAG, UGA);
• pak nastupuje další bílkovinný faktor (RF), který hotový polypeptid uvolní z ribosomálního komplexu.

Posttranslační úpravy

K tomu, aby se nově syntetizovaný polypeptid stal funkčním, prochází řadou úprav:

• běžnou posttranslační úpravou je odstranění prvního methioninu z N konce polypeptidu
• dále např. kovalentní připojení chemických skupin a rozštěpení polypeptidu

Chemické modifikace proteinu zahrnují

• methylace
• fosforylace
• acetylace
• připojení větších molekulárních struktur na postranní řetězce aminokyselin
  • lipidy
  • oligosacharidy (glykosylace)

Posttranslační úpravy souvisí s funkcí, kterou má protein vykonávat

• glykosylace
  • typická pro proteiny, které jsou sekretovány z buňky nebo transportovány do lysozomů, Golgiho aparátu nebo plasmatické membrány

• lipidy
  • lipidové skupiny jsou přidávány zejména na membránové proteiny
  • slouží k zakotvení proteinu

• rozštěpení
  • při rozštěpení polypeptidu může docházet k odstranění vnitřních peptidů nebo signálních peptidů na N konci (methionin)

Proteiny, které mají být secernovány (např. hormony) nebo dopraveny do určité oblasti buňky (histony do jádra, DNA-polymerázy též) musí být opatřeny určitou signální sekvencí (signálním peptidem).

• tato signální sekvence se nazývá vedoucí sekvence (leader), tvoří ji 15-30 AMK uspořádaných do spirálovité vlásenky
• po dopravení proteinu na správné místo je odštěpena speciální peptidázou

Proteiny určené k sekreci jsou nejdříve dopraveny do endoplasmatického retikula (ER) pomocí signální rozpoznávací partikule (SRP) – komplex malých cytoplasmatických RNA a proteinů

• tento komplex se váže na rostoucí polypeptid a ribosom a prostřednictvím SRP receptoru na povrchu drsného ER (dokovací protein) se dostává do lumen ER a poté ven z buňky
• podobně jsou další proteiny nasměrovány do různých cílových míst prostřednictvím jiných signálních sekvencí (např. jaderné lokalizační signály – transport do jádra, lysozomální proteiny – transport do Golgiho aparátu a do lysozomu apod.)

Transport proteinů

• mnohé z polypeptidů vznikajících procesem proteosyntézy mají své uplatnění na jiném místě, než je místo jejich vzniku;
• k transportu je využíván prostor endoplazmatického retikula;
• dochází ke kotranslační regresi, kdy na začátku translace je signální peptid (obsahující 15–30 AMK) konformován do tvaru spirálovité vlásenky, která se zachytí do dvouvrstvy membrány endoplazmatického retikula (ER) → pak je zahájen transport;
• v průběhu další translace je pak tento signální peptid oddělen;
• jakmile se dostane do lumen ER, je dále modifikován;
• translace je řízena pomocí SRP (signál rozpoznávající partikule):
  • jde o komplex 7SL RNA a 6 různých proteinů;
  • má schopnost se navázat na ribosom a zastavit další translaci až do doby, než se dokáže dostat do kontaktu s tzv. dokujícím proteinem, který tvoří součást membrány ER → tím se uvolní z vazby na ribosom a translace může pokračovat dál.

Odkazy

Související články

• Translace u eukaryot
• Translace u prokaryot
  • DNA
  • Struktura DNA
  • Replikace DNA
• Transkripční faktory
• Transkripce
• Posttranskripční úpravy
• Posttranslační úpravy
• RNA
  • mRNA

Externí odkazy

• Translace (česká wikipedie)
• Translation (biology) (anglická wikipedie)

Zdroj

• ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11.02.2010]. <http://www.stefajir.cz>.

Použitá literatura

• MURRAY, Robert K., Daryl K. GRANNER a Peter A. MAYES, et al. Harper’s Biochemistry. 23.. vydání. Appleton & Lange, 1993. ISBN 0-8385-3562-3.

• ALBERTS, Bruce, Alexander JOHNSON a Julian LEWIS, et al. Molecular Biology of the Cell [online] . 5.. vydání. Garland, 2007. Dostupné také z <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/br.fcgi?book=mboc4>. ISBN 978-0-8153-4111-6.