Translace

Translace neboli proteosyntéza^[zdroj?] je překlad nukleotidové sekvence mRNA do sekvence aminokyselin proteinu. Proces probíhá na ribozomech, kde se jednotlivé aminokyseliny 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 probíhá translace současně s transkripcí. Tedy na jednom konci vznikající molekuly mRNA probíhá již translace, zatímco na druhém ještě pokračuje transkripce.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Translace u prokaryot.

U eukaryot nejdříve 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 na součásti ribozomu a zahajuje se translace.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Translace u eukaryot.

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 probíhá translace rychlostí až 40 zařazených aminokyselin za sekundu. Chybně se zařadí méně než 1 % aminokyselin.^[zdroj?]

Přediniciační proces

Před zahájením translace musí být aktivovány aminokyseliny (pomocí ATP). Aktivované AMK jsou pak enzymy aminoacyl-tRNA-syntetázami připojeny na 3’OH konec své tRNA.^[zdroj?]

Iniciace

Při translaci se u eukaryot uplatňuje řada proteinů zvaných eukaryotické iniciační faktory (eIF, číselně rozlišovány).Samotná proteosyntéza je zahájena spojením:

• iniciační tRNA (zvláštní tRNA přenášející AMK Methionin: Met-tRNAiMet);
• GTP (potřebný zdroj energie);
• eIF2 (viz výše) do komplexu.

Celý komplex je navázán na malou podjednotku (40S) ribosomu. Poté je za účasti dalších eIF k této malé podjednotce 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 posouvá od 5’ konce po malé jednotce ribosomu tak dlouho, dokud nenarazí na první triplet AUG (triplet pro methionin). 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. V takto vzniklém kompletním ribosomu je Met-tRNAiMet lokalizována na peptidovém místě (P site).^[zdroj?]

Elongace

Na aminokyselinové místo (A site) je pomocí elongačního faktoru (EFα) a energie z GTP zařazována tRNA komplemetární k tripletu mRNA.

Na ribosomu popisujeme P místo, A místo a E místo:

• P místo (peptide) je vazebná oblast pro tRNA nesoucí peptid;
• A místo (aminoacid) je oblast, kam se váže nová tRNA s novou AMK;
• E místo (exit) je místo pro prázdnou (deacylovanou) tRNA, odkud se uvolní.

Nejdříve se tRNA nesoucí aminokyselinu dostane na P místo ribosomu. Dochází k vytvoření nukleofilní ataky aminokyseliny z místa A na aminokyselinu v místě P. Peptidické vazby mezi karboxylovou skupinou první AMK a aminoskupinou druhé AMK. Zároveň se tRNA první AMK naváže na A místo - AMK je uvolněna ze své tRNA a současně dochází k přesunu druhé AMK se svou tRNA z A na P místo. Tímto se celý komplex posune o trojici basí k 3’ konci mRNA a na A místo je podle pravidel genetického kódu zařazena další tRNA se svojí AMK.^[zdroj?]

Terminace

Celý děj se opakuje až do doby, než je na molekule mRNA nalezen stop-kodon (neboli terminační kodon - UAA, UAG, UGA). Pak nastupuje další bílkovinný faktor (RF), který hotový polypeptid uvolní z ribosomálního komplexu.^[zdroj?]

Posttranslační úpravy

K tomu, aby se nově syntetizovaný polypeptid stal funkčním proteinem, prochází řadou úprav. Běžnou posttranslační úpravou je odstranění prvního methioninu z N konce polypeptidu. Dále se např. kovalentně připojují chemické skupiny nebo se polypeptidy rozštěpují na menší části.^[zdroj?]

Chemické modifikace proteinu

• methylace
• fosforylace
• acetylace
• připojení větších molekulárních struktur na postranní řetězce aminokyselin
  • lipidy (Lipidové skupiny jsou přidávány zejména na membránové proteiny - slouží k zakotvení proteinu.)
  • oligosacharidy (glykosylace)

Posttranslační úpravy

• glykosylace
  • typická pro proteiny, které jsou sekretovány z buňky nebo transportovány do lysozomů, Golgiho aparátu nebo plasmatické membrány
• rozštěpení
  • při rozštěpení polypeptidu může docházet k odstranění vnitřních peptidů nebo signálních peptidů na N konci

Proteiny, které mají být secernovány (např. hormony) nebo dopraveny do určité oblasti buňky (histony do jádra, DNA-polymerázy též) musí být opatřeny signální sekvencí (signálním peptidem). Tato signální sekvence se nazývá vedoucí sekvence (leader) a tvoří ji 15-30 AMK. Po dopravení proteinu na správné místo je odštěpena speciální peptidázou.^[zdroj?]

Proteiny určené k sekreci jsou nejdříve dopraveny do endoplasmatického retikula (ER) pomocí SRP (signální rozpoznávací partikule) – je to komplex malých cytoplasmatických RNA a proteinů. Tento komplex se váže na rostoucí polypeptid na ribosomu a prostřednictvím SRP receptoru na povrchu drsného ER (dokovacích proteinů) se dostává do lumen ER.^[zdroj?]

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.).^[zdroj?]

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 konformován do tvaru spirálovité vlásenky, která se zachytí do dvouvrstvy membrány ER, až pak je zahájen transport. V průběhu další translace je pak tento signální peptid oddělen.^[zdroj?]

Jakmile se protein dostane do lumen ER, je dále modifikován. Translace je řízena pomocí SRP (signál rozpoznávající partikule) - jde o komplex 7SL RNA a 6 různých proteinů, který má schopnost se navázat na ribosom a zastavit další translaci až do doby, než se dokáže dostat do kontaktu s tzv. dokujícím proteinem na membráně ER. Tím se uvolní z vazby na ribosom a translace může pokračovat dál.^[zdroj?]

Odkazy

Související články

• Translace u eukaryot
• Translace u prokaryot
• Posttranslační úpravy
• Transkripce
• Transkripční faktory
• Posttranskripční úpravy

Externí odkazy

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

Převzato z

• 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.