AMBOSS: Translation und Proteinbiosynthese Flashcards
Was bezeichnet man als genetischen Code und was bedeutet, dass er „degeneriert“ ist? Nenne ein Beispiel!
Dass die Basensequenzen der DNA bzw. mRNA bestimmte Aminosäuresequenzen verschlüsseln. Seine Einheit ist das Codon (ein Basentriplett).
Da der genetische Code „degeneriert“ ist, können die meisten Aminosäuren durch mehrere unterschiedliche Codons codiert werden.
Beispielsweise werden die Aminosäuren Arginin, Serin und Leucin je durch sechs verschiedene Tripletts codiert.
Wofür stehen die Begriffe Codon und Anticodon und wie wechselwirken diese Nukleotidsequenzen miteinander?
Das Codon ist eine Sequenz aus je drei Basen (Triplett) der mRNA, welche für eine Aminosäure codiert. Als Anticodon bezeichnet man dagegen ein Basentriplett auf der tRNA, welches genau komplementär zum Codon auf der mRNA ist!
Die Base am 5’-Ende eines Codons paart immer mit der Base am 3’-Ende des Anticodons und umgekehrt (antiparallele Paarung).
Welche Besonderheit gibt es bei der Codierung von Selenocystein?
Selenocystein wird durch das Codon UGA codiert, welches außerdem normalerweise als Stoppcodon fungiert.
Wenn die mRNA eine bestimmte Sekundärstruktur (sog. Haarnadelstruktur) am 3’-Ende der mRNA ausbildet, wird Selenocystein eingebaut.
Ansonsten wird UGA als Stoppcodon abgelesen und die Translation an dieser Stelle beendet.
Wieso beginnt jedes Polypeptid mit Methionin und was passiert meist co-translational damit?
Das Startcodon mit der Basensequenz AUG signalisiert, dass nun die mRNA-Sequenz beginnt, die translatiert werden soll.
Gleichzeitig codiert es aber auch für die Aminosäure Methionin, sodass jedes Polypeptid mit Methionin startet.
Co-translational wird dieses N-terminale Methionin jedoch meist wieder durch die Methioninaminopeptidase abgespalten.
Was ist das sog. Wobble-Phänomen und welche Base verbindest du mit diesem Begriff?
Manche tRNA-Moleküle erkennen durch eine gewisse Ungenauigkeit („Wobble“)
der Paarung der ersten Base des Anticodons mit der dritten Base des Codons mehrere verschiedene Codons.
Man spricht auch von der Wobble-Position an der 5’-Position des Anticodons. Die Base am 5’-Ende des Anticodons der tRNA ist häufig Inosin.
Beschreibe den Reaktionsmechanismus bei der Beladung der tRNA!
Die Beladung der tRNA mit der für sie spezifischen Aminosäure verläuft in zwei Schritten im Zytosol.
- Zunächst wird die Aminosäure unter ATP-Verbrauch aktiviert,
wobei Aminoacyl-AMP entsteht. - Danach wird die aktivierte Aminosäure unter Bildung einer Esterbindung auf die tRNA übertragen.
Beide Schritte werden durch eine für die jeweilige Aminosäure spezifische Aminoacyl-tRNA-Synthetase katalysiert.
Eukaryotische Zellen besitzen daher mindestens 20 (mit Selenocystein 21) verschiedene Synthetasen, die „ihre“ spezifische Aminosäure an die jeweiligen für diese codierende tRNAs koppelt.
Zum Beispiel koppelt die Arginyl-tRNA-Synthetase Arginin an alle seine tRNAs.
Wie sind Ribosomen grundsätzlich aufgebaut und welche wichtigen Positionen kennst du?
Ribosomen bestehen überwiegend aus Ribonukleinsäuren und sind sehr komplex strukturiert.
Die Bindestelle für die mRNA befindet sich auf der kleinen ribosomalen Untereinheit.
Das Peptidyltransferasezentrum liegt auf der großen ribosomalen Untereinheit und ist das katalytische Zentrum.
Die Bindestellen für die tRNAs werden von beiden ribosomalen Untereinheiten gebildet und als A-, P- und E-Stelle bezeichnet.
Die Translation läuft bekanntlich in drei Phasen ab: Initiation, Elongation und Termination. Wie funktioniert der eukaryotische Initiationsfaktor eIF-2?
Der eukaryotische Initiationsfaktor eIF-2 gehört zu den kleinen G-Proteinen.
Er bindet in aktiver, GTP-gebundener Form die Start-tRNA (= sog. ternärer Komplex).
Indem der ternäre Komplex sich an die kleine ribosomale Untereinheit anlagert, trägt er dazu bei, dass eine vorzeitige Bindung an die große Untereinheit des Ribosoms verhindert wird.
Der fertige Initiationskomplex wird erst gebildet, wenn die Start-tRNA das Startcodon erkennt (meist das erste AUG-Triplett nach dem 5’-Cap der mRNA) und eIF-2 daraufhin sein gebundenes GTP zu GDP hydrolysiert.
Beschreibe das Prinzip der Elongation! Wie werden die einzelnen Aminosäuren miteinander verbunden?
Zur Proteinsynthese werden die Basensequenzen der mRNA von 5’- in 3’-Richtung abgelesen und in Aminosäuren übersetzt, welche miteinander verknüpft werden.
Dabei entsteht zwischen der wachsenden Peptidkette und der nächsten Aminosäure eine Peptidbindung,
indem die freie NH2-Gruppe der hinzukommenden Aminosäure die veresterte COOH-Gruppe der vorherigen Aminosäure angreift.
Die Elongation beginnt beim N-Terminus und läuft in Richtung des C-Terminus, d.h. der N-Terminus des wachsenden Proteins verlässt zuerst das Ribosom.
Beschreibe den Ablauf der Translokation bei der Proteinsynthese!
Das Ribosom bewegt sich entlang der mRNA um die Länge eines Basentripletts weiter.
Die hierfür benötigte Energie stammt aus der Hydrolyse von GTP unter Mitwirkung von eEF-2.
Nach der Translokation befindet sich die vormals an der A-Stelle lokalisierte tRNA an der P-Stelle.
Die tRNA, die vorher an der P-Stelle war,
ist nun an der Exitstelle (E-Stelle)
und wird von hier freigesetzt.
Wie wird die Translation beendet?
Die Termination der Translation entspricht der Beendigung der Proteinsynthese am Stoppcodon.
Sie erfolgt mithilfe eines Terminationsfaktors, welcher Stoppcodons erkennt und die Peptidyl-tRNA-Bindung hydrolytisch spaltet.
Dadurch wird das synthetisierte Protein freigesetzt.
Wozu dient das Hilfsprotein Protein-Disulfid-Isomerase im Rahmen der Proteinfaltung?
Hilft während der Proteinfaltung, die thermodynamisch günstigsten Disulfidbrücken innerhalb eines Proteins auszubilden.
Wozu dienen die Chaperone im Rahmen der Proteinfaltung?
Chaperone sind Hilfsproteine und verhindern die Aggregation von Proteinen während ihrer Synthese. Zudem können sie fehlgefaltete Proteine in geschützter Umgebung neu falten lassen.
Manche Proteine werden modifiziert, indem Kohlenhydratgruppen (Oligosaccharide) kovalent an sie gebunden werden. Wie nennt man diese Proteine?
Proteine, welche kovalent gebundene Kohlenhydratgruppen enthalten, bezeichnet man als Glykoproteine. Häufig sind sie Proteine der Zellmembran oder sekretorische Proteine, z.B. Erythropoetin.
Welche Typen der Proteinglykosylierung kennst du? Wo finden diese statt?
Bei der N-Glykosylierung werden Kohlenhydratreste unter Ausbildung einer N-glykosidischen Bindung enzymatisch an die Asparaginseitenketten von Proteinen gehängt.
Die N-Glykosylierung beginnt mit dem Anhängen der großen Oligosaccharide im rauen ER und wird mit dem sog. Trimmen im Golgi-Apparat fortgesetzt.
Die O-Glykosylierung findet dagegen komplett im Golgi-Apparat statt.
