Translation Flashcards
Was beinhaltet das Nirenberg-Matthaei-Experiment
Nachweis, dass Poly(U) für Phe, Poly(C) für Pro und Poly(A) für Lys kodiert. Poly(G) bildet WSB und formt Helix, wodurch Translation blockiert wird
Was sind die wichtigsten Aussagen über den genetischen Code ?
-nicht überlappend
-keine Punktuierung
-ist degeneriert/redundant
-ist universal
Was ist der Unterschied zwischen dem Nirenberg-Leder-Experiment und dem Nirenberg-Matthei-Experiment?
Das N-L-E beweist, dass der Basencodon aus min.3 AS bestehen muss, damit alle AS gebildet werden können
Das N-M-E hat nachgewiesen, dass die gleichen Aminosäuren ( U/C/A) immer für die gleichen AS kodieren.
Was sind die Stoppcodona ?
UAA, UAG, UGA
Was besagt die Adapterhypothese ?
Die Aminosäuresetzt sich nicht direkt an die mRNA, sondern wird über ein tRNA-Molekühle überbracht.
tRNA trägt spezifisches Codon für AS, über welches sie sich an mRNA setzt.
Aufbau/Strukturähnlichkeit der tRNAs
-tRNA bestehen aus 73-93 Basen wovon circa 7-15 modifiziert sind
- 5 Regionen: CCA-Ende, TphiC-Loop, Extra-Arm, Anticodon Loop, D-Loop
Wieso befinden sich modifizierte Basen in den tRNAs ?
-Methylierungen verhindert Basenpaarungen
- modulieren Interaktion mit Protein
- modulieren Anticodon-Codon-Interaktionen
Was versteht man unter der Wooble-Hypothese ?
- Base des Codons der mRNA paart sich mit 3. Base vom Anticodon
Weniger Starke Watson-Crick-Basenpaarung zwischen diesen Basen, weil 1 Anticodonposition nicht in RNA-Interaktionen involviert ist
(An 3. Stelle kann bei einigen tRNAs auch ein Inosin vorliegen)
(U paart mit A/G, G mit U und C, I mit U,C,A; nur C mit nur G und A mit U
Was aktiviert die AS ?
Die Esterbindung zur tRNA
Was bewirkt die Aminoacyl-tRNA-Synthetase ?
-liest den genetischen Code
-aktiviert die Aminosäuren, damit sie an tRNA binden kann
-Verknüpft AS kovalent an tRNA
-proofreadingfunktion
Was sind die Unterschiede der Aminoacetyl-Synthetasen ?
-Unterschiedliche Form/Erkennungsseite/Interaktion mit tRNA
-Klasse 2 kann Dimer bilden
-klasse 1 bildet 2ˋOh statt 3ˋ-OH Bindung welche durch Transesterfikation umgewandelt werden muss
Nenne die Ribosomenuntereinheiten von E.Coli und ihre rRNAs und Proteineanzahl.
30S U.E hat 21 Proteine und 16S rRNA &
50S U.E hat 33 Proteine und 23S rRNA
Was versteht man unter einem Polysom ?
Viele Ribosomen binden gleichzeitig einzelnes RNA-Transkript mit jeweils 50-150 Angström Freiraum dazwischen
Woraus besteht das Initiationssignal in Bakterien:
Zu dem Initiationssignal gehört das Startcodon AUG und -10 bis -25 Basen aufwärts liegt eine Purinreicher Ribosomale RNA Abschnitt vor -> Translation beginnt circa 25 Basen aufwärts
In mRNA auch zum Beispiel Shine-Dalgarno-Sequenz
Was ist die Shine-Dalgarno-Sequenz?
Die 16 S rRNA enthält eine CCUCC Sequenz, welche komplementär zu der S-D-S auf der mRNA ist.
-liegt in Initiatorsignal
Worden besteht der Unterschied zwischen tRNAf^Met und tRNA^MET ?
Bei der tRNAf ^Met liegt keine Basenpaarung zwischen der 1 und 72 Base vor.
Das Methionin (Startaminosäure) wird nach der Beladung der tRNA durch die methyliert und dies erkennt dann das Startcodon.
??
Was ist der erste Schritt der Initiation (Prokaryoten) ? Beschreibe die teilnehmenden Faktoren und ihre Aufgabe.
1.Schritt Formation des 30S Initiationskomplexes:
-mRNA und fMet-tRNAf müssen zum Ribosomen (30S U.E) transportiert werden.
-dafür essentielle sind Initiationsfaktoren IF1, IF2 und IF3 (zeitliche Abfolge:)
-IF3: bindet an 30S U.E -> beugt vorzeitige Verknüpfung zur 50S U.E vor und verbessert Spezifität von P-Stelle für fMet-tRNA (blockiert E-Stelle)
-IF1: verhindert vorzeitiges Binden von tRNA auf A-Stelle und vorzeitige Verknüpfung von 30S und 50S (blockiert A-Stelle)
-IF2: GTP bindet fMet-tRNAf (über S-D-Sequence an 30S an die P-Seite)
Was ist der zweite Schritt der Initiation in Prokaryoten ?
Erkläre die 4 Schritte und beteiligte Faktoren.
- IF1 & IF3 dissoziieren von A- und E-Stelle
-IF2 stimuliert Bindung von Intermediärem Komplex (30S U.E) an 50S U.E
-GTP (von IF2 ) wird zu GDP hydrolisiert. Dies bewirkt Konformationsänderung
IF2 dissoziiert und gebildeter 70S Initiationskomplex ist bereit die Elongationsphase anzufangen
Beschreibe die 5 Schritte der Initiationskomplexformierung in Eukaryonten.
Wie viele Initiationsfaktoren sind dabei wichtig ?
-12 beteiligte Initiationsfaktoren (eIFs)
1) eIF1/eIF1A und eIF3 binden die 40S U.E und blockieren E- und A-Stelle (homolog zu IF1 &3)
2) die geladene Initiator-tRNA (mit Met geladen) wird durch eIF2 gebunden. eIF2 ist mit GTP geladen.
3) Anschliessend bindet mRNA & eIF4F an 43S Komplex
-> eIF4F besteht aus eIF4E, eIF4A und eIF4G
-eIF4E bindet an 5ˋ-Cap der mRNA; eIF4A besitzt ATPase und RNA-Helikase-Aktivität ; eIF4G ist ein Linkerprotein
-> eIF4G bindet an eIF3 (und an poly(A)bindingprotein PABP und mRNA) und eIF4E stellt sicher, dass keine vorzeitige Verbindung zwischen mRNA und PräInitiatorkomplex entsteht ; (ATP zu ADP hydrolisiert)
4) anschliessend wird für AUG gescannt; eIF4A und eIF5B haben Helikaseaktivität
5) eIF5B Protein (homolog zu IF2) hydrolisiert gesundendes GTP und triggert Dissociation von eIF2-GDP
-> dadurch Verknüpfung von 60S U.E., wodurch Initiationskomplex vollständig gebildet wurde
Was passiert bei dem Start der Elongation ?
- fMet-tRNA liegt in der P-Stelle an AUG gebunden (über IF2 gebunden)
-eine beladene tRNA (AminoacyltRNA) wird an A-Stelle gebunden und interagiert mit 2. Codon (Anticodon komplementäre zu Codon auf der mRNA)
-Elongationsfaktor Tu hilft dabei
Beschreibe den Elongationsfaktor Tu.
EF-Tu:
-Protein mit Switchregion (ändert Konformation wenn GTP oder GDP gebunden)
- 3Domainen: Guanin-Nukleotiden-Bindungsfaltung und 2 Switchelemente
-langsame intrinsische GTPase
-EF-Tu schützt sensitive Aminoacylbindung zw AS und 3ˋ-OH vor Hydrolyse (bei Bindung von geladener tRNA auf A-Stelle)
-> wenn Codon-Anticodon Basenpaarung perfekt, dann Hydrolyse von EF-Tus GTP, wodurch Konformationsänderung verursacht wird
-EF-Tu durch GTPasezyklus wieder aufgeladen (reguliert durch GEFs und GAFs)
Welche Rolle spielt EF-Ts bei der Translation ?
EF-Ts hilft beim Beladen von GTP auf EF-Tu (ist eine GEF)
-EF-Ts wird während der Elongation als Elongationsfaktor benötigt
Wie bildet sich die Polypeptidkette in der Elongationsphase ?
-Peptidbindung zwischen AS
-NH2-Gruppe von Aminoacyl-tRNA auf A-Seite greift Esterbindung (zwischen InitatortRNA und Formylmethionin an)
-Peptidylübertragung
-Peptidyltransferaseseite von Ribosomen muss Übergangszustand stabilisieren
-Spontane Formation von Peptidbindung (O=C-N-H)
Beschreibe die Translokation während der Elongation. Welches Enzym spielt dabei eine wichtige Rolle und wieso ?
-Bewegung der mRNA, wenn der Codon für die nächsten AS zur A-Stelle gebracht wird
-> Deacetlierte tRNA wird von P zur E-Stelle übermittelt und Peptidyl-tRNA wird von A-Stelle zur P-Stelle transferiert
-Prozess wird durch „Translocase“ Elongationsfaktor G (EF-G) vermittelt (ist eine GTPase und sieht mit 4 Domainen aus wie eine tRNA)
-> EF-G und EF-Tu sind sehr ähnlich
-EF-G bindet an 50S U.E und drückt tRNA in P-Stelle
-tRNA-ähnliche Domaine interagiert mit 30S und stabilisiert so GTPase-Aktivität
Welche Ausgänge/Tunnel hat das Ribosomen ?
-2 orthogonal Tunnel: mRNA-Tunnel und Polypeptidausgangstunnel
Warum ist Initiationsmethionin formuliert ?
Freie Aminogruppen kann Esterbindung zur tRNA angreifen-> die Formylierung beugt nukleophilen Angriff vor
Bestimmt nur das Anticodon welche AS eingebaut wird ?
Identität der AS spielt keine Rolle, Codon/Anticodon alleine bestimmt das Ergebnis
Wie kontrolliert das Robosom, ob Codon-Anticodon-Interaktionen korrekt sind ?
Durch Proofreading-Funktion
Z.B durch die Wobble-Hypothese
Wie funktioniert die Proofreadingfunktion des Ribosomens für das Codon-/Anticodon ?
Durch Interaktion mit 16S RNA werden die Watson-Crick-Basenpaarungen abgecheckt.
! Nur die 1. und 2. aber nicht die 3. Base
Wie funktioniert der Korrekturlesemechanismus, der die GTPase-Aktivität von EF-Tu aktiviert ?
1) Konformationsänderung in 30S
2) Konformationsänderung in tRNA
-> beides führt zur Bindung in EF-Tu in spezieller Konformation
Wie läuft die Termination der Polypeptidkettensynthese ab ?
Welche Releasefactors gibt es und wie beeinflussen sie die Termination ?
-Stoppcodon auf mRNA: UAA, UAG, UGA
-> reguläre Zelen besitzen keine tRNAs mit Komplementärem Anticodon
- Anticododon wird von Releasefactors erkannt (RF1, RF2, RF3)
->RF1 erkennt UAA oder UAG ; RF2 erkennt UAA und UGA ; RF3 (GTPase) katalysiert Interaktion zwischen RF1,RF2 und Ribosomen
- durch RF wird die letzte Peptidyl-tRNAbindung hydrolisiert (Gly-Gly-Gly + H2O -> nukleophilen Angriff auf tRNA -> Hydrolyse)
- Das Polypeptid und die entladenen tRNAs werden frei und das 70S Ribosom dissoziiert in 30S und 50S Untereinheiten.
-RRF (Ribosom-Recycling-Faktor) beendet Termination
Was für einen Einfluss hat Selenocystein auf die Translation ?
Se-Cys codiert bei Translation für Stoppcodon (UGA) und wird von spezieller tRNA Sec gelesen
-tRNA^sec wird zuerst mit normalem Stein beladen und wird dann von speziellen Enzymen umgewandelt in Selenocystein
Welche Translationsinhibitoren gibt es und worein unterscheiden sie sich ?
-Tetracycline: stören Proteinsynthese an 30S U.E durchs Blockieren der A-Stelle
-Aminoglycoside: stören Proteinsynthese an 30S U.E durch Veränderung der Codon-Anticodon-Interaktion
Macrolipide: stören Proteinsynthese an 50S U.E durch z.B blockieren des Exittunnels
Puromycin: Störung der Proteinsynthese, durch Nachahmung einer beladenen tRNA. Da keine AS vorhanden bricht die Proteinsynthese ab
Was sind die Unterschiede zwischen Eukaryotischer und Prokaryotischer Proteinbiosynthese ?
1) Ribosomen: 80S (40S & 60S) vs. 70S ( 30S & 50S) und zusätzlicher rRNA
2) Initiator tRNA: tRNA vs. tRNAf (eine nr mit Met und eine mit fMet beladen)
3) Initiationsprozess
4) Struktur von mRNA -> bei Eukaryonten bildet sich mRNA-Kreis durch eIF4
5) Elongations- und Termnationsfaktoren:
-EF1 Alpha vs. EF-Tu
-EF1 Beta/Gamma vs. EF-Ts
-EF2 vs. EF-G
6) Organisation
