Vortrag Proteinbiosynthese Flashcards
Wie viele verschiedenen Basenkombinationen existieren für Triplets?
4 verschiedene Basen
3 Positionen
4^3 Kombinationen -> 64 Möglichkeiten für Triplets
Welches Triplet ist das Startcodon?
-> Für welche AS codiert es?
AUG
-> Methionin
Wie heißen die drei Stopp Codons?
UGA You go away
UAA You are away
UAG You are gone
Wie schützt sich der genetische Code vor einem schwerwiegenden Austausch einer AS bei einer Mutation?
Aminosäuren mit ähnlichen Eigenschaften (Ladung) besitzen ähnliche Codons.
Beispiel Lysin: AAA -> Mutation und man erhält AGA, welches Arginin ist.
-> Ähnliche Ladung und damit nicht katastrophal für das Protein.
-> Das heißt Mutationen von einer Base können oft keine schwerwiegenden Konsequenzen haben
Wie ist tRNA aufgebaut und wie heißen die einzelnen Bereiche?
Kleeblatt Struktur (2D)
L-Form (3D)
Was ist die Aufgabe des D- und T-Loops in der tRNA?
D- und T-Loop kommen in 3D Struktur zueinander und stabilisieren das Gerüst der tRNA
Was ist die Aufgabe des 3′ CCA Tails?
Damit erkennt die tRNA seine Aminosäure
Um jedes Codon erkennen zu können müsste eine Zelle 64-3 Stoppcodons = 61 verschiedene tRNAs besitzen.
Eine Zelle besitzt aber nur 30-40 verschiedene tRNAs und kann trotzdem alle Codons erkennen. Wie geht das?
Wobble-Hypothese: Die ersten beiden Nukleotide müssen passen. Aber die Base in Position 3 muss nicht unbedingt komplementär sein.
-> Hier kann sich ein Wobble-Basenpaar ausbilden (Man sollte jedoch erwähnen, dass diese Bindung nicht die stabilste ist)
Wie viele verschiedene Amino-Acyl-tRNA-Synthetasen (aaRS) existieren in einer Zelle?
20 -> Eine Amino-Acyl-tRNA-Synthetase (aaRS) pro Aminosäure
Wie oft wird die falsche AS an die tRNA angeheftet?
1:100.000
Wie sehen die beiden Reaktionsschritte aus, die von der Amino-Acyl-tRNA-Synthetase katalysiert werden?
Wie sieht die von der Amino-Acyl-tRNA-Synthetase katalysierte Reaktion in Anwesenheit von ATP und Aminosäure schematisch aus?
Warum kommt es nur selten zur Übertragung einer falschen Aminosäure auf eine tRNA?
Weil die Amino-Acyl-tRNA-Synthetase auch ein proofreading durchführen kann.
-> Deshalb hat sie eine editing site
Blau: Amino-Acyl-tRNA-Synthetase
Grau: tRNA
Was ist polycistronische RNA?
Cistron ist ein 1957 vom Genetiker Seymour Benzer definierter Begriff für Gen.
Heißt in dem Fall hier polygenisch. Heißt, dass ein mRNA Strang für mehrere Gene codieren kann.
Bei Eukaryoten gibt es das nicht.
Wie sieht beispielhaft eine polycistronische RNA eines Bakteriums aus?
Beachte das Triphosphat und danach die Shine-Dalgarno-Sequenz
Eukaryoten besitzen nur ein Gen auf einer mRNA. Wie nennt man so etwas?
Monocistronische mRNA
Vergleiche den Aufbau von Ribosomen:
Bakterien
Archaen
Niedriger Eukaryot (Hefe)
Hoher Eukaryot (Säugetier)
Beachte, dass der Grundkörper an RNA nahezu gleich geblieben ist.
Dann kam noch eine Protein-, sowie weitere RNA Hülle dazu.
Was ist ein Polysom?
Aufreihung vieler Ribosomen an der zu translatierenden mRNA während der Proteinsynthese im Cytoplasma.
Dieselbe mRNA wird mehrfach (praktisch gleichzeitig) abgelesen, um von einem mRNA-Molekül möglichst viele Proteine desselben Typs erzeugen zu können.
Wie soll der Initiationskomplex der Translation aussehen? (Schematisch idealisiert für Prokaryot und Eukaryot)
Welche Funktion haben IF1 und IF3 bei der Translation bei Prokaryoten?
-> Bei Eukaryoten wären dies eIF1 und eIF1A.
In der kleinen Ribosomen Untereinheit:
IF1: Blockiert A-Tasche
IF3: Blockiert E-Tasche
-> Nur P-Tasche frei für die korrekte Paarung von Startcodon AUG mit dem Anticodon auf der tRNA für Methionin
Welche Funktion hat IF2?
IF2 ist wichtig für die korrekte Positionierung der ersten tRNA, die das Startcodon AUG erkennt
Wie erfolgt die Initiation bei Prokaryoten über das Shine-Dalgarno Motiv?
Die Shine-Dalgarno Sequenz befindet sich direkt über der AUG Sequenz und ist komplementär zur rRNA des Ribosoms an der E-Tasche
Eukaryoten besitzen im Gegensatz zu Prokaryoten keine Shine-Dalgarno Sequenz.
Wie funktioniert hier das Prinzip des “Scannings”?
Initiationsfaktoren binden sowohl an das 5’-Cap, als auch an das Poly-A-Tail
-> Interaktion der Initiationsfaktoren miteinander ergibt eine ringförmige RNA
-> Prä-Initiations Komplex scannt dann von Cap ausgehend über die mRNA, bis das erste AUG gefunden wird.
Welche Aufgabe besitzt EFTu (elongation factor thermo unstable)?
- EFTu bindet die tRNA, welche ihre korrekte Aminosäure gebunden hat und stabilisiert die labile tRNA-AS Bindung
- Transportiert tRNA-AS zum Ribosom und testet dort, wie gut das Anticodon auf der tRNA auf das Codon passt
Wie sieht die Interaktion zwischen EFTu + tRNA + AS mit dem Ribosom aus?
-> Was passiert wenn Codon und Anticodon komplementär sind?
-> Was ist Proofreading?
- EFTu prüft ob Codon und Anticodon komplementär
- Wenn diese komplementär sind kann tRNA lange genug in der A-Tasche verbleiben, damit GTP hydrolysiert wird -> EFTu freigesetzt und tRNA verbleibt
- Proofreading: Ribosom prüft selbst noch einmal ob es sich bei der tRNA um die korrekte handelt. Falls nicht wird die tRNA wieder aus der A-Tasche herausgelöst
Wie schafft das Ribosom das “Proofreading” um festzustellen, ob eine korrekte Interaktion zwischen Codon und Anticodon vorliegt?
- Anticodon ist komplementär zum Codon
-> Konformationsänderungen - Ribosom hat konservierte Adenine, die durch diese Konformationsänderungen in ihrer Position verändert werden
-> Wirkt sich auf die Stabilität der tRNA in der A-Tasche aus
Wie läuft die Ausbildung einer Peptidbindung im Ribosom ab?
Beachte die gekrümmte Form der tRNA
-> Damit werden die Aminosäuren in räumliche Nähe zueinander gebracht und eine Peptidbindung kann sich ausbilden.
Wie sieht die Ausbildung einer Peptidbindung auf molekularer Ebene aus?
(Reaktion im aktiven Zentrum zeigen)
Nukleophiler Angriff des Amins aus der A-Tasche an der Carbonylgruppe der Aminosäure in der P-Tasche
Wie funktioniert die Elongation durch den EFG?
- EFG passt gut in die A-Tasche
- GTP Hydrolyse -> Konformationsänderung von EFG
- EFG schiebt die tRNAs eine Position weiter
Wie kommt es zum Ende der Translation?
-> Was für ein Typ Molekül (Protein oder RNA?) ist der Release Faktor und wem ähnelt es?
Der Release Faktor ist ein Protein und keine RNA
Ähnelt aber in seiner Struktur der tRNA
Grau: tRNA
Blau: Release Faktor
