معلومة

14: الترجمة (تخليق البروتين) - علم الأحياء

14: الترجمة (تخليق البروتين) - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تذكير: يقوم mRNA بتشفير البولي ببتيد مع كل حمض أميني محدد بسلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات. tRNAs بمثابة محولات للترجمة من لغة الأحماض النووية إلى لغة البروتينات. الريبوسومات هي مصانع تخليق البروتين.

A. tRNAs

1. تعمل RNAs للنقل ، أو tRNAs كمحولات لمحاذاة الأحماض الأمينية المناسبة على قوالب mRNA.

الشكل 3.5.1.

2. الهيكل الأساسي للـ tRNAs

أ. الحمض النووي الريبي هي قصيرة، بطول 73 إلى 93 nts فقط.

ب. تحتوي جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) على ثلاثي النوكليوتيد CCA في نهاية 3.

  1. يرتبط الحمض الأميني بالمحطة A من CCA.
  2. في معظم جينات الرنا الريباسي بدائية النواة ، يتم ترميز CCA في 3 'نهاية الجين. لا يوجد جين معروف من الحمض النووي الريبي حقيقي النواة يشفر CCA ، ولكن يتم إضافته بعد النسخ بواسطة إنزيم tRNA nucleotidyl transferase.

3. الهيكل الثانوي للحمض الريبي النووي النقال هو ورقة البرسيم

أ. تحتوي الحمض النووي الريبي على 4 أذرع بثلاث حلقات (انظر الشكل 3. 5.2. لخميرة فينيل ألانين الحمض الريبي النووي النقال)

ب. الامينو ذراع متقبل الحمض يتكون من قاعدة تكميلية ‑ الاقتران بين 7 nts intial 7 من tRNA وقطاع قصير بالقرب من الطرف 3 '. مرة أخرى ، ستتم إضافة الأحماض الأمينية إلى المحطة A.

ج. ينتهي الذراع D في الحلقة D. يحتوي على العديد من ثنائي هيدرورودين ، والتي يتم اختصارها "D".

د. ينتهي ذراع Anticodon في حلقة anticodon. يقع Anticodon في وسط الحلقة. سيتم محاذاة 3 'إلى 5' مع mRNA (قراءة 5 'إلى 3').

ه. الحلقة المتغيرة تختلف في الحجم في مختلف الحمض النووي الريبي. تم العثور على الفرق في الحجم بين 73 nt مقابل 93 nt tRNAs في الحلقة المتغيرة.

F. تم تسمية ذراع TyC بهذا الشكل المحفوظ للغاية الموجود في الحلقة.

4. البنية الثلاثية للـ tRNA هي "الدهون L". (انظر الشكل 3.5.3.)

و. قطبية الترجمة من المحطة الأمينية (N) إلى النهاية caboxy (C).

تم توضيح ذلك في تجربة كلاسيكية قام بها Dintzis.

  1. تم تصنيف البروتينات المترجمة بشكل نشط بالأحماض الأمينية المشعة لفترة وجيزة (قصيرة بالنسبة للوقت المطلوب لإكمال التوليف).
  2. مكتمل تم جمع عديد الببتيدات ، وهضمها مع التربسين ، وتم تحديد كمية النشاط الإشعاعي في شظايا التربسين.
  3. شظايا تريبتي من الطرف C من عديد الببتيد كان لها نشاط إشعاعي في الأوقات الأولى من وضع العلامات.
  4. مع زيادة فترة وضع العلامات (النبض الأطول) ، تم تمييز الأجزاء التجريبية الأقرب إلى الطرف N.
  5. يوضح هذا أن اتجاه نمو عديد الببتيد يكون من N teminus إلى الطرف C ، أي تبدأ الترجمة عند N الطرفية من الحمض الأميني. هذا يتوافق مع نمو سلسلة mRNA في اتجاه 5 'إلى 3'.
  6. لاحظ أن هذا البروتوكول التجريبي يستخدم أيضًا لتعيين أصول النسخ المتماثل ، كما غطينا في الجزء الثاني من الدورة.

ب. IF3= عامل البدء 3

  1. عامل مضاد يمنع الارتباط بين الوحدات الفرعية الريبوسومية الكبيرة والصغيرة.
  2. يجب أيضًا أن تكون مرتبطة بالوحدة الفرعية الصغيرة لتشكيل معقد بدء ، أي للوحدة الفرعية الصغيرة لربط mRNA و fmet-tRNAf بشكل صحيح.
  3. ينفصل قبل ربط الوحدة الفرعية الكبيرة.

ج. IF2

  1. يجلب fmet ‑ tRNAf إلى موقع P الجزئي على الوحدة الفرعية الصغيرة.
  2. على الأقل في حقيقيات النوى ، يقوم بذلك في مركب ثلاثي مع IF2 و fmet ‑ tRNAf و GTP. في البكتيريا ، قد يربط GTP مجمع البدء بشكل منفصل. [في بعض النصوص ، مثل MBOG ، ص. 412 ، يرتبط مجمع GTP-IF2 بالوحدة الفرعية 30S بشكل منفصل عن fmet-tRNAf. كيف يمكنك اختبار الاختلافات في هذين النموذجين؟]
  3. IF2 ينشط نشاط GTPase في الوحدة الفرعية الصغيرة. قد يسمح التغيير الناتج في التشكل للوحدة الفرعية الكبيرة بالارتباط.

3. يؤدي ربط الوحدة الفرعية 50S (الكبيرة) بمجمع البدء إلى إعطاء ريبوسوم كامل جاهز لمرحلة استطالة الترجمة. لاحظ أن f-met-tRNAfmet يتم وضعه في موقع P. لقد تعرفت على البادئ AUG في mRNA.

4. تحديد البادئ AUG في حقيقيات النوى

أ. تؤثر القواعد حول AUG على كفاءة البدء.

  1. وتأتي التأثيرات الأكثر أهمية من البيورين 3 nt قبل AUG و G بعده. السياق المفضل هو رNNأغسطسجي.
  2. التسلسل الإجماعي لعدد كبير من mRNAs هو GCCرنسخةأغسطسجي، ولكن هذه النيوكليوتيدات الأخرى لها تأثير ضئيل في تجارب الطفرات.

أ. نموذج الماسح المعدل

(1) يتم "تحضير" مرنا للارتباط بالريبوسوم بفعل عامل بدء حقيقيات النوى 4 ، مختصر eIF4 (الشكل 3.5.16). eIF4 هو عامل متعدد الوحدات ؛ يشتمل على بروتين رابط للغطاء ، eIF4F ، يتعرف على بنية الغطاء 5 بوصات. ويشمل أيضًا البروتينات eIF4A و eIF4B. هذه هي هليكازات الحمض النووي الريبي ، والتي تفك الهياكل الثانوية في المنطقة غير المترجمة 5 'من الرنا المرسال على حساب التحلل المائي ATP.

ثم يرتبط mRNA بالوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة. تم بالفعل إحضار met-tRNAi إلى الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بواسطة eIF2 ، في مجمع به GTP.

يحافظ eIF3 على الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بعيدًا عن الوحدة الفرعية الكبيرة أثناء عملية ربط mRNA.

(2) تفحص الوحدة الفرعية الصغيرة ، مع العوامل المرتبطة بها ، على طول الرنا المرسال حتى تصل (عادةً) إلى أول AUG. تساعد العوامل eIF1 و eIF1A في نقل مجمع ما قبل البدء إلى بداية AUG.

الشكل 3.5.16.

H. دورة الاستطالة أثناء الترجمة

1. ربط aminoacyl ‑ tRNA بالموقع A.

مراجعة حديثة: Weijland، A. and A. Parmeggiani (1994) TIBS 19: 188-193. شرودر ، ر. (1994) Nature 370: 597.

أ. عامل الاستطالة إي أف تو

  1. يجلب المركب الثلاثي من aminoacyl ‑ tRNA و EF ‑ Tu و GTP aminoacyl ‑ tRNA إلى الموقع A على الريبوسوم 70S (الشكل 3.5.17).
  2. بعد ترسيب aminoacyl ‑ tRNA في موقع A من الريبوسوم ، يتم شق GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي + Pi. ينفصل المركب الثنائي لـ EF Tu والناتج المحلي الإجمالي عن الريبوسوم.
  3. هذا هو أحد الأمثلة العديدة لبروتينات ربط الجوانين بالنيوكليوتيدات التي تكون نشطة عندما يكون GTP مرتبطًا وغير نشط عندما يكون الناتج المحلي الإجمالي مرتبطًا.

النموذج العام هو أن تتبنى حالة EF-Tu المرتبطة بـ GTP تشابهًا ذا تقارب كبير مع aminoacyl-tRNA. يسمح الشكل (الشكل ، كثافة الشحنة ، إلخ) للمركب الثلاثي الناتج (الذي يحتوي على EF-Tu و GTP و aminoacyl-tRNA) بعد ذلك الارتباط بموقع الريبوسوم أ. يؤدي التحلل المائي لـ GTP إلى تكوين الناتج المحلي الإجمالي والفوسفات غير العضوي إلى اعتماد EF-Tu لتشكيل مختلف. يمتلك aminoacyl-tRNA الآن تقاربًا أقل لـ EF-Tu في الحالة المرتبطة بالناتج المحلي الإجمالي ، ويفترض أن يكون هناك تقارب أعلى للموقع A على الريبوسوم ، لذلك يبقى على الريبوسوم عندما تنفصل EF-Tu في الحالة المرتبطة بالناتج المحلي الإجمالي (كلاهما من aminoacyl-tRNA ومن الريبوسوم).

الشكل 3.5.17.

(4) EF ‑ Tu هي واحدة من أكثر البروتينات وفرة في E. coli ، بمعدل 70000 نسخة لكل خلية. هذا يساوي تقريبًا عدد aminoacyl tRNAs لكل خلية ، لذلك من المحتمل أن تكون معظم aminoacyl tRNAs في المركب الثلاثي عندما يكون تركيز GTP مرتفعًا بدرجة كافية.

ب. GTP

  1. مطلوب لربط aminoacyl ‑ tRNA.
  2. يعزز التحلل المائي تفكك المركب EF ‑ Tu بالإضافة إلى الناتج المحلي الإجمالي من الريبوسوم.

ج. EF ‑ Ts

  1. يساعد في إعادة تدوير EF ‑ Tu بواسطة تبادل الناتج المحلي الإجمالي ‑ GTP.
  2. يرتبط EF ‑ Ts بـ EF Tu المركب مع الناتج المحلي الإجمالي ، مما يتسبب في تفكك الناتج المحلي الإجمالي. يمكن لـ GTP الآن الارتباط بمجمع EF Tu ‑ Ts ، مما يتسبب في فصل EF ‑ Ts وترك EF ‑ Tu معقدًا باستخدام GTP. هذا المركب الثنائي الأخير جاهز لربط aminoacyl ‑ tRNA آخر.

د. يمنع المضاد الحيوي kirromycin إطلاق EF Tu ‑ GDP وبالتالي يمنع الاستطالة. يوضح هذا أنه يجب إكمال خطوة واحدة قبل أن تتم الخطوة التالية ، ويوضح أهمية دورة EF Tu ‑ GTP / الناتج المحلي الإجمالي.

2. بيبتيديل ترانسفيراز على الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة

أ. يحدث تفاعل peptidyl transferase عبر الإزاحة النووية. المجموعة الأمينية من aminoacyl ‑ tRNA (position ن) يهاجم مجموعة الكربوكسيل "C ‑ terminal" من peptidyl-tRNA (position ن ‑ 1في مرنا). ينتج عن هذا انقسام في وصلة استر الببتيدل ‑ tRNA عالية الطاقة ، وبالتالي توفير الطاقة الحرة لدفع التفاعل. النواتج الناتجة عن التفاعل هي الحمض الريبي النووي النقال منزوع الأُسْيلات في موقع P و peptidyl ‑ tRNA في الموقع A.

الشكل 3.5.18. تفاعل البيبتيديل ترانسفيراز

ب. دور الرنا الريباسي في التحفيز

من المحتمل أن الرنا الريباسي يوفر المركز التحفيزي لنشاط ترانسفيراز الببتيدل ، وربما تساعد بعض بروتينات الريبوسوم في تثبيت الرنا الريباسي في الشكل الصحيح للحفز. هذا الاستنتاج مدعوم بعدة خطوط من التحقيق ، بعضها مدرج أدناه.

  1. لا يوجد بروتين ، بمفرده أو مع بروتينات أخرى ، قد ثبت أنه يحفز تكوين رابطة الببتيد.
  2. تتفاعل مناطق معينة من 16S rRNA (في الوحدة الفرعية الصغيرة) مع مناطق anticodon من الحمض الريبي النووي النقال في كل من المواقع A و P. في المقابل ، يتفاعل 23S rRNA في الوحدة الفرعية الكبيرة مع نهاية CCA لـ peptidyl-tRNA ، وبالتالي وضعه في المكان المناسب لـ peptidyl transferase.
  3. المضادات الحيوية الاريثروميسين والكلورامفينيكول تمنع الببتيدل ترانسفيراز. ترتبط بعض الطفرات التي تمنح المقاومة لها بالتسلسل 23S rRNA (البعض الآخر يرتبط ببعض البروتينات الريبوزومية 50S).
  4. مستحضر يتكون من 23S rRNA وبعض بقايا بروتينات الوحدة الفرعية الكبيرة يحتفظ بنشاط الببتيدل ترانسفيراز. لمزيد من المعلومات ، راجع Noller et al. (1992) مقاومة غير عادية من البيبتيديل ترانسفيراز لإجراءات استخراج البروتين. Science 256: 1416-1419.
  5. يمكن اختيار Ribozyme RNAs التي تحفز تكوين رابطة الببتيد. في هذه التجربة ، بدأ الباحثون بمجموعة من 1.3 × 1015 رنا مختلفًا من 72 نيوكليوتيد ، محاطة بمناطق ثابتة. لقد سمحوا لهذه المجموعة الكبيرة من الحمض النووي الريبي بتحفيز تكوين رابطة الببتيد التي تضيف حمض أميني موسوم بالبيوتينيل (في تقليد كيميائي لموقع P) إلى حمض أميني متصل بـ RNA (في تقليد كيميائي لموقع A). كانت RNAs التي نجحت في تحفيز التفاعل نادرة للغاية ، ولكنها الآن مرتبطة تساهميًا بعلامة البيوتين. وبالتالي يمكن اختيارهم من السكان عن طريق الارتباط بالستربتافيدين. تم استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل لتضخيم الحمض النووي الريبي الناجح ، وتكرر الإجراء 19 مرة. في هذه المرحلة ، ميز الباحثون 9 RNAs التي حفزت التفاعل. ووجدوا أن هذه الحمض النووي الريبي زادت معدل التفاعل بعامل 106 على التفاعل غير المحفز.
  6. يوضح الهيكل ثلاثي الأبعاد للريبوسوم أن الموقع النشط يتكون من الحمض النووي الريبي. تم تحديد بنية الريبوسوم المتبلور باستخدام مثبط موجه للموقع النشط ، وكذلك الهيكل بدون المانع. سمح هذا للباحثين برؤية مكان موقع peptidyl transferase النشط بدقة داخل الهيكل. يتم رؤية RNA فقط حول هذا الموقع. أقرب بروتين هو 20 أنجسترومس ، بعيد جدًا عن المشاركة في التحفيز.

3. النقل

أ. تحرك خطوة النقل الريبوسوم 3 نيوكليوتيدات أخرى في اتجاه مجرى النهر (كودون واحد) وتنقل الببتيدل ‑ tRNA إلى موقع P (الموضع ن) ، الحمض الريبي النووي النقال المنزوع الكيسات من خلال الموقع الإلكتروني ، والموقع أ (الموضع ن + 1) شاغرة لجولة أخرى من الاستطالة.

ب. عامل الاستطالة G = EF ‑ G

  1. هذا بروتين آخر وفير جدًا ، حيث يحتوي على حوالي 20000 نسخة لكل خلية ، وهو ما يعادل عدد الريبوسومات.
  2. يرتبط EF ‑ G ‑ GTP بالريبوسوم للمساعدة في الانتقال ، ويتم إطلاقه عند التحلل المائي GTP (GTPase من بعض مكونات الريبوسوم).
  3. تظهر الدراسات الهيكلية الحديثة (من A. Dahlberg وزملاؤه) أن EF-G في الحالة المرتبطة بـ GTP لها شكل مشابه لشكل المعقد الثلاثي لـ EF-Tu و GTP و aminoacyl-tRNA. مثل المركب الثلاثي الأخير ، فإن EF-G في الحالة المرتبطة بـ GTP لها أيضًا تقارب كبير مع الموقع A على الريبوسوم. قد يساعد هذا في دفع حركة peptidyl-tRNA من الموقع A إلى موقع P ، واستبداله بـ EF-G (GTP) في الموقع A.

ج. التحلل المائي لـ GTمطلوب P لتفكك EF ‑ G بعد الانتقال. إن GTPase جزء من الريبوسوم وليس EF-G.

الشكل 3.5.20.

د. عمل حمض الفوسيديك كشف الحاجة إلى إصدار الناتج المحلي الإجمالي EF ‑ G. في وجود حمض الفوسيديك ، يربط EF ‑ G ‑ GTP الريبوسوم ، ويتحلل GTP ، ويحرك الريبوسوم ثلاثة نيوكليوتيدات. لكن مركب الريبوسوم ‑ EF ‑ G GDP استقر بواسطة هذا المركب ، وتوقف الترجمة.

ه. لا تستطيع الريبوسومات ربط EF Tu و EF ‑ G في وقت واحد. يجب أن تنهي EF ‑ Tu عملها قبل أن تعمل EF ‑ G ، ويجب أن تكمل EF ‑ G دورتها قبل أن تتمكن EF ‑ Tu من العمل مرة أخرى لجلب aminoacyl ‑ tRNA آخر.

F. تأثير سم الخناق

  1. التناظرية حقيقية النواة لـ EF G هي eEF2، وهو أيضًا عبارة عن ترانسيلوكاز يعتمد على التحلل المائي GTP. يتم حظره أيضًا بواسطة حمض الفوسيديك.
  2. سوف يحفز سم الخناق إضافة ADP ريبوز (من الركيزة NAD +) إلى eEF2 ، وبالتالي تعطيله. الهدف من ADP-ribosylation هو الهيستيدين المعدل الموجود في eEF2 من العديد من الأنواع.

ج. يتمثل "الجانب السلبي" لقمع الهراء في أن الحمض النووي الريبي الكابح يمكن أن يعمل في أي كودون كهرماني ، لذلك فهو يتنافس مع العوامل المطلقة في التعرف على أكواد الإنهاء العادية. عندما يتم استخدام الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) الكابت بدلًا من إطلاق العوامل ، فإن الترجمة تتقدم إلى أسفل الرنا المرسال أكثر مما هو مفترض ، مما يؤدي إلى إنتاج البروتينات الشاذة. سلالات القامع من بكتريا قولونيةيمكن أن تكون مريضة جدًا (أي أنها لا تنمو مثل سلالات النوع البري).

د. يتم ترميز اثنين من مثبطات العنبر الأخرى بواسطة supDالجين ، الذي يشفر الحمض النووي الريبي (tRNA) الذي سيُدخل Ser في UAG ، و supF، والتي ستدرج صور.

3. كابتات Missense: هذه هي جزيئات الحمض النووي الريبوزي المتحولة التي تؤدي إلى إدخال حمض أميني متوافق مع الحمض الأميني من النوع البري (تم تغييره بواسطة الطفرة الأصلية).

4. Fمثبطات التحول السريع: هذه هي جزيئات الحمض النووي الريبوزي المتحولة التي تم توسيع مضادها (أو تقلصها؟) لتتناسب مع طفرة تغيير الطول في الرنا المرسال.

على سبيل المثال ضع في اعتبارك طفرة أصلية 5'GGG -> 5'GGGG (أدخل a G).

كما أن مثبط تغير الإطارات سيحتوي أيضًا على C إضافي في anticodon.

الوزن tRNA anticodon 3'CCC ‑‑> القامع tRNA 3'CCCC.


فاجارف

إنها في الأساس ترجمة من تسلسل نيوكليوتيد كود واحد إلى تسلسل حمض أميني كود آخر. تخليق البروتين هو العملية التي تقوم بها الخلايا الفردية ببناء البروتينات.


ويكيبيديا التركيب الحيوي للبروتين

تُعرف عملية صنع جزيء الرسول هذا بالنسخ ولها عدد من الخطوات.

ترجمة خطوات تخليق البروتين بالصور. النسخ المتماثل والترجمة. المرحلة الثانية من ترجمة البروتين. تشرح العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية بشكل عام كيفية تدفق المعلومات الجينية داخل الأنظمة البيولوجية.

ابدأ في دراسة تخليق البروتين بدون صور. وتتمثل مهمتها في ترجمة الرسالة داخل تسلسل النوكليوتيدات لمرنا إلى تسلسل حمض أميني محدد. الترجمة هي المرحلة الثانية من إنتاج البروتين بعد نسخ ترميز الحمض النووي في اتجاهات لتجميع البروتين في شكل مرنا.

يتم نقل rna على شكل ورقة البرسيم مع ثلاث حلقات. من rna c إلى g و a to u. 1 متطلب من المكونات 2 تفعيل الأحماض الأمينية 3 تخليق بروتين مناسب 4 مرافقات وطي البروتين و 5 تعديلات لاحقة للترجمة للبروتينات.

خطوات تخليق البروتين - العملية التي يتم من خلالها تحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات هي ترجمة نسخ وفي بعض الحالات يعد التعديل اللاحق للترجمة والبروتينات القابلة للطي وحدات بيولوجية وظيفية تتكون من سلاسل بيوكيميائية مطوية تشارك في كل عملية كيميائية تحدث داخل الجسم تقريبًا بما في ذلك الاستجابة المناعية. يلعب تحويل الحمض النووي الريبي دورًا كبيرًا في تخليق البروتين وترجمته. خطوات تخليق البروتين.

يشارك كل من حمض الديوكسي ريبونوكلييك وجميع أنواع الحمض النووي الريبي في هذه العملية ، حيث تبدأ الإنزيمات الموجودة في نواة الخلايا في عملية تصنيع البروتين عن طريق فك الجزء المطلوب من الحمض النووي بحيث يمكن تصنيع الحمض النووي الريبي. أثناء خطوة الاستطالة ، تضيف سلسلة البولي ببتيد أحماض أمينية إلى نهاية الكربوكسيل ، ينمو بروتين السلسلة بينما يتحرك الريبوسوم من الطرف الخامس إلى الطرف الثالث من mrna. على وجه الخصوص يتم تقسيمها إلى ثلاث خطوات رئيسية.

المراحل الخمس هي. تلقي هذه المقالة الضوء على المراحل الخمس للتخليق الحيوي للبروتين. تعلم مصطلحات المفردات والمزيد باستخدام ألعاب البطاقات التعليمية وأدوات الدراسة الأخرى.

في هذه المقالة سوف تتعرف على عملية تخليق البروتين والتي يشار إليها أيضًا باسم الترجمة. استطالة الترجمة هي الثانية في خطوات تخليق البروتين. الترجمة هي العملية التي تأخذ المعلومات التي يتم تمريرها من الحمض النووي كـ messenger rna وتحويلها إلى سلسلة من الأحماض الأمينية المرتبطة مع روابط الببتيد.

كيف تصنع الخلية البروتينات التي تحتاجها فقط؟ تتم الإجابة على هذه الأسئلة بينما نستكشف مراحل تخليق البروتين وعملية إنتاج البروتين. يتكاثر الحمض النووي ثم نسخه إلى mrna الذي تحول أخيرًا إلى بروتينات عن طريق الترجمة. تشير الترجمة في تخليق البروتين إلى مرحلة تجميع البروتين في الخلايا حيث يتم فك شفرة الحمض النووي الريبي لإنتاج سلسلة من الأحماض الأمينية.

يتم ربط هذه التسلسلات معًا لتشكيل بروتين. تخليق البروتين الذي يتضمن ترجمة تسلسل قاعدة النوكليوتيدات في mrna إلى لغة الأحماض الأمينية. في dna c إلى g و a to t.

يتشكل rna كنسخة من جانب واحد من حبلا الحمض النووي ويتم إرساله إلى مناطق أخرى من.


مراحل الترجمة المادة أكاديمية خان


البروتينات التركيب الكيميائي لموسوعة التركيب البروتيني


تخليق البروتين


خطوات تخليق البروتين فيما يتعلق بالترجمة


إنهاء تخليق البروتين


9 5 كيف يتم تنظيم الجينات مفاهيم علم الأحياء الكندي الأول


ترجمة مرنا إلى استطالة بدء البروتين


ترجمة توليف البروتين ملاحظات مراجعة مستوى الأحياء


المحتوى:

ما يقرب من 70٪ من المادة العضوية للخلية تتكون من البروتين. يؤدي البروتين مجموعة متنوعة من الوظائف الحيوية في الخلية مثل إنزيم أو بروتين هيكلي أو هرمونات.

تخليق البروتين هو العملية البيولوجية الأساسية التي تحدث داخل الخلية.

إنه يوازن فقدان البروتينات الخلوية من خلال إنتاج بروتين جديد. يحدث فقدان البروتين هذا عن طريق التحلل أو التصدير خارج الخلية.

البروتين هو المنتج النهائي للتعبير الجيني.

دعونا نلقي نظرة على كيفية تنفيذ التعبير الجيني في الخلية.


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


قياس الترجمة عن طريق البروتينات المركبة حديثًا

تاريخيًا ، كان أحد أكثر الأساليب القياسية لدراسة ما يتم ترجمته في عينة بيولوجية هو اكتشاف نواتج ترجمة mRNA ، والبروتينات ، عبر النشاف الغربي. من خلال قياس وفرة البروتين في ظل ظروف مختلفة ومقارنتها بمستويات النسخ ، يمكن استخلاص استنتاجات حول الترجمة. ومع ذلك ، يجب على الباحثين توخي الحذر بشأن تصميم تجاربهم نظرًا لوجود العديد من الأسباب التي تجعل مستويات البروتين والنسخة غير متوافقة ، بما في ذلك التنظيم اللاحق للترجمة. لإجراء لطخة غربية ، يتم طحن أنسجة النبات في مخزن مؤقت للاستخراج لإنشاء محللة خلوية. يتم بعد ذلك فصل البروتينات الموجودة في المحللة عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام بولي أكريلاميد (صفحة) ، تم نقلها إلى غشاء ، وتم اكتشافها بأجسام مضادة خاصة بالبروتين (البروتينات) محل الاهتمام. يتم استخدام النشاف الغربي بشكل شائع عند مقارنة العلاجات المختلفة أو الأنسجة أو الأنماط الجينية ، أو لاختبار تأثير عدم الترميز رابطة الدول المستقلة- العناصر التنظيمية في الترجمة أيضًا في المختبر أو في الجسم الحي (انظر أدناه). عادةً ما يقتصر إنتاج هذه الطريقة على حفنة من الجينات ويعتمد نجاح الطريقة على مستويات التعبير عن البروتين (البروتينات) محل الاهتمام ، وكذلك على مدى توفر الأجسام المضادة ونوعية وحساسية الأجسام المضادة.

Radiolabeling هي طريقة كلاسيكية تستخدم لتقييم التغيرات العالمية في الترجمة. في وضع العلامات الإشعاعية (الشكل 1 أ) ، تتعرض العينات البيولوجية لوسائل إعلام تحتوي على أحماض أمينية ذات علامات إشعاعية لفترة محددة من الزمن. ستحتوي البروتينات المصنعة حديثًا على الأحماض الأمينية المشعة التي يمكن قياسها بعد ذلك التصوير الشعاعي الذاتي أو الفسفور. تعمل المقارنة بين دمج الأحماض الأمينية المشعة في ظل ظروف مختلفة ، أو في خلفيات وراثية مختلفة ، كمقياس بديل لمعدل الترجمة. هذه التقنية هي طريقة سريعة وسهلة نسبيًا للاستعلام عن التأثيرات على الترجمة بالجملة دون الحاجة إلى الأجسام المضادة أو الجينات المعدلة. استخدام المواد المشعة النظائر، التلاعب في العينة المطلوب لإدخال الأحماض الأمينية المسمى ، ونقص المعلومات الخاصة بالجينات هي بعض قيود هذه الطريقة. التكيف الحديث للعلامات الإشعاعية هو استخدام نظائر الميثيونين الاصطناعية (على سبيل المثال ، homopropargylglycine أو azidohomoalanine) التي يمكن اكتشافها باستخدام ضوئي و أ & # x201Click & # x201D الكيمياء رد فعل (Tom Dieck et al. ، 2012). هذه الطريقة تسمى Fلشبلوري نتشغيلجمجهول أمينو حمض رالشيخوخة (FUNCAT ، الشكل 1 أ) ، تم استخدامه في زراعة الأنسجة وفي الكائنات الحية ، ولكن حتى الآن ، لم يتم استكشافها على نطاق واسع في أنظمة النباتات (جلين وآخرون ، 2017). ومع ذلك ، لا تزال هذه التقنية تتطلب معالجة مكثفة للعينة ، والاكتشاف مقيد بمحتوى الميثيونين لبروتين معين ، والسمية السيئة المميزة لنظائر الأحماض الأمينية في الأنواع المختلفة تمثل تحديًا لتكييف FUNCAT في أنظمة النبات.

شكل 1. الطرق التي تقيس البروتينات المصنعة حديثًا. (أ) يستخدم Radiolabeling و FUNCAT دمج الأحماض الأمينية المسمى لتمييز البروتينات المصنعة حديثًا. (ب) يستخدم SILAC دمج حمض أميني موسوم بالنظائر متبوعًا بمرض التصلب العصبي المتعدد. (ج) يعتمد BONCAT على دمج & # x201Cclick & # x201D ، والأحماض الأمينية غير المتعارف عليها لعزل البروتينات المركبة حديثًا لـ MS. (د) يستخدم QuaNCAT كلاً من الأحماض الأمينية المسمى بالنظائر والأحماض الأمينية غير المتعارف عليها لتمييز البروتينات المركبة حديثًا لعزلها وتحليلها بواسطة MS. (هـ) تستخدم التقنيات القائمة على Puromycylation ، مثل SUnSET و OP-puro ، البوروميسين لتسمية البروتينات المصنعة حديثًا. (F) يحدد RPM موقع تخليق البروتين الجديد باستخدام بوروميسين لتمييز البروتينات الناشئة و cycloheximide ، أو مادة كيميائية مماثلة ، لإيقاف الريبوسومات مؤقتًا. (ز) يستخدم PUNCH-P في المختبر تحلل البيروميسيل لعزل البروتينات المصنعة حديثًا لمرض التصلب العصبي المتعدد.

عند دراسة الدور التنظيمي للترجمة المحددة رابطة الدول المستقلة-العناصر التنظيمية في الجين / نسخة أو عبر- عوامل الفاعلية [على سبيل المثال ، البروتينات أو الرنا الميكروي (ميرناس)]، في المختبر يمكن أن تكون أنظمة النسخ / الترجمة مفيدة جدًا. في هذه الحالة ، أ بناء الحمض النووي مع المطلوب رابطة الدول المستقلة- يمكن نسخ العناصر التنظيمية وترجمتها في المختبر في وجود أو عدم وجود المفترضة عبر- العوامل المؤثرة باستخدام أ نظام التعبير البروتيني الخالي من الخلايا مثل مستخلص جرثومة القمح (أندرسون وآخرون ، 1983). يحتوي المقتطف الخالي من الخلايا على جميع العوامل الضرورية لترجمة النموذج الذي يوفره المستخدم. باستخدام قالب هندسي ، يمكن تضمين العلامات في بناء الاهتمام ، مما يلغي الحاجة إلى جسم مضاد خاص بالجينات ويسمح بتقييم ترجمة أي جين يمكن استنساخه فرعيًا. على الرغم من أنه أقل استخدامًا ، فإن نظام Arabidopsis الخالي من الخلايا (Murota et al. ، 2011) يسمح بدراسة الترجمة مع خيار تخصيص مقتطف خالٍ من الخلايا عن طريق هندسة متحولة Arabidopsis خاصة بك أو الحصول على واحد من الكتالوج الشامل من المسوخ المتاحة. نظام خالٍ من الخلايا مشتق من نيكوتيانا بنتاميانا كما تم الإبلاغ عن خلايا BY-2 (Buntru et al. ، 2014). هؤلاء في المختبر يمكن استخدام الأنظمة لقياس ترجمة جين واحد ، كما هو مذكور أعلاه ، أو لاختبار كيف يغير عامل واحد الترجمة العالمية عن طريق قياس دمج الأحماض الأمينية المسمى. يحتوي النظام الخالي من الخلايا على قيود واضحة ، مثل فقدان بنية الغشاء والتنظيم الخلوي الفرعي ، ولكنه يمكّن من دراسة بنية الجينات وتأثير إزالة أو إضافة الإمكانات رابطة الدول المستقلة-العناصر التنظيمية أو عبر- عوامل الفاعلية.

وبالمثل ، عندما تحتاج فقط إلى فحص عدد قليل من الجينات ، اندماج المراسل متعدية بالاشتراك مع أنظمة التعبير العابر (البروتوبلاست, بنثاميانا, علم الأحياء / بندقية الجينات) و / أو نبات مستقر تحويل يمكن أن تكون الأساليب مفيدة للغاية. لجعل بناء المراسل ، أ الجين المراسل، مثل بروتين الفلوريسنت الأخضر (GFP) مع جين النبات ذي الأهمية في البلازميد أو الكروموسوم الاصطناعي البكتيري. يسمح بناء التحوير أو التعبير الهندسي بإدخال العديد من التعديلات المفيدة بما في ذلك: علامات البروتين الخاصة بالأنسجة أو المعززات المنظمة مؤقتًا والتي تنتج التألق (على سبيل المثال ، GFP) أو تلألؤ بيولوجي (على سبيل المثال ، Firefly لوسيفيراز) أو تمكين الكشف عن الأجسام المضادة (على سبيل المثال ، علم علامة) ، أو تحفيز ردود الفعل اللونية (على سبيل المثال ، GUS) والتعديل المستهدف لتسلسل وبنية عناصر الترميز وغير المشفرة في النص. تحويل البروتوبلاست ، التوصيل البيولوجي للتركيبات الفيروسية ، و أجروباكتريومتعبير عابر بوساطة في بنثاميانا تقدم بسرعة ذات صلة من الناحية الفسيولوجية ، في بلانتا المعلومات (على سبيل المثال ، التوطين الخلوي لبروتين مهم ، والاستجابة للمحفزات البيئية ، وما إلى ذلك). تمتلك الاستراتيجيات المعدلة وراثيًا القدرة على معالجة أسئلة أكثر تعقيدًا ، مثل التحكم الترجمي الذي يتضمن التواصل من نسيج إلى نسيج ، والتنظيم في ظل ظروف النمو والضغط المختلفة ، أو التأثيرات الفسيولوجية والنمطية طويلة المدى لتغييرات التسلسل المحددة التي تؤثر على الترجمة. هناك قيود تقنية على هذه التقنيات بما في ذلك الصعوبات المحتملة في استنساخ الجينات الكبيرة ، وبناء السمية (في الإشريكية القولونية, أجروباكتريوم، أو النباتات) ، والكفاءات المتغيرة لتحويل البروتوبلاست أو تسليم البنية البيولوجية ، والافتقار إلى الأساليب المعدلة وراثيًا في بعض الأنواع. يعد تضمين الضوابط المناسبة أمرًا ضروريًا في هذه الأنواع من التجارب من أجل التحقق من أن التغيير في تعبير البروتين المراسل يرجع في الواقع إلى تغيير في الترجمة (وليس النسخ ، واستقرار البروتين ، وما إلى ذلك) ، وبشكل عام ، لقد أثبتت هذه الاستراتيجيات أنها مفيدة جدًا للدراسة الموجهة للجينات الفردية ذات الأهمية.

يتم توجيه العديد من الدراسات حول تنظيم الجينات إلى التأثيرات على جين واحد أو عدد قليل من الجينات ، ولكن من الضروري أيضًا اتباع نهج قائم على الاكتشاف ، على غرار تسلسل الحمض النووي الريبي، يمكنه الاستعلام عن المشهد الكامل للبروتينات الخلوية (البروتين). ومع ذلك ، يمكن أن يكون قياس البروتينات أمرًا صعبًا للغاية. أولاً ، يجب أن تكون هناك طريقة لتحديد البروتينات التي تتغير على وجه التحديد. ثانيًا ، يجب أن يكون المرء قادرًا على تحديد ما إذا كان التغيير ناتجًا عن إنتاج بروتينات جديدة أو تغيير في استقرار (أو معدل تدهور) البروتينات الموجودة. استخدام قياس الطيف الكتلي يسمح (MS) بتحديد البروتينات الموجودة ، ولكن لا يمكنه التمييز بين البروتينات المركبة حديثًا من الجزء الأكبر من البروتينات الخلوية الكلية. في مرض التصلب العصبي المتعدد ، يتم هضم عينات البروتين بإنزيم وتتأين شظايا البروتين ثم يتم التقاطها من خلال مجال مغناطيسي. عندما تمر الببتيدات عبر المجال المغناطيسي ، يتم فصلها عن طريق الكتلة والشحنة لإنشاء نمط أو طيف لشظايا البروتين (كلارك ، 2014). ثم تتم مقارنة الطيف بقاعدة بيانات تحتوي على الأطياف المتوقعة للبروتينات المعروفة لاستنتاج هوية البروتينات في العينة.

بينما يتميز مرض التصلب العصبي المتعدد بأنه لا يتطلب أجسامًا مضادة لاكتشاف البروتينات ، إلا أنه محدود في عدد البروتينات التي يمكن تحديدها ، مع اكتشاف المزيد من الببتيدات بشكل تفضيلي. لا يعتبر مرض التصلب العصبي المتعدد كميًا بدرجة عالية بدون استخدام المعايير الداخلية ، كما أن تغطية البروتين بواسطة MS ليست شاملة مثل تغطية النسخة التي يوفرها RNA-seq. على سبيل المثال ، متى من جديد رسم خريطة لنسخة مستوية ، دراسة واحدة تسلسل 17564 نسخة مرشح ، ولكن يمكن تأكيد 4200 فقط بواسطة MS (Adamidi et al. ، 2011). في دراسة أخرى ، تم استخدام RNA-seq و MS لتحسين نسخة أرابيدوبسيس. حدد المؤلفون 27434 جينًا بقدرة تنبؤية لتشفير البروتين ، 24601 منها يمكن تحديدها نظريًا بشكل فريد عن طريق مرض التصلب العصبي المتعدد ، ولكن في الواقع كشف تحليل التصلب العصبي المتعدد عن ببتيدات لما يقدر بـ 2732 جينًا فقط (Zhang et al. ، 2017). على الرغم من صعوبة مقارنة هذه الأرقام بشكل مباشر بسبب نقص المعلومات حول ما يتم ترجمة النصوص الموجودة في العينة ، فإن كلا المثالين يوضحان أن MS لا يمكنها تحديد الببتيدات إلا لأقلية من النصوص التي عثر عليها RNA-seq. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب مرض التصلب العصبي المتعدد عادةً مواد بدء أكثر من تسلسل الحمض النووي الريبي ، والتي يمكن أن تكون مشكلة بشكل خاص عند العمل مع النباتات بسبب صعوبة إزالة الخلايا النباتية بكفاءة ، ومحتوى عديد السكاريد العالي في آبارها الخلوية ، ومستقلبات ثانوية وفيرة ، ومحتوى منخفض من البروتين. (كوروليفا وبندشيدلر ، 2011). أخيرًا ، يعتمد MS على رسم خرائط لشظايا الببتيد مقابل جينوم مشروح جيدًا ، والذي لا يتوفر حاليًا للعديد من الأنواع النباتية.

إحدى التقنيات المصممة لجعل القياسات المستندة إلى MS أكثر كمية هي سطاولة أناسوتوب لهابيل أأحماض مينو في جثقافة إل (SILAC ، الشكل 1 ب) (Ong et al. ، 2002). تضاف الأحماض الأمينية المسمى بالنظائر ، والتي لها كتلة متغيرة ، إلى وسط المزرعة لإدماجها أثناء التخليق الحيوي للبروتين. يمكن استخدام الأحماض الأمينية ذات العلامات التفاضلية (التي لها نظائر فريدة وبالتالي كتل فريدة) للتمييز بين عينات أو ظروف متعددة. باستخدام نبضة من الأحماض الأمينية المسمى ، pSILAC ، يمكن قياس تخليق البروتين الجديد خلال فترة زمنية منفصلة (Schwanhausser et al. ، 2009). عند تحليل مرض التصلب العصبي المتعدد ، ستحدد الأحماض الأمينية المسمى البروتينات المصنعة حديثًا ، مما يكشف عن البروتينات الناتجة عن الترجمة بعد العلاج مقابل البروتينات التي كانت موجودة قبل العلاج. أثبتت تقنية SILAC أنها كمية ومفيدة للغاية في النماذج الحيوانية ويمكن تطبيقها على دراسة النباتات. حتى الآن ، تم استخدامه بنجاح لدراسة التغيرات في بروتينات شتلات نبات الأرابيدوبسيس تحت ضغط الملح (Lewandowska et al. ، 2013). تجدر الإشارة إلى أن SILAC قد لا تكون الطريقة المفضلة للدراسات البروتينية في النباتات لأنه من الصعب تحقيق وضع العلامات الكاملة للبروتيوم (Gruhler et al. ، 2005). بالنسبة لهذا التطبيق ، فإن الطرق التي تستخدم نظائر النيتروجين فقط [على سبيل المثال ، حydroponic أناسوتوب لهابيلنج هntire صlants ، HILEP (Bindschedler et al. ، 2008) أو سطاولة أناسوتوب لهابيلنج أنان صلانتا، SILIP (Schaff et al. ، 2008)] مفضلة لأنها يمكن أن تحقق كفاءة أكبر في وضع العلامات. على غرار SILAC ، بإيورثاجونال نتشغيلجمجهول أمينو حمض رالشيخوخة (BONCAT ، الشكل 1C) للبروتينات المركبة حديثًا يسمح بعزل البروتينات عبر تنقية التقارب متبوعًا بتحليل مرض التصلب العصبي المتعدد (ديتريش وآخرون ، 2006). يستخدم BONCAT تفاعل كيميائي & # x201Cclick & # x201D لإرفاق علامة (على سبيل المثال ، البيوتين) إلى الحمض الأميني غير الكنسي ، والذي سيسمح بعد ذلك بتنقية البروتينات الموسومة (على سبيل المثال ، عبر الستربتافيدين خرز). تم الإبلاغ عن BONCAT في دراسة أرابيدوبسيس واحدة فقط (جلين وآخرون ، 2017) ، مما يشير إلى أن التعرف على البروتينات الناشئة على أساس MS قد يكون أسلوبًا غير مستخدم بشكل كافٍ لتجارب الترجمة النباتية. مجموعة من هذين النهجين ، يسمى quantitative نتشغيلجمجهول أمينو حمض رالشيخوخة (QuaNCAT ، الشكل 1 د) ، يهدف إلى توفير بيانات ترجمة أفضل من خلال التغلب على العلامات المحدودة التي حققها نبض SILAC ونقص البيانات الكمية التي تم الحصول عليها باستخدام BONCAT الخالي من الملصقات (Howden et al. ، 2013).

تم تطوير العديد من التقنيات المعتمدة على البوروميسين في أنظمة غير نباتية لدراسة الترجمة على حد سواء في المختبر (صوف وكوريهارا ، 1967) و في الجسم الحي (ناكانو وهارا ، 1979). Puromycin هو مضاد حيوي يحاكي aminoacyl-tRNAs ، مما يسمح بإضافته إلى سلسلة بولي ببتيد متنامية (بيوروميسيل) قبل إنهاء الترجمة (ناثانز ، 1964). في التركيزات العالية ، يعتبر البوروميسين سامًا ويثبط تخليق البروتين (Yarmolinsky and Haba ، 1959). سليم المعايرة من تركيز البوروميسين سيعمل بشكل فعال & # x201Ctag & # x201D على البروتينات المترجمة حديثًا (Wool and Kurihara، 1967) دون تغيير معدل الترجمة الإجمالي. يمكن بعد ذلك اكتشاف هذه البروتينات المكلورة بشكل خاص باستخدام الجسم المضاد للبوروميسين (Eggers et al. ، 1997) ، مما يسمح بقياس معدل تخليق البروتين. في حين تم التحقق من صحة استخدام Puromycylation غير المشعة في أنظمة الثدييات [في كل من زراعة الخلايا و في الجسم الحي (Goodman et al. ، 2011)] ، فإن استخدامه لفحص الترجمة في النباتات محدود بدرجة أكبر (Basbouss-Serhal et al.، 2015 Van Hoewyk، 2016).

في سوrface حد ذاتهاnsing من رranslation (SUnSET ، الشكل 1E) (Schmidt et al. ، 2009) ، يضاف البوروميسين إلى الخلايا أو الكائنات الحية بتركيز مناسب ليتم دمجه في الببتيدات المصنعة حديثًا دون التسبب في السمية. بعد ذلك ، يتم استخدام الجسم المضاد المضاد للبوروميسين للكشف عن وجود هذه البروتينات & # x201Ctagged & # x201D على سطح الخلية. تسمح هذه الطريقة بتصور التغييرات العالمية في تخليق البروتين ، على سبيل المثال ، أثناء التطوير ، استجابةً للمحفزات ، أو بين الأنماط الجينية المختلفة ، وإذا اقترن بفرز الخلايا المنشط الفلوري (Fluorescence Activated Cell Sorting) (FACS) ، فإنه يمكّن من فصل مجموعات الخلايا المختلفة بناءً على إمكانات تخليق البروتين. في حين تم تطوير مفهوم SUnSET في الأصل للاستخدام مع FACS ، فقد تم أيضًا استخدام مفهوم SUnSET لقياس دمج البوروميسين عبر لطخة ويسترن (Goodman et al. ، 2011) والتصور أحادي الخلية عبر المناعية (Goodman et al. ، 2011) بنفس الطريقة المتبعة في عملية Puromycylation العامة.

يمكن أيضًا اكتشاف Puromycylation مباشرة ، بدون أجسام مضادة ، من خلال تقنية كيمياء & # x201Cclick & # x201D باستخدام مشتق بوروميسين ا-بروبارجيل-بوروميسين (ليو وآخرون ، 2012 الشكل 1E). تشمل الاختلافات الأخرى في وضع العلامات على بوروميسين اقتران بوروميسين مع سيكلوهيكسيميد أو إيميتين (ديفيد وآخرون ، 2012) [يُطلق عليه أيضًا صإيبوصاورومycylation، أو RPM (Seedhom et al. ، 2016) ، الشكل 1F] لإيقاف الريبوسومات مع الببتيدات الناشئة المسمى بوروميسين والكشف عن التوطين الخلوي للترجمة ، واستخدام بوروميسين مقسم بالصور للسماح بمزيد من القياسات المكانية والزمانية للترجمة (بوهر وآخرون ، 2015). ومع ذلك ، لا يمكن استخدام كل هذه الأساليب إلا للنظر في التغييرات العامة في الترجمة ما لم يتم دمجها مع خطوات أخرى لاحقة لتحديد البروتينات التي تم توليفها حديثًا. بومرتبط بالروميسين نصعود الفصلعين صعلم الجذور (PUNCH-P ، الشكل 1G) هي إحدى هذه الطرق القائمة على البوروميسين والتي تستخدم البوروميسين الحيوي لتعليم البروتينات بعد عزل الطرد المركزي لمجمعات الريبوسوم & # x2013mRNA (Aviner et al. ، 2013). ثم يتم جمع الببتيدات الموسومة باستخدام حبات الستربتافيدين للتعرف على أساس MS.

في حين أن استخدام بوروميسين يزيل صعوبات العمل مع النشاط الإشعاعي أو النظائر الأخرى ، يجب توخي الحذر للتأكد من أن جرعة بوروميسين لا تحفز السمية الخلوية أو تغير معدلات تخليق البروتين ، مع الاستمرار في توفير بوروميسين مجاني كافٍ لتسمية الببتيدات المولدة حديثًا. تمثل المعايرة الصحيحة لتركيزات بوروميسين ونقص أنظمة زراعة الخلايا في معظم الأنواع النباتية تحديات مهمة عند تكييف الطرق القائمة على البوروميسين لاستخدامها في النباتات. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على الباحثين أن يضعوا في اعتبارهم أن دمج البوروميسين ينتج عنه منتجات بروتينية مبتورة قد تكون عرضة لتغيير الاستقرار. يشير الاستخدام المحدود حاليًا لهذه التقنيات القائمة على البوروميسين لتحسين معرفتنا بالترجمة في النباتات إلى أن هذا مجال محتمل للنمو في دراسات الترجمة النباتية.


تخليق البروتين: النسخ والترجمة

هذه هي محاضرة BIO101 الثالثة (من 8 مايو 2006). مرة أخرى ، سأكون ممتنًا للتعليقات على الصحة بالإضافة إلى اقتراحات التحسين.

DNA is a long double-stranded molecule residing inside the nucleus of every cell. It is usually tightly coiled forming chromosomes in which it is protected by proteins.

Each of the two strands of the DNA molecule is a chain of smaller molecules. Each link in the chain is composed of one sugar molecule, one phosphate molecule and one nucleotide molecule. There are four types of nucleotides (or 'bases') in the DNA: adenine (A), thymine (T), guanine (G) and cytosine (C). The two strands of DNA are structured in such a way that an adenine on one strand is always attached to a thymine on the other strand, and the guanine of one strand is always bound to cytosine on the other strand. Thus, the two strands of the DNA molecule are mirror-images of each other.

The exact sequence of nucleotides on a DNA strand is the genetic code . The total genetic code of all of the DNA on all the chromosomes is the genome . Each cell in the body has exactly the same chromosomes and exactly the same genome (with some exceptions we will cover later).

A gene is a small portion of the genome - a sequence of nucleotides that is expressed together and codes for a single protein (polypeptide) molecule.

Cell uses the genes to synthetise proteins. This is a two-step process. The first step is transcription in which the sequence of one gene is replicated in an RNA molecule. The second step is translation in which the RNA molecule serves as a code for the formation of an amino-acid chain (a polypeptide).

For a gene to be expressed, i.e., translated into RNA , that portion of the DNA has to be uncoiled and freed of the protective proteins. An enzyme, called DNA polymerase , reads the DNA code (the sequence of bases on one of the two strands of the DNA molecule) and builds a single-stranded chain of the RNA molecule. Again, where there is a G in DNA, there will be C in the RNA and vice versa. Instead of thymine, RNA has uracil (U). Wherever in the DNA strand there is an A, there will be a U in the RNA, and wherever there is a T on the DNA molecule, there will be an A in the RNA.

Once the whole gene (100s to 10,000s of bases in a row) is transcribed, the RNA molecule detaches. The RNA (called messenger RNA or mRNA) may be further modified by addition of more A bases at its tail, by addition of other small molecules to some of the nucleotides and by excision of some portions ( introns ) out of the chain. The removal of introns (the non-coding regions) and putting together the remaining segments - exons - into a single chain again, is called RNA splicing. RNA splicing allows for one gene to code for multiple related kinds of proteins, as alternative patterns of splicing may be controlled by various factors in the cell.

Unlike DNA, the mRNA molecule is capable of exiting the nucleus through the pores in the nuclear membrane. It enters the endoplasmatic reticulum and attaches itself to one of the membranes in the rough ER.

Three types of RNA are involved in the translation process: mRNA which carries the code for the gene, rRNA which aids in the formation of the ribosome, and tRNA which brings individual amino-acids to the ribosome. Translation is controlled by various enzymes that recognize specific nucleotide sequences.

The genetic code (nucleotide sequence of a gene) translates into a polypeptide (amino-acid sequence of a protein) in a 3-to-1 fashion. Three nuclotides in a row code for one amino-acid. There are a total of 20 amino-acids used to build all proteins in our bodies. Some amino-acids are coded by a single triplet code, or codon . Other amino-acids may be coded by several different RNA sequences. There is also a START sequence (coding for fMet) and a STOP sequence that does not code for any amino-acid. The genetic code is (almost) universal. Except for a few microorganisms, all of life uses the same genetic code.

When the ribosome is assembled around a molecule of mRNA, the translation begins with the reading of the first triplet. Small tRNA molecules bring in the individual amino-acids and attach them to the mRNA, as well as to each other, forming a chain of amino-acids. When a stop signal is reached, the entire complex disassociates. The ribosome, the mRNA, the tRNAs and the enzymes are then either degraded or re-used for another translational event.

Protein synthesis - post-translational modifications

Translation of the DNA/RNA code into a sequence of amino-acids is just the beginning of the process of protein synthesis.

The exact sequence of amino-acids in a polypeptide chain is the primary structure of the protein.

As different amino-acids are molecules of somewhat different shapes, sizes and electrical polarities, they react with each other. The attractive and repulsive forces between amino-acids cause the chain to fold in various ways. The three-dimensional shape of the polypeptide chain due to the chemical properties of its component amino-acids is called the secondary structure of the protein.

Enzymes called chaperonins further modify the three-dimensional structure of the protein by folding it in particular ways. The 3D structure of a protein is its most important property as the functionality of a protein depends on its shape - it can react with other molecules only if the two molecules fit into each other like a key and a lock. The 3D structure of the fully folded protein is its tertiary structure .

Prions , the causes of such diseases as Mad Cow Disease, Scabies and Kreutzfeld-Jacob disease, are proteins. The primary and secondary structure of the prion is almost identical to the normally expressed proteins in our brain cells, but the tertiary structure is different - they are folded into different shapes. When a prion enters a healthy brain cell, it is capable of denaturing (unwinding) the native protein and then reshaping it in the same shape as the prion. Thus one prion molecule makes two - those two go on and make four, those four make eight, and so on, until the whole brain is just one liquifiied spongy mass.

Another aspect of the tertiary structure of the protein is addition of small molecules to the chain. For instance, phosphate groups may be attached to the protein (giving it additional energy). Also, short chains of sugars are usually bound to the tail-end of the protein. These sugar chains serve as "ZIP-code tags" for the protein, informing carrier molecules exactly where in the cell this protein needs to be carried to (usually within vesicles that bud off the RER or the Golgi apparatus). The elements of the cytoskeleton are used as conduits ("elevators and escalators") to shuttle proteins to where in the cell they are needed.

Many proteins are composed of more than one polypeptide chain. For instance, hemoglobin is formed by binding together four subunits. Each subunit also has a heme molecule attached to it, and an ion of iron attached to the heme (this iron is where oxygen binds to hemogolobin). This larger, more complex structure of the protein is its quaternary structure .

Peter H. Raven, George B. Johnson, Jonathan B. Losos, and Susan R. Singer, Biology (7th edition), McGraw-Hill Co. NY, Chapters 3, 14 and 15.


ترقية تخليق البروتين للبيولوجيا التركيبية

يعد توسيع الكود الجيني لتخليق البروتينات التي تحتوي على أحماض أمينية غير قانونية مجالًا سريع النمو في علم الأحياء التركيبي. سيتطلب إنشاء أنظمة الترجمة المتعامدة المثلى إعادة هندسة المكونات المركزية لآلة تخليق البروتين على أساس فهم ميكانيكي كيميائي حيوي قوي للعملية التركيبية.

كان يعتقد أن الشفرة الجينية غير قابلة للتغيير. في الوقت الذي تم فيه تحديد جدول الكود الجيني ، تم شرح تطوره بسهولة من خلال نظرية الحوادث المجمدة لكريك 1. كانت الفكرة المركزية للنظرية هي أن استقرار البروتين ودقة تخليق البروتين ضروريان لبقاء الخلية. ظهرت هذه الأفكار جنبًا إلى جنب مع علم الأحياء الجزيئي الناشئ الذي نشأ قبل تسلسل الجينوم والبروتيوميات ، عندما كان الكثير مما نعرفه الآن عن التنوع البيولوجي الميكروبي والجزيئي في الحياة لا يزال غير مكتشف وغير معروف. منذ توضيح الشفرة الجينية في الستينيات ، كانت النتائج الأكثر إثارة وإثارة للدهشة هي تلك المتعلقة بالاستثناءات من الكود القياسي واكتشاف التنوع أكبر بكثير مما كان متوقعًا في آليات تكوين aminoacyl-tRNA وتخليق البروتين.


ترجمة

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

ترجمة, the synthesis of protein from RNA. Hereditary information is contained in the nucleotide sequence of DNA in a code. The coded information from DNA is copied faithfully during transcription into a form of RNA known as messenger RNA (mRNA), which is then translated into chains of amino acids. Amino acid chains are folded into helices, zigzags, and other shapes to form proteins and are sometimes associated with other amino acid chains.

The specific amounts of amino acids in a protein and their sequence determine the protein’s unique properties for example, muscle protein and hair protein contain the same 20 amino acids, but the sequences of these amino acids in the two proteins are quite different. If the nucleotide sequence of mRNA is thought of as a written message, it can be said that this message is read by the translation apparatus in “words” of three nucleotides, starting at one end of the mRNA and proceeding along the length of the molecule. These three-letter words are called codons. Each codon stands for a specific amino acid, so if the message in mRNA is 900 nucleotides long, which corresponds to 300 codons, it will be translated into a chain of 300 amino acids.

Translation takes place on ribosomes—complex particles in the cell that contain RNA and protein. In prokaryotes (organisms that lack a nucleus) the ribosomes are loaded onto the mRNA while transcription is still ongoing. The mRNA sequence is read three bases at a time from its 5’ end toward its 3’ end, and one amino acid is added to the growing chain from its respective transfer RNA (tRNA), until the complete protein chain is assembled. Translation stops when the ribosome encounters a termination codon, normally UAG, UAA, or UGA (where U, A, and G represent the RNA bases uracil, adenine, and guanine, respectively). Special release factors associate with the ribosome in response to these codons, and the newly synthesized protein, tRNAs, and mRNA all dissociate. The ribosome then becomes available to interact with another mRNA molecule.

Any one mRNA is translated by several ribosomes along its length, each one at a different stage of translation. In eukaryotes (organisms that possess a nucleus) ribosomes that produce proteins to be used in the same cell are not associated with membranes. However, proteins that must be exported to another location in the organism are synthesized on ribosomes located on the outside of flattened membranous chambers called the endoplasmic reticulum (ER). A completed amino acid chain is extruded into the inner cavity of the ER. Subsequently, the ER transports the proteins via small vesicles to another cytoplasmic organelle called the Golgi apparatus, which in turn buds off more vesicles that eventually fuse with the cell membrane. The protein is then released from the cell.


Post Transcriptional Factors

Post transcriptional factors facilitate the conversion of pre-mRNA into mature mRNA and only occur in eukaryotic organisms.

  • At the 3’ end, a poly-a-tail is added to contribute to the stability of the mRNA
  • At the 5’ end, a methyl-g-cap is added to protect the mRNA from enzyme attack
  • Spliceosomes cut the introns out and splice the exons together. It is important to note that a single pre-mRNA strand can become many different mature mRNA strands via a process called alternative splicing which involved exon juggling. This is the process where exons are rearranged or spliced out to produce different mRNA strands

Worksheets pdf.com is a page where you can download files and educational resources to print pdf or doc, you will find math, communication, science and env. Protein Synthesis Worksheet Answers Part A – Nidecmege

Biology transcription and translation worksheet answers. Transcription And Translation Worksheet – Fill Online …


Source: ecdn.teacherspayteachers.com

Phonetics practice exercises i linguistics 201. Replication, Transcription, and Translation Worksheet by …

Find the best free stock images about transcription and translation worksheet pdf. DNA Mutations Practice Worksheet.pdf – DNA Mutations …

Show where transcription and translation are occurring make sure to label the dna and the rna (all three types!) extra credit questions for transcription and translation test. Protein Synthesis Worksheet Page 2 | Biology lessons …

2 nd fill in the correct mrna bases by transcribing the bottom dna code. Proteins Synthesis (translation) Worksheets Answers …

Biology transcription and translation worksheet answers. Dna Coloring Transcription and Translation Elegant Dna …


Source: austinlessonplans.weebly.com

The process by which a cell spits into two daughter cells is called mitosis 2. Unit 4: DNA Structure & Replication, Protein Synthesis …


Source: smithfieldjustice.com

Download all photos and use them even for commercial projects. 30 Transcription and Translation Worksheet | Education …

Each line of the poem contains one word that is transcribed incorrectly, at the phonemic or broad level of transcription. Coloring worksheet that explains transcription and …

Phonetic quizzes as worksheets to print. Replication, Transcription, and Translation Worksheet Part …

Each line of the poem contains one word that is transcribed incorrectly, at the phonemic or broad level of transcription. Protein Synthesis and Amino Acid Worksheet Answer Key …


شاهد الفيديو: بناء تصنيع البروتين في الخلية: النسخ والترجمةافضل شرح (شهر فبراير 2023).