Translacija

Izvor: Bionet Škola
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Translacija (lat. translatio - prevođenje) je prevođenje redosleda nukleotida u iRNK u redosled amino kiselina u polipeptidu (proteinu).

Sinteza proteina se obavlja u procesu nazvanom translacija u kome se abeceda nukleinskih kiselina sa četiri slova (A; G;C;T) mora prevesti na jezik proteina sa 20 različitih aminokiselina. Dok se replikacija i transkripcija eukariota vrše u jedru, translacija se odvija na ribozomima u citoplazmi. Translacija je proces kojim se niz nukleotida u i-RNK prevodi u niz aminokiselina u proteinu. Ulogu prevodioca u ovom procesu (translatio = prevođenje ) igraju t-RNK koje jednom svojim krajem (antikodonom) iščitavaju kodon na i-RNK, a na drugom kraju nose odgovarajuću aminokiselinu. Za sintezu proteina se u ćeliji potroši više energije nego za bilo koji drugi proces.

Uputstvo za sintezu proteina nalazi se u genima (redosled nukleotida). Gen se koristi za sintezu proteina u dve etape:

  1. transkripcija u kojoj se gen (sadrži uputstvo za sinetzu polipeptida) prepisuje u iRNK; kod eukariota se iRNK dodatno obrađuje (iskrajanje introna, obrade krajeva 5' i 3');
  2. translacija u kojoj se iRNK dešifruje, prevodi da bi se sintetisao polipeptid (protein).


Od gena do proteina

Tokom translacije ćelija ''čita'' uputstvo u iRNK i prema njemu sintetiše protein. U stvari, iRNK ne mora uvek da sadrži uputstvo za čitav protein, ali zatro UVEK mora da sadrži uputstvo za polipeptid (lanac amino kiselina). Uputstvo u iRNK je u vidu nukleotida (A, G, C i U - označeni početnim slovima njihovih baza) koji se čitaju u grupama po tri. Grupe od tri uzastupna nukleotida u iRK su kodoni.

Pročitati više o Genetički kod

Ključnu ulogu u translaciji imaju transportne RNK (tRNK) i ribozomi.


Transportne RNK

Da bi se mogli razumeti procesi koji se vrše za vreme translacije, potrebno je upoznati strukturu i osobine t-RNK. T-RNK su najmanje veličine među RNK molekulima (veličina im je svega 70-90 nukleotida). Njihova sekundarna struktura ima oblik deteline sa tri lista i obrazuje se vodoničnim vezama između komplementarnih baza (samo što za razliku od DNK ovde te baze pripadaju istom lancu). Molekul t-RNK sadrži 4 kraka, od kojih tri imaju po jedan dvolančani deo (dršku) i jedan jednolančani deo (petlju). Krak koji ne sadrži petlju predstavlja mesto vezivanja aminokiselina. Na njegovom 3' kraju nalazi se triplet CCA za koji se vezuje aminokiselina. Naspram ovog kraka nalazi se krak koji nosi antikodon.

One su molekularni ''mostovi'' koji povezuju kodone iRNK sa amino kiselinama koje kodiraju. Na jednom kraju tRNK imaju grupu od tri nukleotida nazvanu antikodon. Antikodon se veže za odgovarajući (komplementaran) kodon iRNK. Na drugom kraju tRNK nalazi se vezana amino kiselina koju određuje kodon komplementaran antikodonu te tRNK.

Postoji mnogo vrsta tRNK. Svaka vrsta tRNK čita jedan ili nekoliko kodona i donosi ispravnu aminokiselinu koja odgovara tim kodonima.

Vezivanje aminokiseline za t-RNK katalizuje enzim aminoacil-t-RNK sintetaza koji omogućava da se ova veza obogati energijom oslobođenom razlaganjem ATP-a. Ta energija će kasnije biti upotrebljena za formiranje peptidne veze.

Prema tome, t-RNK imaju veoma značajnu ulogu u prevođenju genetičke informacije sa jezika nukleotida na jezik aminokiselina. Ispravno čitanje genetičke informacije (tačnost translacije) u velikoj meri zavisi od toga da se svaka aminokiselina ispravno veže za odgovarajuću t-RNK, kao i od pravilnog vezivanja kodona i antikodona (A=U; GΞC).

Ribozomi

Ribozom tokom translacije

Ribozomi su strukture u kojima se sintetišu polipeptidi. Izgrađeni su od proteina i ribozomalne RNK (rRNK). Dve trećine ribozona čini rRNK, a jednu proteini. Izgleda da je rRNK odgovorna za većinu funkcija kao i za strukturu ribozoma, dok su proteini zaslužni za promenu oblika ribozoma dok katalizuju hemijske reakcije. Svaki ribozom je izgrađen od od dve subjedinice (velike i male) koje su spojene sa iRNK. Na ribozomu se nalaze tri mesta A, P i E mesto u kojima se tRNK vezuju za komplementarne kodone iRNK i donose amino kiseline. Transportne RNK se kreću od A, preko P do E mesta donoseći amino kiseline. Pored toga ribozomi deluju i kao enzimi katalizujući hemijsku reakciju kojom se amino kiseline povezuju u polipeptidni lanac.

Tokom translacije ribozom se kreće duž iRNK (u 5'-3' pravcu) kodon po kodon. Kada se čitava iRNK prevede, subjedinice ribozoma se razdvajaju. Iste subjedinice se mogu ponovo koristiti.


Uvodno o translaciji

Sinteza proteina u ćeliji je složen proces koji se odvija uz učešće ribozoma, i-RNK, t-RNK i velikog broja enzima. Proteini su realizatori genetičkih informacija od čije strukture i funkcije zavisi odvijanje svih vitalnih procesa u ćeliji. U toku procesa translacije nikada ne dolazi do direktne veze između kodona i-RNK i odgovarajućih aminokiselina, iako redosled ugrađivanja aminokiselina u polipeptidni lanac u potpunosti zavisi od redosleda kodona u i-RNK. Ulogu posrednika između kodona i-RNK i aminokiselina imaju t-RNK koje se jednim krajem vezuju za kodon, a drugim za odgovarajuću aminokiselinu.

Kod prokariota se transkripcija i translacija odvijaju skoro istovremeno u citoplazmi ( u isto vreme na istom mestu). Kod eukariota su ova dva procesa i prostorno i vremenski razgraničeni. Prvo se u jedru izvrši transkripcija, zatim se nezrele RNK dodatno u jedru obrađuju pa se tek onda šalju u citoplazmu gde se obavlja translacija (vidi donju shemu). Kod obe grupe organizama translacija se vrši u 5'-3' pravcu.

Tok translacije

Translacija

Translacija se odvija kroz tri faze: inicijaciju, elongaciju i terminaciju.

Inicijacija

Prva faza, inicijacija, obuhvata procese kojima se vezuje i-RNK sa malom i velikom subjedinicom ribozoma i prvom tRNK koja skoro uvek nosi amino kiselinu metionin. Sve ove komponente zajedno čine inicijalni kompleks. Inicijalni kompleks se formira na sledeći način:

  • tRNK koja nosi metionin se vezuje za malu subjedinicu ribozoma;
  • prva tRNK i mala subjedinica se zajedno vezuju za 5' kraj iRNK prepoznajući 5' kapu (koja je dodata prilikom obrade primarnog transkripta u nukleusu); zatim ''klize'' duž iRNK ka 3' kraju sve dok ne stignu do start kodona

Elongacija

U ovoj fazi dolazi do izduživanja polipeptidnog lanca. Prva tRNK koja nosi metionin se nalazi u P mestu i svojim antikodonom je vezana za start-kodon (AUG kod eukariota, dok kod prokariota pored AUG, start kodon može da bude i GUG). Na A mestu se nalazi slobodan, drugi kodon po redu (prvi posle start kodona). Za njega će se vezati sledeća tRNK svojim komplementarnim antikodonom.

Dve aminokiseline su sada blizu jedna drugoj. Kida se veza između metionina i t-RNK, a oslobođena energija se koristi za stvaranje peptide veze između dve prve amino-kiseline. Sada su obe amino-kiseline vezane za drugu tRNK na A mestu. Prva t-RNK prelazi u E mesto i kasnije napušta ribozom. Druga po redu t-RNK (nosi obe amino-kiseline) prelazi sa A na P mesto čime se ribozom pomera za jedan kodon duž i-RNK. Ribozom se pomera u 5'-3' pravcu. Sada se na P mestu nalazi t-RNK za koju su vezane dve aminokiseline, a A mesto je slobodno. Na A mesto ulazi sledeća po redu t-RNK koja nosi antikodon komplementaran trećem kodonu i-RNK i proces se ponavlja sve dok se u i-RNK ne stigne do stop kodona.

Terminacija

Recikliranje ribozoma


Do prekida translacije dolazi kada se u A mestu nađe neki od stop-kodona (UAA, UAG ili UGA). Stop-kodon ne određuje ni jednu aminokiselinu. Za njega se vezuje neki od proteinskih oslobađajućih faktora (RF-faktor relaksacije). Kod prokariota su to tri faktora RF1, RF2 ili RF3 , dok su kod eukariota dva: eRF1 (odgovara prokariotskim faktorima RF1 i RF2) i eRF2 (odgovara bakterijskom RF3 faktoru). Kada se veže neki od ovih faktora to dovodi do oslobađanje novostvorenog polipeptida posle čega se uklanja i sam faktor iz ribozoma. Međutim, ribozom je još uvek vezan za iRNK kao i za dve tRNK u P i E mestu. Za oslobađanje iRNK i tRNK iz ribozoma neophodno je učešće određenih faktora. Mala i velika subjedinica se razdvajaju i tek tada je ribozom spreman da učestvuje u narednom ciklusu translacije pa se to naziva recikliranje ribozoma.



Obrada i sortiranje (targetiranje) proteina

Novosintetisani polipeptid ima sve amino-kiseline koje treba, ali još uvek ne može da obavlja određene funkcije u ćeliji, nije biološki aktivan. Da bi postao aktivan, protein mora da postigne svoju nativnu strukturu. Na polipeptidima su često neophodne određene promene kako bi dostigli strukturu (sekundarnu, tercijernu, kvaternernu) neophodnu za obavljanje funkcija.

Pored toga proteini se obeležavaju kako bi stigli do tačnog odredišta u ćeliji ili iz nje bili izbačeni. Različiti proteini treba da stignu do različitih odredišta u ćeliji ili da budu izbačeni van ćelije. Za to obeležavanje najčešće se koriste amino-kiselinske sekvence.

Translacija svih proteina u eukariotskoj ćeliji počinje u citoplazmi (izuzev nekih proteina u mitohondrijama i hloroplastima) i mnogi od njih tu i ostaju. Kako translacija odmiče tako se korak po korak proverava da li je potrebno usmeriti ga na dugo odrediššte. Prvi korak dešava se odmah po otpočinjanju translacije. U ovom koraku se donosi odluka da li se translacija produžava u citoplazmi ili se protein šalje u endoplazmin retikulum gde će se ona nastaviti.

Pročitati više o Targetiranje proteina



Pogledaj

Pogledaj Translaciju u Virtuelnoj nastavi

Literatura