Genetik Kod ve Protein Sentezi



Yüklə 65,72 Kb.

tarix10.06.2018
ölçüsü65,72 Kb.


Genetik Kod 

ve  

Protein Sentezi 

Dr. Mahmut Çerkez Ergören 


   Genetik bilginin protein molekülü şeklindeki ifadesi. 

Protein Sentezi = Translasyon 




• Proteinler gen ekspresyonunun son ürünüdür.  

 

• Tipik bir hücrede binlerce farklı protein vardır. 



 

•  Bu proteinler hücrenin ihtiyaçlarına göre sentezlenir ve 

uygun hücresel hedeflere yönlendirilirler. 

 

• Protein sentezi en kompleks biyosentez işlemidir. 



 

• Ökaryotik  protein  sentezine  70’in  üzerinde  ribozomal 

protein,  20  veya  daha  fazla  aktive  olmuş  amino  asit 

öncülü,  başlama,  uzama  ve  polipeptid  sonlanması  için 

10’dan fazla enzim ve faktör gereklidir. 

 

Protein Sentezi 




• Ayrıca,  farklı  proteinlerin  translasyon  sonrası 

işlenmesinde 100 kadar enzim gereklidir.  

 

• Sonuç  olarak,  300’den  fazla  sayıda  farklı 



makromolekül protein sentezinde görev alır. 

 

• Protein  sentezi  hücredeki  tüm  biyosentez 



reaksiyonlarında  kullanılan  enerjinin    %  90’ını 

kullanır. 

 

• Olayın  karmaşıklığına  rağmen  proteinler  oldukça 



hızlı sentez edilirler. 

 

•  Bir  E.  coli  hücresinde  100  amino  asitlik  bir 



polipeptit yaklaşık 5 saniyede sentez edilir. 

 



TRANSLASYON: 

m-RNA daki bilginin deşifre edilerek ribozomlarda 

protein sentezinin gerçekleşmesi işlemidir.  



Genetik Şifre 

• Genetik  şifre,  harfler  halinde  gösterilen  mRNA 

moleküllerini  oluşturan  4  ribonükleotid  bazı  (A,U,C,G) 

kullanılarak, doğrusal olarak yazılır.  

 

• mRNA’daki her kelime 3 ribonükleotid harfinden oluşur. 



Kodon 

adı  verilen  3  nükleotidlik  grup,  bir  aminoasiti 

belirler. Bu nedenle şifre üçlüdür (triplet).  

 

• Şifre  özgündür.  Yani  her  üçlü  (kodon)  bir  aminoasit 



belirler. 

 

• Bir  aminoasit,  birden  fazla  üçlü  kodon  tarafından 



belirlenir.  

– 64 kodon  

 

 




• Şifrede “

başla

” ve “


dur

” sinyalleri bulunur. 

– Başlatma kodonu; 

AUG  

  Başlama  kodonu,  tüm  hücrelerde  bir  polipeptidi 

başlatan  sinyal  kodonu  (Bir  polipeptidin  içinde  sinyal 

ayrıca Met’i kodlar) 

– Sonlanma kodonları

UAA, UGA, UAG  

  Sonlanma-DUR  (terminasyon)  kodonları  hiçbir  amino 

asidi  kodlamazlar.  Bu  kodonlar  polipeptid  sentezinin 

bittiğinin  sinyalini  verirler  (Stop  veya  nonsense 

kodonlar). 

 

• Şifre  hemen  hemen  evrenseldir.  Birkaç  küçük 



istisna  dışında,  bütün  virüsler,  prokaryotlar, 

arkealar  ve  ökaryotlar  aynı  şifre  sözlüğünü 

kullanırlar. 

 



11 

• mRNA keşfedilmeden önce, DNA’nın doğrudan kendisinin 

protein sentezini şifrelediği düşünülmekteydi. 

 

• 1961 yılında François Jacob ve Jacques Monad mRNA’yı 



bulmuştur. 

 

• 1960 yılında Sidney Brenner 20 aminoasiti kodlayacak 



şifrenin en az üçlü yapıda olması gerektiğini ileri 

sürmüştür. Çünkü 4 nükleotidin oluşturduğu şifrede 

nükleotidler, ikili şifre oluştursaydı, 16 (4

2

) şifre kelimesi 



olacaktı. Bu 20 aminoasiti şifrelemek için yeterli değildir. 

 

• Üçlü şifre yapısı 64 (4



3

) kelime belirleyebilir. 




• Şifre  dejeneredir. 

Bir  aminoasit 

birden  fazla  üçlü  kodon  tarafından 

belirlenebilir. 

 

• Şifre  çok  kesindir



.  Bir  üçlü  kodon 

yanlız bir aminoasiti belirler. 

– Şifre sözlüğü 64 çeşit üçlüden oluşur; 

– 61 kodon aminoasit belirler. 

– 3  kodon  dur  sinyalidir  ve  hiçbir 

aminoasit belirlemez. 

Aminoasitlere özgü üçlü dizilerin 

saptanması ile 

iki 

sonuç ortaya 



çıkmıştır:

 



Aynı aminoasiti tanımlayan kodonların ilk 

iki harfi aynıdır, yalnız üçüncü harfi 

farklıdır.  

 

1966 yılında Crick, üçüncü pozisyondaki 



dejenerasyonu gözlemlemiş ve 

wobble 


hipotezini

 önermiştir. 

 



Bir  mRNA  kodonundaki  ilk  iki  baz  daha  kritiktir  ve 

tRNA’daki  antikodon  ile  her  zaman  güçlü  Watson-Crick 

baz eşleşmesi yapar. 

 



Antikodondaki  ilk  baz  (5′    3′  yönünde  okunur) 



kodondaki  3. bazın karşısındaki bazdır. tRNA tarafından 

tanınan kodonların sayısını belirler.   

 



3.  pozisyondaki  baz  için  kodon-antikodon  arasında 



hidrojen  bağının  kurulmasında  esneklik  vardır  ve  baz 

eşleşmesi kuralına sıkıca uyma zorunluluğu yoktur. 

 



Tüm  61  kodonun  translasyonu  için  minumum  32  tRNA 



gereklidir. 

Wobble Hipotezi 

 



Kodon ve antikodon eşleşmesi 

tRNA’da bulunan inosin (I), U, C ve 

A ile hidrojen bağı yapabilir 

Antikodon: tRNA’da mRNA’ya karşılık gelen kodon. 



Protein sentezi için gerekli bileşenler 

mRNA 


tRNA 

Ribozomlar 

Aminoasitler 



Protein Sentezi 

1. Amino asidlerin aktivasyonu 

 

2. Başlama (İnitiasyon) 



 

3. Uzama (Elongasyon) 

 

4. Sonlanma (Terminasyon) ve salınım 



 

5. Katlanma ve transkripsiyon sonrası  

(posttranslasyonel) işlemler 



Aminoasitlerin Aktivasyonu 

• 3’ ucuna aminoasit bağlanmış tRNA, 



aminoaçil-

tRNA 

olarak 


adlandırılır. 

Bu 


işlemi 

gerçekleştiren  enzim 



aminoaçil-tRNA  sentetaz 

enzimidir ve ATP’ye ihtiyaç duyar. 

 

• Bir amino asit tRNA nın antikodonu tarafından 



belirlenir. Her hücre 20 farklı a.asit için 20 farklı 

aminoaçil-tRNA sentetaz 

enzimi içerir.  

 




 


tRNA doğru aminoasiti tanımalıdır. 

•Aminoaçil  tRNA  sentetaz 

tarafından katalizlenir. 

 

•amino  asitler  aktive  edilir 



(aminoacyladenylic acid). 

 

•ATP gerekir. 



 

 

           

Mg 2+ 

Amino acid + tRNA + ATP  aminoacyl-tRNA + AMP + PPi  

 


Protein Sentezinin Basamakları 


23 

 

Protein Sentezinin Basamakları 

 

 



1- Aminoasitlerin aktivasyonu   

 

 



ATP, t-RNA 

 

 



Aminoasit 

 

 



Aminoasit t-RNA sentetaz 

 

2-Protein sentezinin başlaması 



 

 

m-RNA (AUG kodonlu) 



 

 

Ribozom, GTP 



 

 

Başlatıcı t-RNA ( AUG antikodonlu) 



 

 

Başlatıcı Faktörler (IF1, IF2, IF3) 



 

3-Protein zincirinin uzaması 

 

 

Uzatma faktörü (EF1, EF2) 



 

 

GTP 



 

4-Protein sentezinin sonlandırılması 

 

 

m-RNA bitiş kodonu (UAA, UAG, UGA) 



 

 

Releasing Faktör  



 



Ribozom  


Başlama 

• Başlama kompleks oluşumu 

– 1 GTP 

– Prokaryot: 70S-fMet-tRNA-mRNA 

– Ökaryot: 80S-Met-tRNA-mRNA 

 



Uzama 

 

• Metionin /Formil metionin t-RNA ; P bölgesine bağlanır. 



•  A bölgesine kodona uygun amino açil t-RNA bağlanır. 

 

• P bölgesindeki amino asit ile A bölgesindeki amino asit, 



Peptidil transferaz 

aracılığıyla peptit bağı ile bağlanır.  



 

• Translokasyon 

   Translokasyon;  

– A bölgesindeki tRNA, P bölgesine geçer (1 GTP)   

• A bölgesi yeni bir amino açil tRNA ‘yı bağlamak için hazırdır.  

– Bir sonraki kodona uygun aminoaçil-tRNA, A bölgesine yerleşir  






Sonlanma 

• Protein  sentezi,  sonlanma  kodonlarından  (



UAA



UAG 

ve

 

UGA



)  birisine  geldiğinde  sonlanır.  Bu  kodonlar  herhangi  bir 

a.asiti kodlamaz. Sonlanma işlemi 



Sonlanma faktörleri

 

(RF1, 



RF2, RF3)

 denilen özel proteinlerce sağlanır. 

 

• Bu  aşamada  polipeptidi  taşıyan  son  tRNA’dan  polipeptid 



ayrılırken,  ribozomal  alt  birimlerde  birbirinden  ayrılır  ve 

protein sentezi sonlanır. 

 

• Ribozomlar  tekrar  birleşerek  yeni  bir  protein  sentezine 



katılabilir. 


   Polipeptitteki aminoasitlerin linear dizilimi primer 

yapıyı verir.  

 



Amino asitler N terminalden C-terminale doğru 

peptid bağı ile birleştirilirler. 




Sekonder yapıda, polipeptit zincirinde birbirine komşu olan 

amino asitlerin oluşturduğu, düzenli ve tekrarlayan bir 

konfigürasyon bulunur. 



   Proteinin tersiyer yapısı zincirin uzaydaki  3 

boyutlu konformasyonunu ifade eder. 




   Birden çok polipeptit zincirinin biraraya 

gelmesi ile dördüncül (kuaterner)yapı 

oluşur. 



Translasyon Sonrası Modifikasyonlar 

• N-ucu ve C-ucundaki aminoasitler çoğunlukla uzaklaştırılır 

yada değişime uğrar.  

 

• Bazen bir aminoasit tek başına değişime uğrar. Örn. Tirozin 



gibi aminoasitlerin hidroksil gruplarına fosfatlar takılabilir. Bazı 

aminoasitlere de metil grubu takılabilir. 

 

• Bazen karbohidrat yan zinciri takılabilir. Glikoproteinler bu 



şekilde oluşturulur. 

 

• Polipeptid zincirlerinde kırpılma olabilir. Örn uzun bir 



polipeptid zinciri olarak sentezlenen insülin kesilerek 51 

aminoasitlik son şeklini alır. 

 

 



• Sinyal dizileri polipeptidden uzaklaştırılır. N-ucundaki 

proteinin  işlev  göreceği  yere  yönlendirilmesinde  rol 

oynayan 30 aminoasite kadar olan bölge sinyal dizisi 

olarak  adlandırılır  ve  protein  hedeflemesinde  



(targeting) görevlidir. Protein hedefe ulaştıktan sonra 

sinyal dizi enzimatik olarak uzaklaştırılır. 

 

• Endoplazmik  retikuluma  yönlendirilecek  proteinler 



sinyal peptidi dizileri taşır. 

 

 



Translasyon Sonrası Modifikasyonlar 



• Polipeptid zincirleri çoğunlukla metallerle kompleks 

yapmış olarak bulunur. Hemoglobinde 4 demir atomu 

ve 4 polipeptit zinciri bulunur. 

 

• Proteinlerin katlanmalarını 



şaperonlar

 adı verilen bir 

protein ailesi yönlendirir. 

– Şaperonlar, proteinlerin katlanarak üç boyutlu hale 

gelmesi işleminde yer alan refakatçı proteinlerdir. 

Endoplazmik retukulumda bulunurlar. 

 

 

 



Translasyon Sonrası Modifikasyonlar 


Proteinler sentezlenirken katlanırlar. 

• Katlanma sentez sırasında ve amino-terminal uçtan başlayarak 

olur. 

 

• Polipeptit zinciri sentezi bittiğinde spontan olarak gerçekleşen 



katlanma da hemen hemen bitmiştir.  

 

• Proteinin sekonder, tersiyer yapılarının oluşması spontan 



olmaktadır.  


Proteinler yanlış katlanabilir. 


HSP60 şaperonları 

BIP ER’da 




Bir mRNA’ya birden fazla ribozom bağlanarak protein sentezini 

gerçekleştirebilir, bu yapılara 



polizom

 adı verilir. 





  Proteinler  

• Serbest ribozomlar 

• GER’a bağlı ribozomlarda sentezlenir. 

Protein trafiği 



• Proteinler 

 

 



• Proteinlerin golgiye yönlendirilmesi 

 

 



 

• Proteinlerin lizozomlara yönlendirilmesi    Proteinlerin hücre zarına yönlendirilmesi 

 

 

 




Gen ifadesinin 

düzenlenmesi  

• Primer transkript oluşumu  

• Primer mRNA’dan olgun mRNA 

oluşumu  

• mRNA’nın sitoplazmaya geçişi 

• mRNA’nın yıkılımı  

• Protein sentezi 

• Posttranslasyonel 

modifikasyonu 

• Protein yıkılımı 






Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə