Mindmap-Galerie Biologie-Übersetzungs-Mindmap
Dies ist eine Mindmap zur Biologie-Translation, einschließlich der Translationsverlängerung, der Regulierung der mRNA und der Proteinstabilität, die vom Translationsprozess abhängt, usw.
Bearbeitet um 2023-11-24 16:54:23Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
übersetzen
Rekrutierung von Ribosomen
Prokaryontische Zellen: Der offene Leserahmen ORF enthält eine kurze Sequenz namens Ribosomenbindungsstelle (RBS) stromaufwärts des Startcodons, der SD-Sequenz.
Eukaryontische Zellen: mRNA rekrutiert Ribosomen durch spezielle chemische Modifikationen an der 5'-Endkappe
Zwei Eigenschaften von Eukaryoten, die den Übersetzungsprozess erleichtern
In einigen mRNAs ist die dritte Base stromaufwärts des Startcodons Purin und die erste Base stromabwärts Guanin. Interagiert mit der initiierenden tRNA.
Der Poly-A-Schwanz am 3'-Ende kann die Rekrutierung wichtiger Translationsinitiationsfaktoren fördern und die Übersetzung verbessern.
tRNA
Struktur
Primärstruktur: Alle tRNAs enden mit einer 5'-CCA-3'-Sequenz am 3'-Ende, der Stelle, an der die tRNA und die zugehörigen Aminosäuren durch die Aminoacyl-tRNA-Synthetase gebunden werden
Sekundärstruktur: „Clover-Typ“, ein Rezeptorarm, drei Stammschleifen (ΨU-Schleife, D-Schleife (Dihydrouracil), Anticodon-Schleife), variable Schleife
Tertiärstruktur: L-förmig, Aufrechterhaltung der Kraft: ① Wasserstoffbrückenbindung, ② Wechselwirkung zwischen Basen und Phosphatgerüst, ③ Basenstapeleffekt
Ladevorgang
Der erste Schritt ist die Adenylierung von Aminosäuren: Die Aminosäuren reagieren mit ATP und werden durch Adenylat zu Aminoacyladenylat acyliert, wobei Pyrophosphat freigesetzt wird.
Der zweite Schritt ist das Beladen mit tRNA: Das Aminoacyladenylat (immer noch fest an die Aminoacyl-tRNA-Synthetase gebunden) reagiert mit der tRNA und setzt AMP frei.
Die Aminoacyl-tRNA-Synthetase erkennt spezifische Strukturen
Rezeptorarm – Determinante
Anticodon-Schleife
Ribosomen sind nicht in der Lage, ihre Spezifität zu erkennen
Ribosom
Struktur
Große Untereinheit: Enthält das Peptidyltransferasezentrum, das für die Bildung von Peptidbindungen verantwortlich ist; der Kanal, durch den die Polypeptidkette austritt.
Kleine Untereinheit: enthält das Decodierungszentrum, das für das Lesen verantwortlich ist; mRNA-Eintritts- und Austrittskanal
Ribosomenzyklus: Große und kleine Untereinheiten unterliegen während jedes Translationszyklus einer Assoziation und Dissoziation
Der ribosomale Recyclingfaktor RRF bindet an die freie A-Stelle und ahmt die tRNA nach
Drei tRNA-Bindungsstellen: A-Stelle – Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle; P-Stelle – Peptidyl-Acyl-tRNA-Bindungsstelle;
Ribozym: katalysiert durch die 23SrRNA-Komponente der großen Untereinheit
Übersetzungsstart
Drei Voraussetzungen für einen erfolgreichen Start
Ribosomen müssen für die mRNA rekrutiert werden
Die ladende tRNA muss an der P-Stelle des Ribosoms platziert werden
Das Ribosom muss genau auf dem Startcodon positioniert sein (kritisch)
Prokaryotische Zellen
Viele prokaryontische Zellen beginnen nicht mit Met: Deformylase entfernt die Formylgruppe und Aminopeptidase spaltet Met und eine oder zwei andere Aminosäuren am Aminoterminus.
Prozess (ausgehend von einer kleinen Untereinheit)
① Die Rolle von drei Initiationsfaktoren: Um zu verhindern, dass die Last-tRNA an die A-Stelle bindet, bindet IF1 an die zukünftige A-Stelle der kleinen Untereinheit. IF2 ist eine GTPase, die IF1 bindet und die A-Stelle und die P-Stelle zur Bindung überspannt. fMet-tRNAi [fMet] (die anfängliche Aminoacyl-tRNA von Prokaryoten), IF3 bindet an die E-Stelle der kleinen Untereinheit und verhindert so die Bindung an die große Untereinheit oder tRNAj. Derzeit ist nur die P-Site kostenlos
② Codon-Positionierung: Durch die Wirkung von drei Initiationsfaktoren ist die kleine Untereinheit bereit, an mRNA und initiierende tRNA zu binden. Darunter sind die RBS der mRNA und die kleine Untereinheit 16SRNA gebildet durch Katalyse durch IF2, das GTP bindet und durch Basenpaarung des Anticodons und des Initiationscodons erreicht wird
Konformationsänderung der kleinen Untereinheit, Freisetzung von IF1, Aktivierung der GTPase-Aktivität von IF2 und Freisetzung von IF2-GDP
Das Endprodukt ist ein vollständiges 70S-Ribosom, das an der Startstelle der mRNA zusammengesetzt ist, mit fMet~ in der P-Stelle und einer leeren A-Stelle.
Der Unterschied zwischen Eukaryoten und Prokaryoten
Das Startcodon unterscheidet sich von der Start-Aminoacyl-tRNA: Prokaryoten: AUG, GUG, UUG, fMet~;
Anders als bei der Ribosomenpaarung: Prokaryotische mRNA hat eine SD-Sequenz, die sich mit 16SRNA paaren kann, Eukaryoten jedoch nicht.
Verschiedene Starterkennungsmechanismen
Prokaryoten: SD-Sequenz von kleiner Untereinheit und mRNA, Initiationsfaktor hilft bei der Positionierung des Startcodons und AUG von mRNA an der P-Stelle der kleinen Untereinheit
Eukaryoten: Die kleine Ribosomen-Untereinheit wird an der 5'-Kappe der mRNA rekrutiert. Sobald sie an die mRNA gebunden ist, bewegt sich die kleine Ribosomen-Untereinheit in der 5'→3'-Richtung, bis die erste AUG-Sequenz gescannt und das Codon erkannt wird Startcodon
Die Mechanismen der Bildung des Initiationskomplexes sind unterschiedlich: Die Bindung der eukaryotischen initiierenden tRNA an die kleine Untereinheit erfolgt immer vor der Bindung an die mRNA. Zwei GTP-bindende Proteine platzieren die initiierende Aminoacyl-tRNA an der zukünftigen P-Stelle der kleinen Untereinheit, um einen 43S-Präinitiationskomplex zu bilden. Anschließend werden verschiedene Initiationsfaktoren hinzugefügt, um einen 48S-Präinitiationskomplex zu bilden.
Verschiedene Startfaktoren: 3 bei Prokaryoten und mehr als ein Dutzend bei Eukaryoten
Unterschiedlicher Energieverbrauch: Prokaryoten müssen kein ATP verbrauchen, um die Sekundärstruktur während des anfänglichen Prozesses aufzulösen, während Eukaryoten ATP verbrauchen müssen.
Übersetzungserweiterung
3 Schlüsselereignisse für die richtige Zufuhr von Aminosäuren
Zunächst wird unter der Führung des Codons an der A-Stelle die richtige Aminoacyl-tRNA an der A-Stelle platziert
Zweitens bildet die Aminoacyl-tRNA an der A-Stelle eine Peptidbindung mit der Peptidkette auf der Peptidylacyl-tRNA an der P-Stelle, und die Polypeptidkette bewegt sich von der P-Stelle zur A-Stelle.
Drittens müssen die gebildete Peptidyl-tRNA an der A-Stelle und das entsprechende Codon zur P-Stelle transloziert werden, um das Ribosom für den nächsten Zyklus der Codonerkennung und Peptidbindungsbildung vorzubereiten.
Dehnungsfaktor EF-Tu
Funktion: GTP binden und hydrolysieren. Nur wenn EF-Tu an GTP bindet, kann EF-Tu an Aminoacyl-tRNA binden. Nach der Hydrolyse von GTP wird die Aminoacyl-tRNA freigesetzt.
Wirkungsbedingungen: Nur wenn tRNA an der A-Stelle platziert ist und die korrekte Codon-Anticodon-Paarung vorliegt, kann EF-Tu mit dem Faktorbindungszentrum interagieren
3 Mechanismen zur Verbesserung der Übersetzungsgenauigkeit
Die beiden verbundenen Adeninreste der 16S-rRNA der kleinen Untereinheit bilden eine enge Wechselwirkung mit der kleinen Furche, die durch jede korrekte Paarung zwischen dem Anticodon und den ersten beiden Basen des Codons gebildet wird.
Der zweite Mechanismus, der dabei hilft, eine korrekte Anticodon-Codon-Paarung sicherzustellen, beinhaltet die GTPase-Aktivität von EF-Tu. Eine Fehlpaarung auch nur einer Base führt zu einem starken Rückgang der GTPase-Aktivität von EF-Tu.
Der dritte Mechanismus zur Sicherstellung der Korrektheit der Basenpaarung ist ein Korrekturmechanismus nach der Veröffentlichung von EF-Tu. Um die Peptidyltransferase-Reaktion erfolgreich durchzuführen, muss die Aminoacyl-tRNA in das Peptidyltransferase-Zentrum der großen Untereinheit rotieren, also an Ort und Stelle werden.
Translokation innerhalb des Ribosoms
Sobald die Peptidyltransferase-Reaktion beginnt, wird die tRNA an Stelle P deacetyliert und die Polypeptidkette wird an die tRNA an Stelle A gebunden.
Der erste Schritt der Translokation ist an die Peptidyltransferase-Reaktion gekoppelt. Sobald sich die Polypeptidkette zur tRNA an der A-Stelle bewegt, wandert das 3'-Ende der tRNA zur P-Stelle der großen Untereinheit und die desaminierte P-Stelle der tRNA befindet sich an der E-Stelle der großen Untereinheit und bindet nicht mehr an das Polypeptid.
Der Abschluss der Translokation erfordert die Wirkung des EF-G-Elongationsfaktors. Wenn EF-G-GTP gebunden ist, interagiert es mit dem Faktorbindungszentrum der großen Untereinheit, um die GTP-Hydrolyse zu stimulieren. Die GTP-Hydrolyse verändert die EF-G-GTP-Konformation, sodass es in die kleine Untereinheit eindringen und die tRNA-Translokation an der A-Stelle stimulieren kann
Zusammen führen diese Ereignisse zur Translokation der tRNA der A-Stelle zur P-Stelle, zur Bewegung der P-Stelle zur E-Stelle und zur Bewegung der mRNA um drei Aminosäuren
Energieverbrauch: Ein Zyklus der Peptidbindungsbildung erfordert zwei GTP-Moleküle und ein ATP-Molekül.
Übersetzung beendet
Freigabefaktor
Freigabefaktor der Klasse I
Funktion: Erkennen des Stoppcodons und Katalysieren der Hydrolyse und Freisetzung der Polypeptidkette von der tRNA an der P-Stelle
Prokaryontische Zellen: RF1 erkennt UAG und UAA; RF2 erkennt UGA und UAA
Eukaryontische Zellen: eRF1 erkennt alle Stoppcodons
Freisetzungsfaktor der Klasse II
Funktion: Stimuliert die Dissoziation von Typ-I-Faktoren von Ribosomen nach der Freisetzung von Polypeptidketten, reguliert durch GTP
Prokaryontische Zellen: RF3
Eukaryontische Zellen: eRF3
Nach der Freisetzung von Klasse-I-RF-stimulierten Peptiden veranlassen die Konformationsänderungen von Ribosomen und Klasse-I-Faktoren, dass RF3 GDP austauscht und GTP bindet. Die Bindung von RF3 an GTP führt zur Bildung hochaffiner Wechselwirkungen mit Ribosomen und ersetzt Klasse I RF3-GDP bindet an Ribosomen, hat eine schwache Affinität zu Ribosomen und wird schnell freigesetzt.
Translationsabhängige Regulierung der mRNA- und Proteinstabilität
Prokaryotische Zellen
tmRNA: Ein chimäres RNA-Molekül, das zum Teil aus tRNA und zum Teil aus mRNA besteht
SsrA-RNA: Eine Art tmRNA, die 3'-Region ähnelt der tRNA, kann Ala beladen und EF-Tu-GTP binden. Sie ist riesig und kann bei normaler Verlängerung nicht an die A-Stelle binden.
Mechanismus: Wenn ein Ribosom am 3'-Ende der mRNA blockiert, bindet SsrA Ala-EF-TU-GTP an die A-Stelle des Ribosoms und beteiligt sich an der Peptidyltransferase-Reaktion. Die defekte mRNA wird schnell vom Ribosom freigesetzt Das proteolytische Enzym wird abgebaut und das Ribosom tritt wieder in den Translationszyklus ein.
eukaryontische Zellen
Nonsense-Codon-vermittelter mRNA-Zerfall
Wenn ein mRNA-Molekül ein vorzeitiges Stoppcodon enthält, wird die mRNA schnell abgebaut
Mechanismus: Bei Säugetieren beruht die Erkennung von mRNA, die vorzeitige Stoppcodons enthält, auf Proteinkomplexen, die sich im offenen Leserahmen der mRNA befinden. Dieser Komplex wird verschoben, wenn die mRNA während der Translation in das Ribosom-Dekodierungszentrum eintritt , wird sich das Ribosom von der mRNA lösen, bevor diese Komplexe verdrängt werden. Diese Exon-Spleißkomplexe und eRF3 binden an Ribosomen und rekrutieren eine Reihe von Proteinen, um die mRNA zu spalten und die 5'-Kappe oder den 3'-Schwanz zu entfernen.
Kein Stop-Codon-vermittelter Zerfall
Eine weitere ribosomale Maschinerie, die die Translation von mRNA ohne Stoppcodon rettet
Die mRNA eukaryotischer Zellen endet mit einem PolyA-Schwanz. Wenn das Stoppcodon fehlt, wird der PolyA-Schwanz übersetzt, was zur Addition mehrerer Lysine am Ende des Proteins führt und das Ribosom am 3'-Ende blockiert eRF1 bindet an eRF3, um die Ribosomendissoziation zu fördern; außerdem sind Proteine, die Polylysin am Carbonylende enthalten, instabil und werden leicht abgebaut
durch Endterminierung vermittelter Zerfall
Ähnlich wie beim No-Stop-Codon-vermittelten Zerfall. Kann auf einer mRNA blockierte Ribosomen erkennen, normalerweise wenn eine stabile Sekundärstruktur in der kodierenden Region einer mRNA erscheint oder wenn die einer Reihe von Codons entsprechende tRNA in der Zelle nicht ausreicht
Gemeinsamkeit: Sie alle müssen defekte mRNA erkennen und durch den Translationsprozess beschädigter mRNA abbauen. Sie verlassen sich auf den Translationsmechanismus und beeinflussen ihn nicht direkt.