Cysteina H

S

-CH

2

-CH-COO

-

NH

2

Selenocysteina H

Se

-CH

2

-CH-COO

-

NH

2

Kodowanie selenocysteiny (Sec, U)

Kotranslacyjne włączenie selenocysteiny do

łańcucha polipeptydowego występuje u eukariota,
archea i bakterii.

Selenocysteina występuje w centrach aktywnych

enzymów oksydo-redukcyjnych

(np. peroksydazy glutationowej, dejodynazy).

•

Peroksydaza glutationowa redukuje cytotoksyczne nadtlenki.

•

Dejodynaza

redukuje tetrajodotyroninę (tyroksynę) do trójodotyroniny.

Kodowanie selenocysteiny

Geny i ich produkty odpowiedzialne za

proces wbudowywania selenocysteiny u

Prokariota

Gen

Produkt

Funkcja

selA

białko SEL A

ser-tRNA

→ sec-tRNA

selB

białko SEL B

czynnik elongacji

selC

tRNA

tRNA

selD

białko SEL D

ser-tRNA

→ sec-tRNA

SelB/ eEFSec

SECIS

Selenocysteine
Insertion Sequence

Mechanizm kotranslacyjnego

przyłączania

selenocysteiny

Działanie SelB/eEFSec w komórkach
prokariotycznych i eukariotycznych

Czteroliterowy kodon stop

a wbudowywanie selenocysteiny

E. coli:

UGAU

– wydajny terminator – ma wysokie powinowactwo do RF-2

UGAC

– ma

ło wydajny terminator – ma stosunkowo niskie powinowactwo

do RF-2

Kolejny nukleotyd po sekwencji UGA

sec

UGA

sec

C

EUKARYOTA:

UGA puryna

– wydajny terminator – wysokie powinowactwo do eRF-1.

UGA pirymidyna

– ma

ło wydajny terminator – stosunkowo niskie

powinowactwo do eRF-1.

Wi

ększość enzymów selenowych (ale nie wszystkie!) ma sekwencję UGA

pirymidyna

•

Aminokwas występujący w jednym białku: metylotransferazie

metyloaminowej w bakteriach Metanosarcina

należących do

Archebacteria.

•

Kodowany przez

UAG

•

W mRNA tej metylotransferazy znaleziono strukturę podobną

do struktury SECIS. Nazwano ją PYLIS.

Kodowanie pyrolizyny (Pyl, O)

Systemy kontroli jakości mRNA

•

Degradacja mRNA

niosących przedwczesny kodon stop,

nonsense-mediated decay (NMD)

•

Degradacja mRNA bez kodonu stop, non-stop decay

(NSD)

•

Degradacja mRNA

posiadających przeszkodę dla ruchu

rybosomu , no-go decay (NGD)

•

Degradacja

związana

z

nieprawidłową

budową

podjednostki 40S, non-functional 18S-rRNA decay, 18S-
NRD)

mRNA

podlegające procesowi NMD

•

mRNA z PTC (premature terminataion codon) wprowadzonymi przez

alternatywne składnie

•

mRNA selenoprotein, w przypadku których kodon dla selenocysteiny,
przy braku selenu odczytywany jest jako kodon PTC

•

mRNA podlegające nieprecyzyjnemu skanowaniu podczas inicjacji
translacji

•

mRNA posiadajace introny

•

mRNA z przesuniętą ramką odczytu

•

policistronowe mRNA

Mechanizm rozpoznawania przedwczesnego

kodonu stop

•

EJC – (exon-exon junction
complex) egzonowy kompleks

łącznikowy

•

DSE (downstream sequence
element): TGYYGATGYYYYY
(Y= T lub C)

Dzikiewicz A., Szweykowska-

Kulińska Z., Postępy Biochemii, 2006, 52,390-397

Degradacja mRNA

zawierających PTC

Dzikiewicz A., Szweykowska-

Kulińska Z., Postępy Biochemii, 2006, 52,390-397

Znaczenie procesu NMD u człowieka

Białko wiążące się z traktem
polipirymidynowym (PTB) reguluje
poziom swojej ekspresji przez

alternatywne składanie pre-mRNA
i NMD

Położnie mutacji wprowadzającej kodon stop ma znaczenie dla fenotypu heterozygot

Dzikiewicz A., Szweykowska-

Kulińska Z., Postępy Biochemii, 2006, 52,390-397

Systemy kontroli

jakości mRNA

W przypadku

uszkodzenia mRNA

do rybosomu zostaje

przyłączony tmRNA

Mutacje supresorowe
Supresja kodonów stop

Przykłady tRNA supresorowych

Supresja mutacji typu

„missense”

Supresja kodonów stop może powodować

wydłużenie łańcucha polipeptydowego

Supresja mutacji nonsensownych w E.coli

•

Wydajność supresji UAG – 10-50%.

Supresja z taką wydajnością wszystkich kodonów

terminacyjnych byłaby letalna; UAG występuje rzadko.

•

Wydajność supresji UAA najwyżej 10%; UAA jest

najczęściej używanym kodonem terminacyjnym.

•

UGA jest mało efektywnym kodonem terminacyjnym. W
1-3% przypadków jest odczytywany jako UGG (Trp).

Supresja mutacji insercyjnych

Suf D (S. typhimurium)

Kodon glicyny 5’ GGG 3’

→ 5’ GGGG 3’

Antykodon supresorowego tRNA

Gly

5’CCCC 3’

Suf-

2 (drożdże)

Kodon 5’ CCCU 3’

Antykodon supresorowy tRNA

Pro

5’ AGGG 3’

Programowalne przesunięcie

ramy odczytu

Programowalne

przesunięcie ramy

odczytu w komórkach

drożdży

Przesunięcie

rybosomu w inne

miejsce mRNA

Działanie związków blokujących syntezę białek

Działające tylko na prokariota

Tetracyklina

Blokuje związanie aminoacylo-tRNA do miejsca A rybosomu

Streptomycyna

Blokuje formowanie formylometionylo-tRNA,

też błędne odczytywanie kodonów

Chloramfenikol

Blokuje aktywność transferazy peptydylowej

Erytromycyna

Blokuje translokację rybosmu

Działające na prokariota i eukariota

Puromycyna

Powoduje przedwczesne uwolnienie łańcucha polipeptydowego

Działające tylko na eukariota

Cykloheksamid

Blokuje translokację rybosmu

Anizomycyna

Blokuje aktywność transferazy peptydylowej

Wykorzystanie puromycyny w badaniu transportu

białek przez błony

Cell (1991) 65

Toksyny wpływające na zahamowanie procesu

translacji

Rodzaj toksyny

Aktywność

enzymatyczna

Cel komórkowy

Toksyna błonicy

(Corynebacterium diphteriae)

transferaza ADP-

rybozylowa

EF-2

Egzotoksyna A

(Pseudomonoas aeruginosa)

transferaza ADP-

rybozylowa

EF-2

Rycyna

(Ricinus communis)

N-glikozydaza

28S rRNA

Toksyny Shiga

Shigella dysenteriae

E.coli. EHEC 0157:H7

N-glikozydaza

28 rRNA

Toksyna

błonnicy

dyftamid

RIP-

białka inaktywujące rybosomy

4324

pętla sarcyny/rycyny 28S rRNA szczura (wg
Szewczak i Moore,1993)

Pętla

sarcyny/rycyny

–

zawiera

miejsce

wiązania

eukariotycznego

czynnika elongacji 1 i 2 (eEF-1 i eEF-2)

Depurynacja w 28S

RNA

Niemożliwe

przyłączenie czynników

translacyjnych do

rybosomu

Zahamowanie translacji

białek