Kapittel 12: FRA DNA TIL PROTEIN:

Transkript

1 Kapittel 12: FRA DNA TIL PROTEIN: fra genotype til fenotype 1. Gener og polypeptider 2. DNA, RNA og informasjonsflow 3. Transkripsjon: DNA-dirigert RNA-syntese 4. Den genetiske kode 5. Aktører i Translasjon 6. Translasjon: RNA-dirigert polypeptidsyntese 7. Mutasjoner: arvelige endringer

2 1. Gener og polypeptider -genotypen definerer ikke fenotypen direkte -fenotypen er knyttet til et proteins funksjon -et gen defineres som en strekning av DNA nødvendig for å spesifisere aminosyrerekkefølge i et protein -Ett gen - ett protein (enzym), forsøk med brødgjær

3 2. DNA, RNA og informasjonsflow Det sentrale dogme: DNA RNA protein transkripsjon translasjon -RNA er forskjellig fra DNA på følgende punkter: -enkelttrådig -karbohydratet er ribose istdf. deoxyribose i DNA -Uracil istdf. thymin, slik at U parer med A i RNA -DNA i kjernen -RNA syntetiseres i kjernen -Proteinsyntese i cytosol -RNA arbeidskopi av DNA i cytosol -Transkripsjon: RNA syntese -Translasjon: proteinsyntese

4 3. Transkripsjon: DNA-avhengig RNA syntese -RNA polymerase -ribonukleosid trifosfater: GTP, CTP, UTP, ATP -DNA templat (mal) Forskjellige typer RNA: -mrna -trna rrna RNA polymerase: -i prokaryoter: en -i eukaryoter: tre, RNA pol II ansvarlig for mrna syntese Promoter: DNA sekvens som indikerer hvor RNA pol skal starte og på hvilken tråd, gjerne sekvens av AT-nukelotider

5 Transkripsjon: initiering, elongering, terminering -initiering av transkripsjon i promoter -elongering: ca 20 nukleotider av DNA tvinnes opp og RNA pol leser baserekkefølgen i 3 5 retning -RNA pol adderer nukleotider til 3`ende av voksende RNA tråd RNA vokser i 5`til 3`retning -RNA pol har ikke korrigeringsfunskjon, misinkorporeringsgrad terminering: -spesifikk basesekvens i DNA signaliserer terminering -termineringsmekanismer komplekse -kan være spontan og kan være hjulpet av protein -i prokaryoter er transkripsjon - translasjon koblet, dvs. translasjon starter mens transkripsjon pågår -i eukaryoter mer komplekst, transkripsjon og translasjon er adskilt, dessuten må RNA i eukaryoter processeres

6 4. Den Genetiske Kode -genetisk informasjon er kodet i mrna i form av trebokstavs koder: codon -codon er komplementært til korresponderende codon i DNA -codon tilkjennegir spesifikke aminosyrer -61 av 64 tripletter coder for aminosyrer -start og stop codon -AUG har dobbel funksjon: startsignal for translasjon coder for methionin -stop codon: UAA, UAG, UGA -leseramme: korrekt gruppering av nukleotider

7 5. Aktører i translasjon -Tre klasser av RNA, alle involvert i translasjon: trna - mrna - rrna -alle typer RNA er transkribert fra DNA i kjernen -mrna i eukaryoter er processerte utgaver av hnrna (heteronukleærtrna), i prokaryoter er mrna ikke processert -trna er bindeledd mellom mrna og proteinsyntese -trna - transfer RNA: oversetter baserekkefølge i mrna til aminosyresekvens i et protein -trna frakter aminosyrer fra cytosol til ribosomer og gjenkjenner korrekt codon i mrna -ett trna er spesifikk for en aminosyre, 45 forskjellige typer trna -anticodon: en nukleotid triplett i trna som parer med et komplementært codon i mrna -trna er ca 80 nucleotider langt, festested for aminosyre er i 3`ende mens anticodon dannes i en løkkestruktur -wobble: et trnas evne til å gjenkjenne to eller tre forskjellige mrna codons -wobble posisjon: den tredje basen i trnas anticodon (5`ende) Lading av trnas -aminoacyl-trna synthetase: katalyserer festing av aminosyre til trna -hver av de 20 aminosyrene har sin aminoacyl-trna synthetase -festing av aminosyre til trna krever forbruk av energi, ATP Ribosomer: koordinerer paring mellom trna anticodon med mrna codon -rrna-ribosomalt RNA består av 60% RNA og 40% protein

8 -ribosomer har to subenheter, en stor og en liten -når translasjon starter, forenes en liten og en stor subenhet og binder mrna og trna -hvert ribosom har ett mrna bindingssete og to trna bindingsseter (P and A)

9 6. Translasjon Tretrinns prosess: initiering, elongering, terminering -initiering: dannelse av initieringskompleks bestående av mrna, stor og liten ribosompartikkel, trna-met, initieringsfaktorer og GTP -elongering: ribosomet beveger seg i 5 3 retning langs mrna, polypeptidet vokser i C-terminal ende -terminering: stop-codon i A-sete signaliserer slutt av polypeptod. Frigjøringsfaktorer binder i A-setet og setter H 2 0 inn i kjeden. Komplekset dissosierer -Polysom: flere ribosomkompleks translaterer samme mrna -Translasjon av sekretoriske/organellspesifikke protein: -foregår på ER men starter fritt -signalpeptid gjenkjennes av signalgjenkjennings-partikkel som blokkerer videre translasjon før komplekset er assosiert med ER membranen -signalpeptid fjernes etter translasjon

10 7. Mutasjoner: arvelige endringer i genene punkt-mutasjoner og kromosom-mutasjoner -punktmutasjoner omfatter: stille mutasjoner ingen konsekvenser for aminosyrerekkefølge missense endring av aminosyre nonsense terminering av polypeptidkjeden leserammeskift endring av polypeptidkjede etter mutasjon -kromosomale mutasjoner delesjon tap av fragment duplisering bytte av ujevne fragment mellom homologe kromosom inversjon deler av et kromosom ebdrer retning translokasjon bytte av fragment mellom ikke-homologe kromosom -Mutagener - forbindelser som forårsaker mutasjoner, ex. baseanaloger -Carcinogener forbindelser som forårsaker mutasjoner som senere fører til kreftutvikling, ex. tobakksrøyk