VL 9 rRNA, tRNA und genetischer Code

Question 1

Was ist Translation und was wird benötigt?

Answer 1

Translation ist die Übersetzung der gespeicherten genetischen Information (DNA) in Proteinsequenz.

Benötigt wird:

• Zugang zur Information in lesbarer Form (mRNA)
• konstanter Übersetzungsmodus (Genetische Code)
• Adapter zur Umsetzung (tRNA)
• eine Maschine die die Übersetzung durchführt (Ribosom)

Question 2

Zeichnung eines ORF

Answer 2

UTR = untranslated region
AUG = Startcodon
UAA, UAG, UGA = Stoppcodons

Question 3

Was besagt die Wobble-Theorie?

Answer 3

• die 3’-Base (links) und die Base in der Mitte des Anticodons (tRNA) gehen Standardbasenpaarungen mit dem Codon der mRNA ein
• die 5’-Base des Anticodons liegt ganz am Rand, wodurch die Stapelkräfte die durch die Wasserstoffbrückenbindungen entstehen, hier kaum noch wirken → die Base wackelt (wobbelt)
• je nach Stellung der 5’-Base kann die entsprechende Base mit einer anderen Base eine Bindung eingehen = weniger tRNAs für mehr mRNAs

Question 4

Aufbau des Ribosomen

Answer 4

• “kleine” Untereinheit, wo sich die mRNA und die tRNAs treffen
• “große” Untereinheit, die die Verknüpfung der As vermittelt
• aus ein bis drei RNA-Molekülen (Funktionsbereich) und mehreren Proteinen (form- und strukturgebend)
• das Ribosomen ist ein Ribozym (katalytisch aktives RNA-Molekül, welches wie ein Enzym eine Reaktion katalysiert)

Question 5

Initiation der Translation – Prokaryoten

Answer 5

Prokaryoten

• die 30-S-Untereinheit positioniert das Ribosomen in der Nähe des Startcodons, auf der SD (Shine Dalgarno Position)
• mit Hilfe von Initiationsfaktoren wird die Untereinheit positioniert und darauf die 50-S-Untereinheit hinzugefügt
• durch das Verbinden der beiden Einheiten, kommt es zur Konformationsänderung und der Komplex wird irreversibel
• die prokaryotische mRNA kann von mehreren Ribosomen gleichzeitig translatiert werden

Question 6

Wie funktioniert die Peptidyltransferasereaktion?

Answer 6

1. Die Aminogruppe der Aminoacyl -tRNA in der A-Stelle ersetzt die tRNA der Peptidyl-tRNA in der P-Stelle durch nucleophilen Angriff.
2. Dadurch wird die wachsende Polypeptidkette auf die tRNA in der A-Stelle übertragen

Question 7

Elongationszyklus I

Answer 7

• fMet-tRNA (Inititaions-tRNA) sitzt im P-Ort
• Elongationsfaktor EF-Tu wird durch GTP aktiviert und bringt als EF-Tu/GTP-Komplex die Aminoacyl-tRNA an den A-Ort
• GTP wird hydrolysiert und verlässt mit EF-Tu das Ribosomen
• gleichzeitig kommt es an der A- und P-Stelle zur Peptidyltransferasereaktion
• energieaufwendiger Prozeß → Genauigkeit.

Question 8

Elongationszyklus II

Answer 8

• Nachdem Methionon (fMet-tRNA) aus die As der A-Stelle übertragen wurde, wandert das Ribosomen um ein Basentriplett weiter
• dafür wird der Elongationsfaktor EF-G benötigt, welcher ebenfalls mit GTP einen Komplex bilidet
• das Ribosomen wandert weiter und gibt die gibt die A-Stelle wieder frei, während die “leere” Initiations-tRNA an der E-Stelle abgegeben wird
• nun kann eine neue tRNA mit einer neuen As an der A-Stelle angreifen und der Zyklus beginnt von vorne

Question 9

Wie wird die Genauigkeit der Translation gewährleistet?

Answer 9

1-5 Fehler pro 10 000 Aminosäuren

• Mechanismus:
  – Kein Proofreading nach erfolgter Verknüpfung, sondern:
  – Verifizierung der Codon-Antikodon-Interaktion mittels 16S rRNA
  – Verifizierung der Codon-Antikodon-Interaktion mittels EF-T

Question 10

Wie funktionieren Terminationsfaktoren?

Answer 10

• Für die Termination der Translation sind Terminationsfaktoren nötig, die die Stopcodons erkennen (Release factor = RF1)
• Beispiel: Puromycin (Terminationsfaktor) imitiert eine tRNA in der A-Stelle

Question 11

mRNA-Struktur und - Ringschluss in Eukaryoten

Answer 11

• Eukaryotische mRNAs sind zirkulär
• für den Ringschluss interagiert elF4G mit PABP (Poly-A- binding protein)
• –> das 3’-Ende besteht aus einem Poly-A-Schwanz, an welchem das poly-A-binding protein hängt.
• –> am 5’-Ende sitzt das elF4G (Eukaryotic translation initiation factor 4 G), welcher mit PABP interagiert