Translasjon

Translasjon (l. transire - som går over på den annen side, det som blir fraktet) - Informasjonsflyt fra RNA til protein. Oversettelse av nukleinsyresekvens til aminosyresekvens, proteinsyntese. Oversetting av nukleotidsekvensen i mRNA til aminosyresekvesen i et protein. Syntese av protein på ribosomene hvor mRNA fra kjernen fraktes ut i cytoplasma og brukes som oppskrift for sekvensen av aminosyrer. Ribosomalt RNA (rRNA) på den lille subenheten til ribosomene deltar i koblingen mellom mRNA og tRNA, mens den store subenheten til ribosomene lager peptidbindingen mellom aminosyrene i proteinet. Aminoacyl-t-RNA binder seg til kodoner.

Translasjonen består av tre deler start (initiering), forlengelse og avslutning (terminering). For å starte trengs en rekke initsieringsfaktorer. Initiering skjer via sekvensen AUG og terminering via kodonene UAA, UGA eller UAG. Ribosomene beveger seg langs mRNA og flere kan festes som polyribosomer etterhvert som translasjonen av proteinet går fremover. Straks ribosomet har kommet til enden av mRNA deltar en proteinfrigjøringsfaktor som trenger guanosin trifosfat (GTP).

Tredimensjonal proteinstruktur

I proteiner blir den primære lineære aminosyrekjeden foldet og pakket.  Deler av aminosyrekjeden folder seg sponant og  kan danne en sekundærstruktur i en \(\alpha-\)heliks eller \(\beta-\)plateark stabilisert med hydrogenbindinger. Det er elektronegative oksygenatomer i karbonylgrupper og elektropositive hydrogen i aminer. En tertiær proteinstruktur når proteinfoldene foldes en gang til. I den kvartære strukturen er det flere proteinkjeder som interagerer, enten homopolymere mer like proteiner eller heteropolymere med forskjellige proteiner. Chaperoner (foldaser) er enzymer som bruker energi ved hydrolyse av ATP til å lage en mer organisert proteinstruktur. Chaperoner kan lede proteinet fram til kanaler gjennom membranene hvor den aminoterminale enden går først inn.

Prolylisomerase er en gruppe enzymer som kan gi cis- trans-isomerisering av aminosyren prolin i proteiner, og som påvirker pakkingen av proteiner.

RNA-stabilitet og levetid til proteiner

Hvor mye protein som lages kan bestemmes av stabiliteten til mRNA. Et ferdig syntetisert protein kan modifiseres ved at signalpeptid-sekvensen fjernes av en peptidase i endoplasmatisk retikulum og at proteinet bindes til sukker. Proteinet foldes sammen i riktig tredimensjonal struktur katalysert av proteiner kalt chaperoner. Stabiliteten og levetiden til proteiner reguleres av proteaser som bryter ned proteinene. Det QB-bindende proteinet (D1-proteinet) i fotosyntesen i kloroplasten er eksempel på et protein som omsettes meget raskt. Siden kort- og langlevede proteiner eksisterer ved siden av hverandre må det finnes et signal som gir beskjed om hvilken behandling og levetid et protein skal få. Hva slags N-terminale aminosyrer et protein har kan avgjøre stabiliteten. Ubiquitin er et polypeptid på ca. 75 aminosyrer som binder seg til proteiner og virker som en merkelapp om at proteinet skal degraderes av en protease i spesielle proteosomer.

Proteiner med adresselapp til rett lokalitet i cellen

Mange gener i cellekjernen lager mRNA som oversettes til protein på frie ribosomer (polysomer) i cytoplasma. Etter translasjonen må proteinene ha en adresselapp i form av en terminal aminosyresekvens som viser hvor i cellen proteinet skal transporteres: cytoplasma, cellekjernen, mitokondrier, kloroplaster, endoplasmatisk retikulum. Proteiner som skal inn i kompartementer omgitt av membraner får en ledersekvens av 30-100 hydrofobe og basiske aminosyrer (signalpeptid, signalsekvens, transitpeptid) som bestemmer målet og letter transporten gjennom organellemembraner, vakuolemembran (tonoplast) eller plasmamembran. For proteiner som fraktes inn i lumen på ER vil den N-terminale signalsekvensen bli gjenkjent av en signalgjenkjennelsespartikkel (SRP). SRP-ribosomkompleset bindes til SRP-reseptoren på cytosolsiden av ER, og når translasjonen fortsetter ledes aminosyresekvensen til proteinet inn i lumen på ER.  Ledersekvensen blir deretter kappet av. Når proteinet er kommet inn i ER vesikler kan de via Golgiapparatet f.eks. bli fraktet til membraner i cellen hvor sekresjonsvesikler fusjonerer med membranen, og hvor deretter proteinet blir inkorporert.

Post-translasjonsregulering

Etter translasjonen kan proteinet modifiseres via posttranslasjonsregulering på en rekke måter ved ubiquitinering Sumoylering via SUMO-proteiner, acylering hvor en acetylgruppe (CH3CO-) fra acetyl-Co blir hektet på aminosyren lysin, fosforylering, glukosylering med påhekting av sukker fra UDP-glukose, GDP-glukose eller N-acetyl-glukosamin, nitrosylering med NO, eller karboksymetylering hvor metyl-grupper (-CH3) fra S-adenosylmetionin eller tetrahydrofolat blir hektet på lysin.

En form for posttranslasjonsregulering er hvor proteiner på cytoplasmasiden av membranen blir påhektet forskjellige lipider (fettsyrer). Lipidene blir bundet til spesielle aminosyrer i proteinet. Ved N-myristoylering er det C14-fettsyren myristinsyre som blir bundet til en N-terminal glycin.  S-acylering er en palmitoylering hvor det er palmitinsyre (C16-fettsyre) som blir hektet på membranproteinet. Ved prenylering er det en femkarbon prenylgruppe som blir hektet på cystein i proteinet. Den kan komme fra isopentenyl difosfat (IPP), dimetyl-allyl difosfat (DMAPP), og farnesylpyrofosfat(FPP) (farnesylering), geranylgeranylpyrofosfat (GGPP) som er mellomprodukter i biosyntesen av isopren og isoprenoider.

Karbomylering (karbamoylering) er en ikke-enzymatisk modifisering av proteiner, en reaksjon med isocyansyre (HN=C=O) (som kommer fra cyanat (N=C=O-) fra tiocyanat (N=C=S-) eller fra urea)  og en av aminogruppene på aminosyren lysin. 

Fosforylering og defosforylering av proteiner katalyseres av henholdsvis protein kinaser og protein defosforylaser. Det er hydroksylgruppene til aminosyrene serin, treonin eller tyrosin som kan bli fosforylert ved hjelp av ATP, hvor fosfatgruppen  -PO3  blir hektet på. En slik fosforylering kan starte en signalkaskade, f.eks. MAP kinase kaskade koblet til 14-3-3 proteiner. Det er mange eksempler på fosforylering av proteiner f.eks. av det lyshøstende klorofyllbindende proteinet i fotosystem II i kloroplastene.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:55 - Sist endret 13. juni 2019 14:04