TRANSLASYON
Doç. Dr. Işık Didem KARAGÖZ
• Canlıyı cansızdan ayıran en önemli yapılardan biri kuşkusuz işlevsel proteinlerdir.
• Organizmada proteinler kadar farklı işlevleri olan başka hiçbir biyomolekül yoktur.
• Hücrelere oksijen taşınmasından vücut sıcaklığının düzenlenmesine, kasların hareketinden
besinlerin sindirimine kadar
proteinler hemen hemen tüm biyolojik olaylara katılırlar.
2
Nerede Bulunuyorlar?
• Hücrenin en geniş biyomolekül ailesi olan proteinler,
nanometre büyüklüğündeki ribozom adı verilen yapılarda sentezleniyor.
• Ribozomlar tüm hücrelerde bulunuyor.
Hücre içinde ribozomlar sitoplazmada ya serbest ya da endoplazmik retikuluma tutunmuş olarak bulunduğu gibi mitokondri ve kloroplast gibi hücre içi organellerde de bulunuyorlar.
• Serbest ribozomlar daha çok hücre içinde işlevleri olan
proteinleri sentezlerken, endoplazmik retikuluma tutunmuş olanlar ise genellikle hücre dışına gönderilen, hücre zarında veya bazı organellerde görev alan proteinleri sentezler.
• Bir hücredeki ribozom sayısı on binlerle ifade edilir.
Örneğin E. coli bakterisindeki ribozom sayısı on beş binden fazladır.
• Bu sayı ökaryot hücrelerde bir milyondan fazla olabilmektedir.
4
Kısaca Ribozomların Yapısı
• Ribozomlar protein sentezini gerçekleştiren özel birimlerdir.
Yaklaşık 20-30 nm (nanometre) çapındadır.
*1 nm, 1 metrenin milyarda biridir.
• Nanometre düzeyindeki ribozomların üç boyutlu yapılarının detaylı bir şekilde aydınlatılması 2000’li yılların modern yapısal biyoloji alanındaki en önemli başarılardan biri olarak kabul ediliyor.
• İşlevsel her bir ribozom iki temel alt birimden oluşur. Bu birimler protein sentezi sırasında bir araya gelirler, diğer zamanlarda ayrı dururlar.
• Prokaryot (bakteriler gibi, gerçek bir çekirdeği olmayan hücreler) ve ökaryot (çekirdeği olan hücreler) hücrelerde ribozomların temel mimarisi aynı olmakla birlikte alt
birimlerinin boyutları ve iç yapıları farklılık gösterir.
6
• Ribozomlarda büyüklük gram ile değil S ile gösterilir. Svedberg biriminin kısaltması olan S yüksek devirli santrifüjde
organelin hücre özütünden ayrılarak çöktüğü hızla ilgili bir büyüklüktür.
• S değerleri doğrusal olarak toplanmaz.
• Örneğin; ribozomun 30 S büyüklükteki birimiyle 50 S
büyüklükteki birimi toplamda 80 S değil 70 S’lik bir büyüklük oluşturur.
• İki alt birimin birleşerek tek bir ribozomu oluşturduğu yapıya monozom adı da verilir.
8
• Prokaryot hücrelerin ribozomları 50 S ve 30 S’lik alt
birimlerden oluşurken, ökaryotlarda 60 S ve 40 S’lik alt birimler bulunur.
• Protein sentezi sırasında iki alt birim bir araya gelerek işlevsel ribozomu oluşturur.
10
Protein Sentezi
• Protein sentezi ribozomlarda gerçekleşir ve transkripsiyonda elde edilen mRNA kalıpları tarafından yönlendirilir.
• Dolayısıyla bu olay, mRNA ile kodlanmış genetik bilginin ribozomlarda aminoasit
sırasına dönüştürülmesi olarak açıklanabilir.
• Biz bu olaya TRANSLASYON diyoruz.
• Hücre, translasyon işleminde, genetik mesajı tercüme eder ve buna uygun protein sentezler.
• Genetik mesaj, mRNA molekülü üzerindeki bir seri kodondan oluşur; tercüman ise transfer RNA (tRNA) olarak adlandırılır.
12
• tRNA’nın işlevi, sitoplazmanın aminoasit havuzundan aminoasitleri ribozoma
taşımaktır.
• Ribozom, kendisine tRNA tarafından getirilen aminoasitleri uzayan polipeptid zincirinin
ucuna ekler.
tRNA adaptör moleküldür
• tRNA, mRNA’daki özel üçlü kodonlar ile doğru amino asitler arasındaki adaptör moleküldür.
• Bir adaptörün varlığı, Francis Crick tarafından ortaya atılmıştır.
• Ribozoma bağlanan mRNA’da belli bir amino aside ait özgül bir kodon bulunur.
• Özgül bir tRNA molekülünün nükleotid dizileri arasında ise;
Kodonla baz eşleşmesi yapabilen ve Antikodon olarak adlandırılan,
Kodona komplementer üçlü ribonükleotid dizileri vardır.
14
tRNA’nın yapısı
• Küçük olmalarından ve hücre içindeki dayanıklılıklarından dolayı en çok çalışılan RNA moleküleridir.
• En iyi tanımlanmış RNA moleküleridir.
• Yapıları bakteri ve ökaryotlarda çok benzerdir.
• Robert Holley ve arkadaşları mayadan özütlenen tRNA molekülünün tüm nükleotid dizisini bulmuşlardır.
Holley ve yonca yaprağı modeli
• Holley, tRNA yapısı için iki boyutlu yonca yaprağı modeli önermiştir.
• Holley, nükleotidlerin doğrusal dizisinin bazı bölgelerinde baz eşleşmesi yapacak biçimde
düzenlenebileceğini bulmuştur.
• Böyle bir düzenleme yonca yaprağına benzer biçimde baz eşleşmesi yapmış kollar ve yapmamış halkasal yapılar oluşturmaktadır.
• Modifiye bazlar içeren halkasal
bölgelerde baz eşleşmesi bulunmaz.
16
• Her tRNA’da, bilinen amino asitin kodonuna eşlenik olan özgül bir antikodon bulunur.
• Bütün antikodon halkaları yonca yaprağının aynı pozisyonunda yer alır.
• tRNA moleküleri, translasyona devam etmeden önce, özgül amino asitlerine kimyasal olarak bağlanmış olmalıdır. Bu işleme yüklenme ya da aminoaçilasyon denir.
• Yüklenme aminoaçil tRNA sentetazlar adı verilen enzimler tarafından yönlendirilir.
• Aminoaçil tRNA sentetazlar sadece bir amino asidi ve sadece bu amino aside karşılık gelen tRNA’ları (aynı-alıcı tRNA’lar = isoaccepting tRNA) tanıdıkları için özgüldürler.
18
Translasyonda Ribozomun 3 Bölgesi
Ribozomun büyük alt biriminde 3 bölge bulunur.
• Bunlardan A (aminoaçil) bölgesi tRNA’nın bağlanma bölgesidir. Protein sentezi sırasında amino asit ile yüklü tRNA bu bölgeye tutunur.
• İkinci bölge P (Peptidil) bölgesidir. Peptidil bölgesi yan yana duran iki aminoasidin birbirlerine peptid bağı ile bağlandıkları bölgedir.
• Üçüncü bölge ise E (Exit=Çıkış) bölgesidir. Ucundaki aminoasidi diğer tRNA’nın aminoasidine bağlayan ve
20
TRANSLASYON NASIL OLUR?
Hücrede protein sentezi;
• başlama,
• uzama,
• sonlanma
olmak üzere üç farklı aşamada gerçekleşir.
Protein sentezinin başlaması (insiasyon):
• Protein sentezinin ilk aşaması mRNA ve özel başlatıcı amino asit olan methionin
aminoasidi taşıyan tRNA’nın ribozomun küçük alt birimine bağlanması aşamasıdır.
22
Protein sentezinin uzaması (elongasyon):
• Başlangıç kompleksi oluştuktan sonra protein sentezi
uzama faktörlerinin yardımıyla prokaryot ve ökaryotlarda benzer şekilde devam eder.
• Uzamanın ilk aşaması mRNA üzerinde bulunan diğer kodona uygun antikodona sahip tRNA’nın taşıdığı
aminoasit ile birlikte ribozomun aminoaçil bölgesine (A bölgesi) gelmesiyle başlar.
• Bu bağlanma aminoasit sentezini meydana getirir ve
kayarak devam eden bu yapıda sentezlenen aminoasitler arasında peptid bağı oluşur.
24
Protein sentezinin sonlanması (Terminasyon):
• mRNA üzerinde bulunan dur kodonlarından herhangi biri (UAA, UAG, UGA) ribozomun A bölgesine girmesiyle protein sentezi son bulur.
• Çünkü dur kodonlarını taşıyan tRNA’lar
sitoplazmada bulunmazlar ve böylece aminoasit sentezi olmaz.
• Sonrasında tRNA serbest kalır, ribozom alt
üniteleri birbirinden ve mRNA’dan ayrılırlar.
26
28
30
