Izadi Jakintza»Izadi jakintza

Informazio genetikoaren itzulpena: Proteinen sintesia

LABURPENA: informazio genetikoak, DNA molekuletan nukleotido sekuentzietan kodeturik, aminoazidoen sekuentzia finkatzen du proteinen molekuletan. DNAren aginduak mRNA molekuletan transkribatzen dira, eta mRNA molekulako hiru nukleotidokako multzo bakoitzak (kodoiak) aminoazido bana espezifikatzen du. Kode hau, kode genetiko deritzana, hirukoteen (kodoien) eta hirukote horiei dagozkien aminoazidoen 64 konbinazioz dago osatua. Hirukoteen 64 konbinazioetatik, 61ek aminoazido bereziak espezifikatzen dituze, eta 3 bukaerako kodoiak dira.

Proteinen sintesia, itzulpena deritzana, erribosometan gertatzen da, eta transferentziazko RNA molekulak behar ditu horretako. tRNA horiek aminoazidoak zein bere mRNA kodoiarekin parekatzen dituzten egokitzaileak dira, mRNAren kodoiaren osagarri den nukleotido hirukote bat baitute (antikodoia), eta, bere antikodoiaren arabera, aminoazido bakar batekin bereziki elkartzen da tRNA bakoitza.Proteinen sintesirako aginduak DNA molekuletan daude kodetuak. Zelula amaren agindu horiek zelula alabei igortzen dizkie DNAren bikoizte erdikontserbatzaileak, eta, era horretan, bere egitura eta funtzioak finkatzen dituzten proteina bereziak sintetizatzeko behar duen informazioa heredatzen du zelula berri bakoitzak. DNAren aginduak transkribatu egiten dira, hau da, mRNA molekula batean “kopiatzen” dira, eta “kopia” horietxek erabiltzen dira proteinen sintesian aminoazidoen sekuentziak finkatzeko.. RNA hori agindu genetikoen kopia zela jakiteak uzten zuen oraindik ere arazo bat konpondu gabe, alegia, nola ote zegoen informazio hori “kodetua”. Beharrezko izan zen, hortaz, kode genetikoa deszifratzea.

Kode genetikoa Severo Ochoa Irakasle jauna Medikuntzako Errege Akademiakide izendatu zuteneko hitzaldiaren zati bat

Proteinek 20 aminoazido desberdin dauzkate, baina DNAk eta RNAk, bakoitzak, launa nukleotido desberdin besterik ez daukate. George Gamow astronomialariak zioen bezala, lau nukleotidoetatik batek bakarrik “kodetuko” balu aminoazido bat, lau aminoazido bakarrik espezifikatuko zituzten lau baseek. Aminoazido bat bi nukleotidok espezifikatuko balute, orduan izan zitezkeen, konbinazio posible guztiakerabiliz, 4 x 4, edo 16 aminoazido, gehienera, eta hori ez zen aski 20 aminoazidoak 197kodetzeko. Beraz, hiru nukleotido gutxienez behar ziren sekuentzian aminoazido bakoitza espezifikatzeko. Kasu horretan, 4 x 4 x 4 = 64 konbinazio posible, edo kodoi, izango lirateke, eta aski da hori 20 aminoazidoentzat.

Hiru nukleotidoko kodea, hirukote kodea, hartu zen lanerako hipotesi gisa.

Marshall Nirenberg eta Heinrich Matthaei izan ziren kodea deszifratzeko lehen esperimentuak egin zituzten zientzialariak.

Nirenbergek E. coliren zelulak hautsi zituen eta haien edukia atera zuen. Gero erradiaktibitatez markaturiko aminoazidoak erantsi zizkien, eta zelula desberdinetako RNA laginak. Lagin guztiek izan zuten eragina proteinen sintesian, kopuru txiki baina neurgarrietan.

Nirenbergek eta Matthaeik beste saio bat egin zuten gero, RNA artifiziala erabiliz.

Mezu arrotz bat irakurri eta proteinetara itzuli ahal izan bazuten zeluletatik libre ziren lagin haiek, mezu sintetiko bat ere irakurri ahal izango zuten agian, beraiek diktatua.

Severo Ochoak egina zuen entzima prozesu bat erribonukleotidoak RNA kate luze bati egokitzeko; RNA molekula bat sortu zuen saio hodi batean, base nitrogenodun bakarra zuena, uraziloa, askotan errepikatua. “Poli- U” izendatu zuten.

Nirenbergek eta Matthaeik hogei saio hodi desberdin prestatu zituzten, E. colizelulen lagin libre bana zeuzkatenak, erribosomak, ATP, beharrezko entzimak eta aminoazido guztiak ere bazituztela. Hodi bakoitzean, aminoazidoetako batek, eta batek bakarrik, zeraman erradiaktibitate marka. Hodi bakoitzari poli-U sintetikoa erantsi zitzaion.

Hemeretzi saio hodietan, ez zen sortu polipeptido erradiaktiborik, baina hogeigarrenean, hari erantsi baitzitzaion fenilalanina erradiaktiboa, kate polipeptidiko sintetizatu berriak antzeman ziren. Polipeptidoaren analisia egiterakoan, ikusi zen fenilalaninak besterik ez zirela, bata bestearen atzetik lotuta.

Esperimentu horrek kodearen lehen hirukotea definitu zuen (UUU = Fenilalanina), eta gainerakoak definitzeko metodoari bidea zabaldu zion.

Ondoko esperimentuen emaitza gisa –H.

G. Khoranak egindakoak aipatu behar dira horien artean, bi eta hiru nukleotido errepikatzen ziren mRNA artifizialak erabili baitzituen–, aminoazido guztien mRNA kodoiak aurkitu ziren. Kode genetikoa hirukoteen (kodoien) 64 konbinaziotan datza, eta, horrez gainera, bakoitzari dagozkion aminoazidoak ditu. Hirukoteen 64 konbinazioetatik, 61ek aminoazido bereziak espezifikatzen dituzte, eta 3 bukaerako kodoiak dira. 1. irudian ikusten denez, kodoi bat baino gehiago dago aminoazido gehienentzat; hori dela-eta, kode genetikoa endekatua dela esaten da.

Kode genetikoa deszifratu zenez geroztik, beste organismo askoren DNA ere aztertu da. Kode genetikoa unibertsala da organismo guztietan. Salbuespen bakarra mitokondriak dira (beren DNA baduten organuluak, beren RNAk transkribatzen dituztenak eta proteina batzuk sintetizatzen dituztenak).… kode genetikoa nola deszifratu zen deskribatu nahi dut. Giltzarria entzima batek eman zuen, 1954an aurkitu genuen polinukleotido fosoforilasak. Horregatik esaten dut batzuetan entzima hori kode genetikoaren “Rosetta harria” dela, harri horrek eman baitzion Champolioni Egiptoko hieroglifoak desfrizatzeko giltzarria. Polinukleotido fosforilasarekin sintetiza daitezke polirribonukleotido desberdin asko, egitura kimikoa funtsean RNA naturalaren oso antzekoa dutenak, beste gauza askotan desberdinak izan daitezkeen arren. Polinukleotido sintetikoak, adibidez, nukleotido mota bakar bateko kateak (poli A, poli G, poli U, poli C) izan daitezke, edo bi motenak, hiru motenak edo baita gehiagorenak ere (poli UC, poli AUC, poli AGUC, etab.), era bateko edo beseko proportzioetan. Polimero horiek beste desberdintasun garrantzitsu bat nukleotidoak zoriaren arabera kateatuak izatea dute, ez espezifikoki mRNAn bezala.

Zorionez, proteina espezifikoak sintetizatuz mRNAren itzulpena egiteko gauza ziren bakterio zelulen sistemak, orobat izan ziren gai polinukleotido sintetikoen itzulpena egin eta polipeptidoak sortzeko, horien aminoazido konposizioa berorien baseen osakeraren araberakoa baita. Modu horretan frogatu zuen Nirenbergek 1961ean bakterio sistemek polifenilalaninazko forman egiten dutela poli U-aren itzulpena, eta era horretan kode genetikoaren lehen hirukotea (UUU) aurkitu zuen. Horrek esan nahi du fenilalaninazko kodoi bat dela UUU. Geroxeago, geuk frogatu genuen fenilalanina, isoleuzina eta tirosina duten polipeptidoen sintesia estimulatzen dutela poli AU bezalako polinukleotidoek; aldiz, poli UG-ak fenilalanina, zisteina, leuizina, balina, glizina, triptofano eta beste batzuk dauzkaten polipeptidoena estimulatzen du.

Ohartuko zarete agertu berri dudan metodoak hirukoteen baseen osakeraren berri ematen duela, baina ez du ordea sekuentzia agertzen. Alegia, lehendik ere bagenekien, adibidez, hirukote batek bi U eta C bat zituela, baina konbinazioa ez genekien, hau da, UUC, UCU edo CUU ote zen. Nirenbergek eta Khoranak, zeinek bere aldetik, bide burutsuak erabiliz, sekuentziak finkatu zituzten. Bai tRNA aminoazidoen erribosoma finkapena, sekuentzia ezaguneko trinukleotidoek espezifikoki estimulatuta, nolakoa zen ikusiz; bai bakterio zelulagabeen sistemari nukleotidoen aldizkako sekuentziarekiko polirribonukleotido sintetikoen itzulpena eginaraziz, nondik sortzen zen aminoazido jakin batzuen sekuentzia aldizkakoa zuten polipeptidoen sintesia.

Kode genetikoa erredundantea da, alegia, kodoi bat baino gehiago dagokio aminoazido berari. Horrez gainera, zenbait salbuespen kenduta, kode genetikoa unibertsala dela esan daiteke, alegia, berbera izaki bizi guztientzat.

Informazio genetikoaren itzulpena : proteinen sintesia

Proteinen sintesiari itzulpen deritza, hizkuntza baten (nukleotidoen hizkuntzaren) informazioa beste hizkuntza batera (aminoazidoen hizkuntzara) igaroaraztea baita.

Prozesu hori zitoplasman gertatzen da, eta beharrezko ditu, mRNA molekulez gainera, beste bi RNA motak ere: erribosoma RNA (rRNA) eta transferentzia RNA (tRNA).. RNAz eta proteinez osaturiko erribosomek hurrenez hurreneko tRNAei leku egiteko behar den egitura dute, eta, aldi berean, gai dira mRNA molekuletan barrena kodoiz kodoi mugitzeko. Erribosoma bakoitzak bi lotura gune ditu tRNAentzat (ikus 2. irudia).

Horietako batean dago kokatua polipeptido kateari loturiko azken aminoazidoa daukan tRNA molekula, eta tRNA peptidilaren lotura gunea edo P zentroa deritza. Besteari, kateko hurrengo aminoazidoa dakarrentRNA molekula lotzen zaio, eta tRNA aminoazilaren lotura gunea edo A zentroa deritza.

Aminoazido bakoitzak badu tRNA espezifiko bat, eta horrek, bere antikodoiaren bidez (nukleotido hirukotea, kodoiaren osagarri diren base nitrogenodunak dituena da antikodoia), aminoazidoaren mRNAren kodoi espezifikoa ezagutzen du. Aminoazido bakoitza bere tRNA espezifikoari lotzen zaio, aminoazil-tRNA sintetasa izeneko entzima talde berezi bati esker. Aminoazido bakoitzak bere sintetasa du: batek glizina finkatzen dio tRNA Gly -ari, beste batek alanina tRNA Ala -ri, eta horrela hurrenez hurren.

Erreakzio horrek ATP kontsumitzen du, eta laburtuta honela adieraz daiteke:aminoazidoa + tRNA + ATP aminoazil-tRNA + AMP + PPProteinen sintesi prozesua hiru alditan gertatzen da: hasiera, luzapena eta bukaera.

Hasiera

Errisobomaren azpibanako txikiena mRNA molekula baten 5’ ertzari lotzen zaio.

Formilmetionina (fMet) aminoazido aldatua daraman tRNA lehen molekula, haren lekuan kokatzen da mRNA molekulako AUG kodoi haslearekin parekatzeko. Formilmetionina izango da sintetizatu berria den polipeptido kateko lehen aminoazidoa, gero hortik ken daitekeen arren. mRNA errisoboma azpibanako txikiaren eta tRNA aminoazil haslearen konbinazioari hasiera konplexu deritza. Gero, erribosomaren azpibanako handiena haren lekuan jartzen da, tRNA-formilmetionilak P zentroa hartzen du, eta A zentroa hutsik uzten. Aldi horretarako behar den energia GTParen hidrolisiak hornitzen du, eta prozesuak, gainera, hasteko eragileak behar ditu.

Luzapena

Aldi honetan, aminoazidoak elkarri hurrenez hurren erantsita, hazi egiten da polipeptido katea. Hainbat prozesu gertatzen da: a) Dagokion tRNA aminoazilak hurrengo kodoia ezagutzen du, eta erribosomaren A zentroan jartzen da.

Horrek berekin dakar kodoi (mRNA) eta antikodoi (tRNA) base osagarrien parekatu beharra. Beharrezkoak dira luzapen eta energiaren kontsumo (GTP) faktoreak.. ) Lotura peptidikoa sortzen da P zentroko tRNAri loturiko aminoazidoaren eta A zentroan txertatu berriaren artean, halako eran non polipeptido katea A zentroko tRNAri lotua geratzen zaion. Erreakzio hori erribosomaren azpibanako nagusiaren parte den peptidil transferasa entzimak katalizatzen du.. ) Lekualdaketa. Erribosoma hiru nukleotido harago mugitzen da mRNAren 3’ ertzaren aldera. tRNA librea (aminoazido gabea) askatu egiten da, eta tRNA peptidilak zentroa hartzen du. Prozesu honek berriz ere luzapen faktoreak eta ATP behar ditu. Erribosoma bukaerako kodoietako batera heltzen den arte irauten du luzapen aldi honek.

Bukaera

Erribosoma antikodoi osagarriekiko tRNArik ez duten bukaerako kodoietakoren batera heltzen denean (UAA, UGA, UAG), sintesia eten egiten da, askapen faktore zenbaiten parte hartzen delako. Faktore horiek erribosomaren A zentro hutsean jar daitezke, peptidil transferasa entzimaren espezifikotasuna aldatuz, eta era horretan entzima hori gauza da orain polipeptido katearen eta tRNAren lotura hidrolizatzeko. Era horretan, aske geratzen dira proteina sintetizatuberria eta azken tRNA. Azkenik, erribosoma apartatu egiten mRNAtik, eta bi azpibanakoak banatu egiten dira.mRNAren 5’ ertza erribosomatik ateratzen hasten denean, irakurria izan ondoren, beste erribosoma bat elkar dakioke, eta beste proteina baten sintesia hasten da. Normalean erribosoma batek baino gehiagok irakurtzen dute batera mRNA molekula bera.. RNA batek eta hainbat erribosomak osa- 200turiko egiturak polirribosa eta polisoma dute izena.

Polipeptido katearen sintesia bukatu denean, tolesdurak beharko ditu jasan kateak bere jatorrizko osakera (egitura sekundarioa eta tertziarioa) iristeko. Polieptido kate batzuk beste kateekin lotu behar dira egitura koaternarioa osatzeko. Beste batzuk koentzima edo ioi metalikoekin lotu beharko dira.