Transcript 조류생물학
8장 해독(translastion) mRNA의 언어를 단백질 언어로 번역하기 # mRNA # tRNA # 아미노아실 tRNA (aminoacyl-tRNA synthetase) # 리보솜 mRNA # 폴리펩티드 사슬은 열린 읽기틀에 의해 지정된다. - 열린 읽기틀 (open reading frame) - 코돈 (Codon): mRNA에서 단백질을 암호화하기 위해 3개의 연속된 뉴클레오티드가 1개 의 아미노산의 종류를 결정한다. 이 3개의 뉴클레오티드를 트리플렛 코드라 부르며, 이것 을 코돈이라는 단위로 나타낸다. - 개시코돈 (Start codon): 진핵세포의 경우 AUG (세균의 경우 AUG, GUG, UUG) - 종결코돈 (Stop codon): UGA, UAG, UAA # 원핵생물 mRNA는 번역기구를 끌어안는 리보솜 결합자리를 가지고 있다. - 리보솜 결합자리 (Ribosome-binding site, RBS) - 폴리시스트론 mRNA (polycistronic mRNA) - 모노시스트론 mRNA (monocistronic mRNA) tRNA # tRNA는 코돈과 아미노산을 연결시켜 주는 어뎁터다. - 길이가 75-95개의 뉴클레오티드다. - 말단이 CCA로 끝난다. - 유사우리딘(ψU), 디히드로우리딘 # tRNA는 클로버 잎을 닮은 공통적인 2차 구조를 가진다. # tRNA의 3차원 구조는 L자 모양이다. tRNA에 아미노산 부착 # tRNA는 3’말단의 아데노신 뉴클레오티드에 고에너지 아실결합에 의한 아미노산의 결합 으로 충전된다. - 아미노아실 tRNA 합성효소는 두 단계를 거쳐 tRNA를 충전시킴 - 비충전 tRNA (uncharged tRNA) - 충전 tRNA (charged tRNA) # 아미노아실 tRNA 합성효소는 고유한 자신의 tRNA에 대해 독특한 구조적 특징을 인식한다. # 아미노아실 tRNA의 형성은 아주 정교하게 이루어진다. 어떤 아미노아실 tRNA 합성효소 는 tRNA 충전 시에 높은 정확도를 위해 교정포켓을 사용한다. Cys Cys # 리보솜은 바르게 충전된 tRNA와 잘못 충전된 tRNA를 구분하지 못한다. 리보솜 # 리보솜은 단백질 합성을 지휘하는 거대분자 기구다. - 속도비교: DNA (200-1000 뉴클레오티드/초), RNA (50-100 뉴클레오티드/초), 단백질 ( 원핵세포: 20개 아미노산/초, 진핵세포: 2-4개 아미노산/초) # 리보솜은 큰 소단위와 작은 소단위로 구성된다. - 큰 소단위는 펩티딜 전이효소중심을 가지 고 이곳에서 펩티드 결합이 일어남. - 작은 소단위는 해독중 심을 가지고 있어서 충전된 tRNA가 mRNA의 코돈을 읽고 해독한다. # 큰 소단위와 작은 소단위는 번역의 각 회로에서 결합과 해리를 반복한다. - 리보솜 회로 (ribosome cycle) # 새로운 아미노산은 성장하는 폴리펩티드의 카르복시 말단에 부가된다. # 펩티드결합은 성장 중인 폴리펩티드 사슬이 하나의 tRNA에서 부터 다른 tRNA로 전달되면서 일어난다. - 펩티딜-tRNA에서 아미노아실-tRNA로 폴리펩티드 사슬이 전달될 때 새롭게 형성된 펩티드 결합을 펩티딜 전이효소반응 (peptidyl tansferase reaction)이라 한다. # 리보솜은 세 곳의 tRNA 결합자리를 가지고 있다. - A 자리: 아미노아실-tRNA의 결합자리 - P 자리: 펩티딜-tRNA의 결합자리 - E 자리: 성장 폴리펩티드로부터 방출된 tRNA와 결합하는 부위 번역의 개시 # 성공적인 번역 개시를 위한 세 가지 사건 - 리보솜이 mRNA로 이동해야 함 - 충전된 개시 tRNA가 리보솜 P자리에 위치해야 함 - 리보솜이 mRNA에 개시코돈 위에 정확하게 위치해야 함 # 원핵생물의 mRNA는 먼저 리보솜의 작은 소단위에 있는 rRNA와 염기쌍을 형성한다. # 변형된 메티오닌으로 충전된 특이한 tRNA가 작은 소단위에 직접 결합한다. # 세 개의 개시인자가 mRNA와 개시 tRNA를 포함하는 개시복합체의 조립을 지휘한다. - 번역개시인자: IF1,2,3 - IF1: 작은 소단위의 A자리가 될 부분 에 tRNA가 결합하는 것을 방해한다. - IF2: IF1, 개시 tRNA와 상호 작용하 여 개시 tRNA가 리보솜의 작은 소단 위에 결합하도롣 한다. - IF3: 작은 소단위에 결합하여 큰 소단 위가 결합하는 것을 막는다. # 진핵생물의 리보솜은 mRNA의 5’캡에 결합한다(cf. 원핵세포 RBS) - 작은 소단위에 결합하는 개시 tRNA 는 항상 mRNA보다 먼저 결합한다. - mRNA를 인식하는 보조인자 (eIF4) 를 가진다. - 개시 tRNA와 결합한 리보솜은 개시 코돈을 찾기 위해 mRNA의 5’말단 의 하류를 스캐닝한다. - 개시코돈과 결합한 개시 tRNA에 리보솜 큰 소단위가 결합한다. 번역의 신장 # 세가지 주요 사건 - A자리에 있는 코돈에 알맞은 아미노아실-tRNA가 A자리로 들어온다. - A자리에 있는 아미노아실-tRNA와 P자리에 있는 펩티딜-tRNA 사이에 펩티드결합이 일어난 다. - A자리에 있는 펩티딜-tRNA와 이에 결합한 코돈이 P자리로 전좌(translocation) 한다. # 번역의 신장에 관여하는 신장인자 - EF-Tu - EF-G # 신장인자 EF-Tu가 아미노아실-tRNA를 A자리로 전달 한다. - 아미노아실-tRNA 자체는 리보솜에 직접 결합할 수 없기 때문에 신장인자에 의해 호송된다. - 인지결합중심(fator binding center): GTPase 활성을 촉 발시켜주는 큰 소단위체의 영역 # 리보솜은 틀린 아미노아실-tRNA를 걸러내기 위해 여러 가지 기작을 사용한다. - 번역에서 에러가 날 확률: 1/1000 – 1/10000 - 적응(accommodation) # 펩티드 결합의 형성과 신장인자 EF-G는 tRNA와 mRNA의 전좌를 촉발한다. - EF-G는 A자리에 결합한 tRNA를 이동시킴으로써 전좌를 촉발한다. # EF-Tu-GDP와 EF-G-GDP는 새로운 신장회로에 들어가기 전에 GDP를 GTP로 교환해야 한다. - 펩티드 결합이 한번 일어날 때마다 두 분자의 GTP와 한분자의 ATP를 소비한다. 번역의 종결 # 종결코돈에 응답하여 방출인자 (release fator, RF)가 번역을 종결한다. - 두 가지 형태의 방출인자: Ⅰ(원핵세포의 경우, RF1: UAG인식,RF2: UGA인식; 진핵세포 의 경우, eRF1), Ⅱ(원핵세포의 경우, RF3; 진핵세포의 경우, eRF3) # Ⅰ형 방출인자는 종결코돈을 인식하고 P자리에서 tRNA로부터 펩티드 사슬의 가수분해를 촉발한다. - Ⅰ형 방출인자는 GGQ(글리신-글리신 -글루타민) 잔기가 필수적이다. # Ⅱ 형 방출인자는 Ⅰ형 방출인자를 리 보솜으로부터 방출되도록 자극한다. # 리보솜 재사용인자(ribosome recycling factor, RRF)는 tRNA를 모방한다. # 유전 암호의 규칙: 돌연변이에 해로운 영향을 최소화하는 방식으로 암호가 진화됨 1.코돈의 두번째 염기가 피리미딘인 경 우, 소수성 아미노산을 지정하는 반면 퓨린을 가지면 극성 아미노산에 해당 된다. 이는 가장 흔한 돌연변이인 염 기전이에 대해 보호받는다. 2. 코돈의 세번째 염기가 바뀌는 돌연변 이는 흔하게 대수롭지 않은 결과를 보 인다.