Translatsioon

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib geneetika mõistest; matemaatika mõiste kohta vaata Rööplüke; mehaanika mõiste kohta vaata artiklit Kulgliikumine.

Translatsioon on protsess, mille käigus sünteesitakse aminohapetest polüpeptiidahel. Translatsioon on peamine osa valgusünteesist.

Translatsiooni viib läbi ribosoomi kompleks, mille hulka kuuluvad:

  • 30S alaühik (eukarüootidel 40S) ja 50S alaühik (eukarüootidel 60S) või vastavalt väike ning suur alaühik;
  • mRNA, mis määrab ära aminohapete järjestuse;
  • initsiaator-tRNA;
  • vastavalt faasile initsiatsiooni- või elongatsioonifaktorid.

Translatsioon jaguneb kolmeks faasiks: initsiatsioon, elongatsioon ja terminatsioon. Initsiatsiooni käigus moodustub funktsionaalne ribosoom, mis on võimeline translatsiooni läbi viima. Elongatsioonil toimub aminohapete lisamine peptiidahelasse. Terminatsioonil vabaneb sünteesitud valk ribosoomist.

Sõna "translatsioon" on mugandatud inglis- või prantsuskeelsest sõnast translation, mis on tuletatud ladina sõnast translatio 'ülekandmine'.

Ribosoom[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Ribosoom

Translatsiooni viivad läbi ribosoomid. Ribosoom on RNA ja valgu kompleks, mis esineb kõikides organismides. Ribosoomid erinevates domeenides on oma funktsioonilt analoogsed, kuid erinevad nii suuruse, struktuuri kui ka sünteesikiiruse poolest. Prokarüootide ribosoomid sisaldavad 65% ribosoom-RNAd (rRNA) ning 35% valku, eukarüootide puhul on rRNA ning valgu suhe ligilähedane 1-le. Eukarüootide puhul on valkude süntees aeglasem kui prokarüootides, sest esinevad täiendavad mehhanismid, mis kontrollivad koodon-antikoodon vastavust (seda funktsiooni teatakse ka proofreadingu nime all). Ribosoomi alaühikute kokkupanemine toimub eukarüootides kindlates tuuma piirkondades ning prokarüootides nukleoidses piirkonnas

Geneetiline kood[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Geneetiline kood
Aminoatsüül-tRNA on RNA molekul, millel on kindel koodon ning tema küljes sellele koodonile vastav aminohape

Valgul on mitu struktuurset tasandit. Primaarne, sekundaarne, tertsiaarne ja kvaternaarne struktuur.

  • Primaarne struktuur on valgu aminohappeline järjestus, mille määrab ära mRNA ahel.
  • Sekundaarne struktuur on aminohappejääkide stabiilne kolmemõõtmeline struktuur. Esinevad α-heeliksina või β-lehena.
  • Tertsiaarne struktuur on valgu kolmemõõtmeline struktuur.
  • Kvaternaarne struktuur on kahe või enama alaühiku asend ruumis.

Translatsiooni käigus sünteesitakse valgu primaarne struktuur, mille järjestuse määrab mRNA nukleotiidne järjestus. Igale aminohappele vastab kolmenukleotiidne koodon (paljudel aminohapetel on mitu neile vastavat koodonit), seda nimetataksegi geneetiliseks koodiks. Igal aminohappel on temale vastava koodoniga tRNA (mitme koodoni esinemisel on mitu tRNAd). Kõik organismid ei sünteesi kõiki tRNA-sid, vaid ainult neid, mida neil vaja läheb. Geneetiline kood ei ole ühene kõikide organismide jaoks, samas on olemas konstantsed koodonid, nagu näiteks stoppkoodonid, mis on samad kõigi elusorganismide puhul[1].

Prokarüootne translatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Valgusüntees prokarüootides
Prokarüootse translatsiooni initsiatsioon

Initsiatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Initsiatsiooni käigus moodustub vastavatest ribosoomi alaühikutest, initsiaator-tRNAst ja mRNA-st ribosoomi 70S kompleks. Funktsioneeriva kompleksi moodustumiseks on vajalikud nn. initsiatsioonifaktorid (IF-1, IF-2, IF-3). Initsiatsiooni alustab mRNA seondumine 30S alaühikuga, alaühik seondub mRNA puriinirikka piirkonna külge, mis asetseb enne AUG startkoodonit. Seda piirkonda nimetatakse Shine Dalgarno järjestuseks ning see on komplementaarne 30S alaühikus asuva rRNA järjestusega. Järgmisena katalüüsib IF-2 initsiaator-tRNA seondumist ribosoomi P-saiti. Peale seda toimub 30S ja 50S alaühikute ühinemine, mille käigus eemaldub IF-2 initsiaator-tRNA küljest, kasutades GTP energiat. Kui see protsess on lõppenud, on moodustunud funktsioneeriv 70S ribosoomi kompleks.[2]

Elongatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Elongatsiooni käigus toimub aminohapete liitmine peptiidahelasse. Selleks, et elongatsioon saaks toimida, on vajalik aminoatsüül-tRNAde kättesaadavus ning elongatsioonifaktorid (EF-Tu, EF-Ts, EF-G). Elongatsiooni alguses on A- ja E-sait tühi, P-saidis on initsiaator-tRNA. Elongatsioonil seonduvad aminoatsüül-tRNAd ribosoomi A-saiti, seda katalüüsib EF-Tu, mis on koodonspetsiifiline. Õige aminoatsüül-tRNA seondumisel sünteesitakse peptiidside ribosoomi P-saidis asuva aminohappe ning A-saidis asuva aminohappe vahel. Selle tulemusel jääb P-saiti deatsüül-tRNA ning A-saidis on peptiidahel, mis on seotud tRNA-ga. Peale seda liigub nüüd juba deatsüül-tRNA P-saidist E-saiti, kust ta vabaneb ribosoomist ning A-saiti saab seonduda uus aminoatsüül-tRNA. Seda liikumist katalüüsib EF-G. See protsess jätkub, kuni A-saiti satub stoppkoodon.[3]

Terminatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Stoppkoodoni (UGA, UAG ja UAA) esinemisel ribosoomi A-saidis ühineb sinna vabanemisfaktor. Vabanemisfaktorid (RF–Release Factor) on valgud, mis katalüüsivad peptiidahela vabanemist ribosoomist. Nad jagunevad kahte klassi: klass 1 (RF1, RF2) ja klass 2 (RF3). Esimese klassi vabanemisfaktorid osalevad terminatsioonis ning teise klassi vabanemisfaktorid osalevad ribosoomi taaskasutamisel. RF1 tunneb ära UAG koodonit ja RF2 tunneb ära UGA koodonit, mõlemad tunnevad ära UAA koodonit. Vabanemisfaktor (RF1;RF2) seondub A-saiti, kus nende valguline antikoodoni piirkond interakteerub mRNA koodoni piirkonnaga. Vabanemisfaktori õnnestunud seondumisel katalüüsib ta peptiidahela vabanemist ribosoomist.

Ribosoomi taaskasutamine[muuda | muuda lähteteksti]

Selleks, et ribosoom saaks uuesti sünteesima hakata, peab ta uuesti kaheks alaühikuks jagunema. Tema A-saidist tuleb eemaldada vabanemisfaktor, mis katalüüsis peptiidahela vabanemist ribosoomist, ning P-saidist deatsüül-tRNA, mille küljest vabastati peptiidahel. Seda protsess nimetatakse ribosoomi taaskasutamiseks (recycling). Kõigepealt seondub ribosoomiga RF3, mis GTP energiat kasutades vabastab vabanemisfaktori ribosoomi A-saidist. Peale seda seondub ribosoomiga RRF valk (RRF – Ribosome Recycling Factor), mis koos EF-G-ga vabastab mRNA ja deatsüül-tRNA ribosoomist ning eraldab 30S ja 50S alaühikud üksteisest.[4]

Eukarüootne translatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Eukarüootse translatsiooni initsiatsioon

Initsiatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Jaguneb kaheks: otsast sõltuvaks ning otsast mittesõltuvaks.

Otsast sõltuv initsiatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Initsiatsiooniks vajalike initsiatsioonifaktorite arv eukarüootidel on palju suurem kui prokarüootidel. Tähtsad on ka faktorite omavahelised interaktsioonid. Eukarüootsed initsiatsioonifaktorid on: eIF1, eIF2, eIF3, eIF4, eIF5 ja eIF6. eIF1 ja eIF3 takistavad väikese alaühiku ühinemist suure alaühikuga ning on seotud 40S alaühikuga. eIF2 on sarnane prokarüootse IF2-ga, ta osaleb initsiaator-tRNA sidumisel 40S alaühiku P-saiti ning GTP energiat kasutades dissotseerub koos eIF1 ja eIF3-ga, et alaühikud saaksid ühineda. eIF4 on RNA helikaas, mis vähendab mRNA sekundaarstruktuure, et väiksel alaühikul oleks võimalik seonduda. eIF5 on kofaktor alaühikute ühinemisel. eIF6, nagu eIF3, takistab alaühikute ühinemist, kuid seondub 60S külge.

mRNA 5’otsas on seondumiskohad, kuhu vastavate valguliste faktorite olemasolul seondub 40S alaühik. Kuna mRNA seondumine võtab aega, on 40S seotud eIF-3ga, mis takistab 60S alaühiku ühinemist 40S-ga. Järgmisena seondub väikse alaühikuga initsiaator-tRNA, mille ühinemine on sarnane prokarüootsete organismidega, ainult katalüüsi viib läbi eIF-2. Peale seda hakkab kogu kompleks liikuma mööda mRNA-d, otsides startkoodonit. Startkoodoni leidmisel seonduvad 40S ning 60S alaühikud, moodustades 80S kompleksi.[5]

Otsast mittesõltuv initsiatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Otsast mittesõltuv initsiatsioon ei vaja kindlat regiooni mRNA-s, et seondumine väikese alaühikuga oleks võimalik. On vajalik, kui rakk peab sünteesima teatud valke mittesobilikes tingimustes.

Elongatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Protsess on sarnane prokarüootsete organismide omaga, kuid on aeglasem tänu kontrollmehhanismidele. Eukarüootides ei ole võimalik translatsiooni enne alustada, kui mRNA modifikatsioon on lõpuni viidud. Eukarüootsete organismide elongatsioonifaktorid erinevad prokarüootsetest analoogidest. eEF-1 koosneb kahest järgnevast osast: α, mis on analoogne EF-Tu-ga ning βγ, mis on sarnane EF-Ts-ga. eEF-2 on analoogne prokarüootse EF-G-ga.

Terminatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Terminatsioon on väga sarnane prokarüootsete organismidega. 1. klassi vabastusfaktoreid on ainult üks, eRF1, mis tunneb ära kõiki kolme stoppkoodonit.

Antibiootikumide mõju[muuda | muuda lähteteksti]

Erinevad antibiootikumid on võimelised häirima või takistama translatsiooni.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Berg, J. M. et al. (2002). Biochemistry, 5th ed. New York: W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-3051-0
  2. Malys N, McCarthy JEG (2010). "Translation initiation: variations in the mechanism can be anticipated". Cellular and Molecular Life Sciences 68 (6): 991–1003. doi:10.1007/s00018-010-0588-z. PMID 21076851. 
  3. Structure fo the E. coli protein-coducting channel bound to at translating ribosome, K. Mitra, et al. Nature (2005), vol 438, p 318
  4. Hirokawa et al. (2006) "The Ribosome Recycling Step: Consensus or Controversy?". Trends in Biochemical Sciences Vol. 31(3), 143-149.
  5. Alberts, B. et al. (2002). Molecular Biology of the Cell, 4th ed. New York: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1

Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]

  • Singh, B. D. (2002). Fundamentals of Genetics, New Delhi, India: Kalyani Publishers. ISBN 81-7663-109-4