Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen

Transkript

1 Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen DNA RNA Protein Biochemistry, kapitel 1 5 samt kapitel Kapitel 2 5 samt berörs även i kommande föreläsningar. Transkription och translation Informationsflödet i cellen, från DNA över RNA till protein Från Nobels e-museum, Jan-Olov Höög 1

2 Byggstenen i DNA och RNA - nukleotiden DNA RNA A A adenin C C cytosin G G guanin T U tymin/uracil Baspar - Dinukleotid Baspar mellan kedjorna Dinukleotid inom kedjan Jan-Olov Höög 2

3 5 3 Den andra strängen är omvänt komplementär till den första Transkription (RNA-syntes) RNA-syntesen sker i cellkärnan med DNA som mall (templat). RNApolymeras är det verksamma enzymet. Binder i promotorregionen av genen. RNA syntesen Jan-Olov Höög 3

4 RNA processning Polyadenylering 5 -capping Splicing, dvs introner klipps bort Translationprocessen Initiering Elongering Terminering Peptiden/proteinet växer ut från ribosomen Jan-Olov Höög 4

5 Translationprocessens komponenter Ribosom, med lilla och stora subenheten inkl rrna (4 olika) och alla proteiner (ca 50) mrna Laddade trna OBS! Eukaryot och prokaryot ribosom skiljer sig åt 64 kodord Består av tripletter Degenererad, dvs vissa aminosyror motsvaras av flera kodord AUG (Met) är initieringskodon Koden är kommafri Tre stoppkodon Läsramen Viktigt att börja på rätt ställe eftersom kommafri avläsning Jan-Olov Höög 5

6 trna Peptidbindningen bildas Enzymatisk process Peptidyl transferas, ett av proteinerna i ribosomen Jan-Olov Höög 6

7 mrna styr processen Slutligen posttranslationel modifiering Processning av N-terminala metioninen Ev N-terminal blockering, t ex acetylering Ev C-terminal blockering, t ex amidering Procesning av signalpeptider, jfr insulin Processning av ev interna peptidbitar, jfr C-peptiden Modifiering av vissa aminosyror, t ex hydroxylering och glykosylering Jan-Olov Höög 7

8 Proteiner - Livets verktyg Biologiska makromolekyler uppbyggda av aminosyror Av grekiskan, proteuo vara den förste, användes första gången av Jöns Jacob Berzelius 1838 Varje individ bygger upp sina egna proteiner av aminosyror i cellen Proteiner > 51 aar eller > 6000 Da Proteintyper Globulära proteiner till antalet olika proteiner största gruppen, t ex alla enzymer är globulära Fibrösa proteiner totalt sett är fler proteiner fibrösa än globulära, bästa exemplet är kollagen Jan-Olov Höög 8

9 Hemoglobin ett globulärt protein Kollagen ett fibröst protein Förekommer extracellulärt. Jan-Olov Höög 9

10 Proteinfunktioner Enzymer - biologiska katalysatorer, drygt 3000 kända Transportproteiner - t ex hemoglobin Förrådsproteiner - t ex myoglobin Receptorproteiner - binder ligander (signalsubstanser) Strukturproteiner - t ex kollagen Rörelseproteiner - t ex myosin Försvarsproteiner - t ex antikropparna (IgG etc) Reglerande proteiner - t ex insulin Byggstenarna aminosyrorna (1) I proteiner finns det 20 vanligen förkommande aminosyror, dvs de som motsvaras av kodord i generna C i aminosyrorna är kiralt, dvs binder fyra olika grupper Endast L-aminosyror i mammala proteiner Jan-Olov Höög 10

11 Byggstenarna aminosyrorna (1) I proteiner finns det 20 vanligen förkommande aminosyror, dvs de som motsvaras av kodord i generna C i aminosyrorna är kiralt, dvs binder fyra olika grupper Endast L-aminosyror i mammala proteiner Aminosyrorna är zwitterjoner De 20 aminosyrorna (2) Indelning efter egenskaper Icke polära (hydrofoba) Polära (hydrofila) oladdade Negativa (sura) Positiva (basiska) Den minsta aminosyran: Glycin (aminoetansyra), sidokedjan är endast H, vilket medför att C ej är kiral. Alla amminosyror är zwitterjoner vid fysiologiskt ph. Jan-Olov Höög 11

12 De 20 aminosyrorna (3) Aminosyrorna, gruppering Jan-Olov Höög 12

13 Några mindre vanliga aminosyror Hydroxyprolin i kollagen Hydroxylysin i kollagen γ-karboxyglutamat i bl a protrombin Fosfoserin kovalent modifiering β-alanin ej i proteiner GABA (gamma-aminobutursyra), signalsubstans Selenocystein (inkorporeras via proteinsyntesen, benäms ibland som den 21:a aminosyran. Kodas av UGA) Pyrrolysin (kodas i vissa mikrober av UAG) Peptidbindningen Kovalent bindning Dubbelbindningskaraktär, pga av 40% dubbelbindning Stelt peptidplan Början av peptiden N-terminal Slutetavpeptiden C-terminal Jan-Olov Höög 13

14 Proteinstrukturer Primärstruktur - ordningen på aminosyrorna Sekundärstruktur - veckningen av proteinets ryggrad Tertiärstruktur den tre-dimensionella veckningen av en polypeptidkedja Kvartärstruktur - subenheternas interaktion i ett protein Sekundärstruktur Inom sekundärstruktur kan tre olika sekundärstrukturselement urskiljas (α-helixar, β- flak och böjar). All sekundärstruktur stabiliseras mha vätebindningar Jan-Olov Höög 14

15 Tertiärstruktur Tertiärstrukturen är hela proteinets/ subenhetens veckning. Stabiliseras av hydrofob interaktion, vätebindningar, jonbindningar, van der Waals krafter och disulfidbindningen. Alla dessa krafter mellan sidokedjorna i aminosyrorna. Kvartärstruktur Slutligen kvartärstruktur beskriver de olika subenheternas förhållande till varandra. Stabiliseras också av hydrofob interaktion, vätebindningar, jonbindningar, van der Waals krafter och disulfidbindningen. Igen krafter mellan sidokedjorna i aminosyrorna. Jan-Olov Höög 15

16 Denaturering Nedbrytning av ett proteins struktur, dvs alla icke kovalenta bindningar bryts Summering All information i DNA med nukleotiderna som byggstenar Transkriberas till RNA som processas Translateras till protein med aminosyrorna som byggstenar Proteinstrukturen är absolut för en korrekt funktion Gen sekvens mrna Protein produkt Funktionell protein produkt Jan-Olov Höög 16