Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen DNA RNA Protein Biochemistry, kapitel 1 (delvis), kapitel 2 (ingående) samt kapitel 3 (delvis, kommer att behandlas mer) Transkription och translation Informationsflödet i cellen, från DNA över RNA till protein Från Nobels e-museum, www.nobel.se/medicine/educational/dna Jan-Olov Höög 1
Byggstenen i DNA och RNA - nukleotiden DNA A C G T RNA A C G U Baspar - Dinukleotid Baspar mellan kedjorna Dinukleotid inom kedjan Jan-Olov Höög 2
5 3 Den andra strängen är omvänt komplementär till den första Transkription (RNA-syntes) RNA-syntesen sker i cellkärnan med DNA som mall (templat). RNA-polymeras är det verksamma enzymet. Binder i promotorregionen av genen. RNA syntesen Jan-Olov Höög 3
RNA processning Polyadenylering l 5 -capping Splicing, dvs introner klipps bort Translationprocessen Initiering Elongering Terminering Jan-Olov Höög 4
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 Jan-Olov Höög 5
trna Peptiden växer från ribosomen Initiering Elongering Terminering Jan-Olov Höög 6
Peptidbindningen bildas Enzymatisk process Peptidyl transferas, ett av proteinerna i ribosomen mrna styr processen Jan-Olov Höög 7
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 i av vissa aminosyror, t ex hydroxylering och glykosylering Proteinproduktion Gen sekvens mrna Protein produkt Funktionell protein produkt Translationell kontroll Transkriptionell kontroll Post-translationell kontrol Jan-Olov Höög 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 p totalt sett är fler proteiner fibrösa än globulära, bästa exemplet är kollagen Jan-Olov Höög 9
Hemoglobin ett globulärt protein Kollagen ett fibröst protein Förekommer extracellulärt. Jan-Olov Höög 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 amino-syror, 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 11
De 20 aminosyrorna (2) Indelning efter egenskaper Den minsta aminosyran: Glycin Icke polära (hydrofoba) (aminoetansyra), sidokedjan är Polära (hydrofila) oladdade Negativa (sura) Positiva (basiska) endast H, vilket medför att C ej är kiral. Alla amminosyror är zwitterjoner vid fysiologiskt ph, så Även glycin. De 20 aminosyrorna (3) Jan-Olov Höög 12
Några mindre vanliga aminosyror Hydroxyprolin i kollagen Hydroxylysin i kollagen g-karboxyglutamat i bl a protrombin Fosfoserin kovalent modifiering beta-alanin ej i proteiner GABA (gamma-aminobutursyra), signalsubstans Allin finns i vitlök och spjälkas av enzymet allinas som ger en aktiv antibakteriell förening Slutligen selenocystein (inkorporeras via proteinsyntesen, benäms ibland som den 21:a aminosyran. Kodas av UGA) Peptidbindningen Kovalent bindning Dubbelbindningskaraktär, i ktä pga av 40% dubbelbindning Stelt peptidplan Början av peptiden N-terminal Slutet av peptiden C-terminal Jan-Olov Höög 13
Proteinstrukturer Primärstruktur - ordningen på aminosyrorna Sekundärstruktur - veckningen av proteinets ryggrad Tertiärstruktur den tre-dimensionella veckningen av en polypeptidkedja Kvartärstruktur - subenheternas interaktion i ett protein Krafter som håller samman ett protein Hydrofob interaktion Jonbindningar Vätebindningar Van der Waals krafter Disulfidbindningar d i Jan-Olov Höög 14
Disulfidbindningen - kovalent Två cystein-rester oxiderar och bildar en disulfidbindning. Bryts vid reduktion. Sekundärstruktur Inom sekundärstruktur kan tre olika sekundärstrukturselement urskiljas. All sekundärstruktur stabiliseras mha vätebindningar Jan-Olov Höög 15
Sekundärstrukturelement: alfa-helixen Sekundärstrukturelement: beta-flak Jan-Olov Höög 16
Sekundärstrukturelement: beta-böj 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. Jan-Olov Höög 17
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. Denaturering Nedbrytning av ett proteins Nedbrytning av ett proteins struktur, dvs alla icke kovalenta bindningar bryts Jan-Olov Höög 18