Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen DNA RNA Protein Biochemistry, kapitel 1 5 samt kapitel 29 31. Kapitel 2 5 samt 29 31 berörs även i kommande föreläsningar. ph, kapitel 1, gås igenom i separata föreläsningar 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). RNApolymeras är det verksamma enzymet. Binder i promotorregionen av genen. RNA syntesen Jan-Olov Höög 3
RNA processning Polyadenylering 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 Peptidbindningen bildas Enzymatisk process Peptidyl transferas, ett av proteinerna i ribosomen Jan-Olov Höög 6
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 Proteinproduktion Polypeptid som veckas och ev modifieras till det funktionella proteinet Jan-Olov Höög 7
Proteiner - Livets verktyg Biologiska makromolekyler uppbyggda av aminosyror Av grekiskan, proteuo vara den förste, myntades av Jöns Jacob Berzelius 1838 Varje individ bygger upp sina egna proteiner av aminosyror i cellen Proteiner > 51 aar eller > 6000 Da Två 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
Hemoglobin ett globulärt protein Kollagen ett fibröst protein Förekommer extracellulärt. Jan-Olov Höög 9
Proteinfunktioner Enzymer - biologiska katalysatorer, drygt 3000 kända Transportproteiner - t ex hemoglobin Förrådsproteiner - t ex myoglobin Strukturproteiner - t ex kollagen Rörelseproteiner - t ex myosin Försvarsproteiner - t ex antikropparna (IgG etc) Signalproteiner - t ex insulin Receptorproteiner - (binder ligander) t ex insulinreceptorn 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
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, så Även glycin. De 20 aminosyrorna (3) Jan-Olov Höög 11
De 20 aminosyrorna (4) Några mindre vanliga aminosyror Selenocystein, den 21.a aminosyran, kodas av UGA Pyrrolysin (den 22.a as, ej i eukaryoter, kodas av UAG) Hydroxyprolin i kollagen Hydroxylysin i kollagen γ-karboxyglutamat i bl a protrombin Fosfoserin kovalent modifiering β-alanin ej i proteiner GABA (γ -aminobutursyra), signalsubstans Allin finns i vitlök och spjälkas av enzymet allinas som ger en aktiv antibakteriell förening Jan-Olov Höög 12
Peptidbindningen Kovalent bindning Dubbelbindningskaraktär, pga av 40% dubbelbindning Stelt peptidplan Början av peptiden N- terminal Slutet av peptiden C- terminal Proteinstrukturer Primärstruktur - ordningen på aminosyrorna Sekundärstruktur - veckningen av proteinets ryggrad Tertiärstruktur den tre-dimensionella veckningen av en polypeptidkedja Kvartärstruktur - subenheternas interaktion i ett protein Jan-Olov Höög 13
Krafter som håller samman ett protein Hydrofob interaktion Jonbindningar Vätebindningar Van der Waals krafter Disulfidbindningar Disulfidbindningen - kovalent Två cystein-rester oxiderar och bildar en disulfidbindning. Bryts vid reduktion. Jan-Olov Höög 14
Inom sekundärstruktur kan tre olika sekundärstrukturselement urskiljas. All sekundärstruktur stabiliseras mha vätebindningar Sekundärstruktur 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 15
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 struktur, dvs alla icke kovalenta bindningar bryts Jan-Olov Höög 16