Рибосомы и биосинтез белка

1.

РИБОСОМЫ
И БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.

2.

РАЗНООБРАЗИЕ И КОЛИЧЕСТВО БЕЛКОВ В КЛЕТКЕ
Разнообразие белков в клетках человека:
Ensembl (выпуск 85):
Gencode (выпуск 32):
UniProtKB/Swiss-Prot (выпуск от 3 марта 2020 года):
94331
100297
74811
Количество белков в клетках различных организмов:
Вид
Количество белков на клетку Объем клетки, мкм3
Mycoplasma pneumoniae
0,05 106
0,015
Escherichia coli
2,36 106
0,86
Bacillus subtilis
1,3-2,3 106
0,62-1,13
Staphylococcus aureus
0,26-0,35 106
0,23-0,33
Saccharomyces cerevisiae
47-60,3 106
30-100
Mus musculus
3 109
2000
Homo sapiens
0,95-2,3 109
2000-4000
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

3.

РАЗНООБРАЗИЕ И КОЛИЧЕСТВО БЕЛКОВ В КЛЕТКЕ
Homo sapiens
Количество белков
Количество белков
Saccharomyces cerevisiae
Время полураспада, часы
Время полураспада, часы
Скорость распада белков у разных эукариот
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

4.

СТРУКТУРА МОЛЕКУЛ мРНК
мРНК
5’-
3’UTR
ORF
5’UTR
AUG
UAG
-3’
поли-А
5’-кэп
H2N- Met
-COOH
белок
UTR
ORF
AUG
UAG
– нетранслируемый регион (от англ. untranslated region)
– открытая рамка считывания (от англ. open reading frame)
– стартовый кодон трансляции
– один из стоп-кодонов трансляции (наравне со стоп-кодонами UAA и UGA)
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

5.

КОЭФФИЦИЕНТ СЕДИМЕНТАЦИИ
Седиментация наноразмерных биологических частиц
Седимента́ция (осаждение) – оседание частиц дисперсной фазы в жидкости или
газе под действием гравитационного поля или центробежных сил. Скорость
седиментации зависит от массы, размера, формы и плотности вещества частицы,
вязкости и плотности среды, а также от ускорения, силы тяжести и действующих
на частицы центробежных сил.
Све́дберг – внесистемная единица измерения коэффициента седиментации,
который определяется как отношение скорости осаждения частиц, взвешенных в
воде, к центробежному ускорению в центрифугах и ультрацентрифугах.
Сведберг имеет размерность времени и численно равен 10−13 с. Традиционно
используется в седиментационном анализе при измерении коэффициента
седиментации наноразмерных частиц (1-100 нм) вирусов, органелл клеток,
макромолекул белков, полимеров, нуклеиновых кислот. Принятое международное
сокращённое обозначение этой единицы – S, русское – Св.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

6.

РИБОСОМЫ
Схема строения прокариотических и эукариотических рибосом
70S
MW 2,5 МДа
50S
30S
MW 1,6 МДа
5S рРНК 23S рРНК
120 н.
Рибосомы прокариот:
средний диаметр – 25 нм
средняя масса – 2,5 мДа
Рибосомы эукариот:
средний диаметр – 30 нм
средняя масса – 4 мДа
2900 н.
MW 0,9 МДа
16S рРНК
1540 н.
80S
MW 4,2 МДа
40S
60S
MW 1,4 МДа
MW 2,8 МДа
5S рРНК 28S рРНК 5,8S рРНК
120 н.
160 н.
18S рРНК
1900 н.
4700 н.
Прокариотические рибосомы
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.
Эукариотические рибосомы

7.

СИНТЕЗ БЕЛКА (ТРАНСЛЯЦИЯ)
Стадии инициации
Факторы инициации у прокариот:
pIF-1, pIF-2, pIF-3
Факторы инициации у архей:
aIF1, aIF2, aIF5, aIF6
Факторы инициации у эукариот:
eIF2, eIF3, eIF1, eIF1A, eIF4E, eIF4A,
eIF4G, eIF4F, eIF4B, eIF4H, eIF5, eIF5B,
eIF2B, DHX29, Ded1, eIF6, p97, PABP
Модель канонического пути
инициации трансляции у эукариот
(источник: Jackson R. J., Hellen C. U., Pestova T. V.
The mechanism of eukaryotic translation initiation and
principles of its regulation. // Nature Reviews.
Molecular Cell Biology 2010 Feb;11(2):113-27)
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

8.

СИНТЕЗ БЕЛКА (ТРАНСЛЯЦИЯ)
Формирование активных сайтов рибосомы
P-центр
A-центр
60S
E-центр
Центр
связывания
мРНК
40S
A-центр
P-центр
E-центр
Синтезируемый
белок
60S
Центр
связывания
мРНК
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.
40S

9.

СИНТЕЗ БЕЛКА (ТРАНСЛЯЦИЯ)
Стадии элонгации
Этап 1:
связывание
1
Этап 2:
транспептидация
Этап 3:
транслокация
2
3
4
5
6
Обозначения:
1 – растущая полипептидная цепь
2 – новая аминоацил-тРНК
3 – уходящая тРНК
4 – Е-центр
5 – Р-центр
6 – А-центр
Факторы элонгации у прокариот:
EF-Tu, EF-Ts, EF-G
Факторы элонгации у архей:
aEF-1, aEF-2
Факторы элонгации у эукариот:
eEF-1, eEF2
Скорость трансляции:
у прокариот – до 10-21 аминокислот в секунду;
у эукариот – до 3-10 (5,6 в среднем) аминокислот в секунду.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.

10.

СИНТЕЗ БЕЛКА (ТРАНСЛЯЦИЯ)
Полирибосомы
Схема строения
мРНК
Электронная микрофотография
eIF4G
кэп
eIF4E
стопстартовый
кодон
кодон
белок, связывающий
поли-А хвост
100 нм
полипептидная
цепь
100 нм
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций, 2018/2019 учебный год.