Protein biyosentezi: Revizyonlar arasındaki fark

 

Taşıyıcı RNA, mRNA’daki kodon dizisini tanımaya aracılık eden, kodonun uygun amino aside translasyonuna izin veren ve [[Francis Crick]] tarafından hipotezi kurulan "adaptör" molekülüdür. Yaklaşık 80 nükleotid uzunluğunda tek zincirli bir yapıdadır. Farklı tRNA bölgeleri, hidrojen bağlarıyla birbirlerine bağlanmış haldedirler. tRNA'nın [[3' ucu]] CCA nükleotid dizisine sahiptir ve burası amino asitlerin bağlandığı bölgedir. Antikodonlar [[Doğrultu (moleküler biyoloji)|3'->5' yönünde]], mRNA'da kodonlar 5'->3' yönünde okunur. Örneğin, antikodon baz sırası 3'-AAG-5' ise, mRNA’daki kodon 5'-UUC-3' biçimindedir. mRNA’daki her bir amino asit kodonuna özgü bir tRNA olsaydı, 61 çeşit tRNA olması gerekirdi. Oysa tRNA çeşidi yaklaşık 45'tir. Bunun sebebinin, aynı antikodon bölgesine sahip olarak hazırlan tRNA'ların, verilen amino asitlere uyumlu olarak birden çok kodonu tanıma yeteneğinde olduğu gösterilmiştir. Kodonların 3. pozisyonundaki baz ile onun antikodonundaki eşi olan 1. baz arasında standart olmayan bir baz eşleşmesi veya "[[oynak baz çifti|oynaklık]]" özelliği nedeniyle bir tRNA çok sayıda kodonu tanıyabilir. Bu konuda en değişken tRNA, oynak pozisyonunda [[inosin]] (I) bulunduran tRNA'lardır. İnosin, 2. karbon atomunda amino grubu taşımayan bir [[guanin]] analoğudur. tRNA antikodonunun oynak pozisyonundaki inosin ile adenin, sitozin veya urasil ile eşleşebilir. Örneğin, tRNA antikodonu CCI olan bir tRNA, GGU, GGC ve GGA şeklindeki mRNA kodonlarına uyup, [[glisin]] amino asidini büyümekte olan protein zincirine katabilir.

== Aminoasit-tRNA Sentetaz ==

[[Dosya:Aminoaçil-tRNA Sentetaz.jpg|sol|thumb|Aminoasit-tRNA Sentetaz]]

[[Dosya:Aminoaçil-tRNA yapısı.jpg|sağ|thumb|Aminoasit-tRNA yapısı]]

Kodon-Antikodon eşleşmesinden önce tRNA’nın doğru amino asidi taşıması gerekmektedir. Her bir amino asidi tRNA’ya bağlayan 20 çeşit [[aminoasit-tRNA sentetaz]] enzimi vardır. Bu enzimin aktif yüzeylerinden birine önce amino asidin bağlanması gerekir. [[Adenozin trifosfat|ATP]], [[AMP]]’ye dönüşerek amino aside bağlanır ve aktive edilmiş amino asit kendine özgün enzime bağlanır. Daha sonra bu enzime ve amino aside özgü tRNA enzime bağlanır ve amino asitle tRNA arasında bir bağ oluşur. Bu sırada AMP de açığa çıkar. tRNA ile birleşen amino asit, enzimden serbest bırakılarak sitoplazmaya geçer.

 

== Ribozomlar ==

[[Ribozom]] protein sentezinin yapıldığı, mRNA ile tRNA’lar arasındaki bağlantının kurulduğu organeldir. Büyük ve küçük alt birim olmak üzere iki kısımdan oluşur, bunlar protein sentezi sirasında birleşirler. Ribozom, protein ve [[ribozomal RNA]]’lardan (rRNA) meydana gelmiştir. [[Ökaryot]]larda alt birimler [[çekirdekçik]]te sentezlenir. Her bir ribozomda üç bağlanma bölgesi vardır. Polipeptide eklenmek için bekleyen aminoasil-tRNA, A yüzeyinde beklerken, sentezlenen polipeptid P yüzeyinde durur. Yükünü boşaltan tRNA ise ribozomdan çıkmak için E yüzeyine geçer. Bu işlemlerin olabilmesi için mRNA kodonları ile tRNA antikodonları arasındaki eşleşmelerin uygun olarak gerçekleşmesi gerekir. [[Prokaryot]] ve [[ökaryot]] ribozomları arasında benzerliklerle birlikte bazı farklılıklar da vardır. Bakterilere karşı kullanılan antibiyotiklerin bazıları spesifik olarak prokaryot ribozomlarına etki ederek protein sentezini, ve dolayısıyla bakterinin büyümesini durdururlar.

 

 

== Polipeptid yapımı ==

Protein yapımı (Translasyon) üç aşamaya ayrılabilir: başlama, uzama ve sonlanma. Translasyon için mRNA, tRNA ve ribozomların yanı sıra bazı protein faktörleri de gereklidir. Enerji ise [[guanozin trifosfat]]’tan (GTP) sağlanır.

 

=== Protein sentezinin başlaması ===

[[Dosya:Ribozom-mRNA birleşmesi ve tRNA oluşumu.jpg|thumb|300px|Ribozom-mRNA birleşmesi ve tRNA oluşumu]]

DNA'yı kaynak olarak kullanan [[RNA polimeraz]] enzimi tarafından üretilen [[mRNA]] molekülü, IF proteinlerinin yardımıyla önce ribozomun küçük altbirimine bağlanır. Daha sonra mRNA [[5' ucu]]ndan okunmaya başlar. AUG kodonu protein sentezini başlatıcı kodondur. Bu kodona Met-tRNAi (bakterilerde fMet-tRNAf) molekülü bağlanır. Daha sonra ribozomun büyük alt birimi ile küçük alt birimi birleşir ve protein sentezi ilerler. Gerekli olan enerji GTP’den sağlanır. Başlatıcı kodona uyan tRNA, ribozomun P bölgesine yerleşerek A bölgesine kodona uygun yeni bir [[aminoasil-tRNA]] gelmesi beklenir.

 

=== Uzama ===

[[Dosya:Polipeptid uzaması.jpg|thumb|300px|Polipeptid uzaması]]

Ribozomun A yüzeyine uygun antikodona sahip tRNA gelir ve [[hidrojen bağı|hidrojen bağlarıyla]] kodona bağlanır. Bu sırada 2 molekül GTP harcanır. İkinci basamakta P yüzeyde bulunan polipeptid, A yüzeyine gelen amino asit ile birleşecek biçimde ortama aktarılır. Ribozom, mRNA üzerinde 3' yönüne doğru hareket ederek A yüzeyinde bulunan tRNA ile birlikte polipeptidi P yüzeyine aktarır. P yüzeyinde bulunan tRNA ise E yüzeyine geçerek ribozomdan uzaklaştırılır. Enerji GTP’den sağlanır. Ribozom, mRNA üzerinde [[Doğrultu (moleküler biyoloji)|5'->3' yönünde]] hareket eder. Okuma ise kodon seviyesinde gerçekleşir.

 

=== Sonlanma ===

[[Dosya:Polipeptidin serbest kalması.jpg|thumb|300px|Polipeptidin serbest kalması]]

Uzama, mRNA üzerinde durma kodonlarına kadar devam eder. A yüzeyine serbest bırakıcı faktörler geldiğinde okuma sonlanır. Bu faktörlerin A yüzeyine gelebilmesi için mRNA’daki kodonun UAG, UAA veya UGA şeklinde olması gerekir. Hidroliz enzimleri yardımıyla P yüzeyinde bulunan polipeptit serbestbırakılır. Böylece protein sentezi sonlanmış olur.

 

== Transkripsiyon ==

{{Ana|Transkripsiyon (genetik)||Transkripsiyon}}

Polimeraz sonlanma (termination) aşamasına geldiğinde, RNA polimeraz, DNA ve yeni sentezienmiş RNA birbirlerinden ayrılırlar. Prokaryotlardaki süreçten farklı olarak ökaryotlarda yeni sentezlenen [[mRNA]]'nın [[sitoplazma]] ve [[endoplazmik retikulum]] dahil birçok hücre bölgesine ulaşması için değişikliğe uğraması gerekmektedir. Yıkılmasını önlemek için mRNA'ya [[5' başlığı]] eklenir. Kalıp olmak ve daha sonra işlenmesini sağlamak için 3' ucuna bir [[poli-A kuyruğu]] eklenir. Ökaryotlardaki hayati önem taşıyan [[uçbirleştirme (genetik)|uçbirleştirme]] olayı bu aşamada gerçekleşmektedir.

 

== Poliribozomlar ==

[[Dosya:Poliribozom.jpg|sol|thumb|300px|Poliribozom]]

Aynı zaman diliminde birçok ribozomun tek bir mRNA’yı okuması, aynı proteinden birçok örneğin yapılmasını sağlar. Bir ribozom mRNA üzerinde ilerlerken, diğer ribozom da mRNA’nın 5' ucuna eklenip ilerlemeye devam eder. Böyle ribozom zincirleri poliribozomları oluştururlar. Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde bulunabilirler. Böylece kısa zamanda aynı proteinden çok sayıda sentezlenmiş olur. Proteinler sentezlendikten sonra işlevlerine göre değişik işlemlerden geçerek ait oldukları yerlere giderler.

[[Dosya:Sinyal Tanıma Tanecikleri.jpg|thumb|300px|Sinyal Tanıma Tanecikleri]]

Hücrede ribozomların bir kısmı sitoplazmada serbest halde bulunup sentezledikleri proteini sitoplazmaya verirken, bazı ribozomlar zar sistemlerine ([[endoplazmik retikulum]], [[Golgi aygıtı]], [[lizozom]]) bağlı halde bulunurlar. Ribozomların hepsinde protein sentezi sitoplazmada serbest haldeyken başlar. Sentez ilerlerken endoplazmik retikuluma (ER)’ye bağlanma gerçekleşir. Büyüyen polipeptid de [[sinyal peptid]] kısmı da (20 amino asit) sentezlenince sitoplazmada bulunan Sinyal Tanıma Tanecikleri (''Signal Recognition Particle'', SRP) ile birleşir. Protein sentezi ilerler ve polipeptid ER’ye bağlı kanallardan organelin boşluğuna bırakılır. Böylece sinyal, peptidler yardımıyla hedef proteinler istenen organele iletilmiş olur.

 

== Prokaryotik Ve Ökaryotik Hücrelerin Protein Sentezi Farkları ==

[[Dosya:Polipeptid.jpg|sol|thumb|Polipeptid]]

Ayrıca transkripsiyonun prokaryot canlılarda stoplazmada gerçekleşmesi, ökaryot canlılarda çekirdekte gerçekleşmesi de bir başka farklılıktır. Çünkü DNA ökaryotlarda çekirdekte, prokaryotlarda ise stoplazmada dağınık halde bulunur.

 

 

== Nokta mutasyonu ==