Protein Sentezi

Protein Sentezi Protein sentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur

Protein sentezi için aminoasil-tRNA'ların hazırlanmasında, ya da sentez süresince ATP ve GTP hidrolizi ile yüksek miktarda enerji harcanır Ayrıca, hücreler ürettikleri enerjinin büyük kısmını protein sentezinde görev alan yapıları oluşturmakta kullanırlar

Bu sürecin genel hata oranı 10-4 civarındadır (her 10000 amino asitten bir hatalı yerleştirilir) Bazı antibiyotikler protein sentezine müdahale ederek etki gösterirler

Genetik bilgi akışında sıra protein sentezine geldiğinde mRNA’dan başka tRNA’da devreye girerek ribozomlarda protein sentezi gerçekleşir mRNA da yer alan kodonların taşıdığı genetik mesaj ribozomlarda adım adım deşifre edilerek uygun amino asitler tRNA vasıtasıyla ribozoma getirilir Hücre sitoplazmasında 20 çeşit aminoasit tRNA ların bağlanabilecekleri çeşitli bölgeler bulunur ve amino asitlerini bırakan tRNA’lar ribozomlardan ayrılırken polipeptid zinciri de sentezlenmiş olurlar tRNA’lar üzerinde yer alan nükleotitlere antikodon adı verilir Örneğin, UUU şeklinde olan bir mRNA zincirine uyan tRNA antikodonunun nükleotid sırası AAA şeklindedir UUU şeklinde bir kodona da Fenilalanin adlı aminoasitin şifresidir


tRNA Yapısı ve Fonksiyonu


tRNA yapısı
Transfer RNA (kısaca tRNA), translasyon sırasında protein sentezindeki ribozomal bölgedeki büyüyen polipeptid zincirine özel amino asitleri ekleyen küçük bir RNA zinciridir (74-93 nükleotid) Amino asit bağlanması için bölgesi ve tamamlayıcı baz çiftleşmesi ile mRNA üzerindeki üç-baz kodon alanına karşılık gelip antikodon olarak adlandırılan üç-baz alanı vardır Her tRNA molekül tipi sadece bir tip amino aside bağlanabilir fakat genetik kodun dejenere olması yüzünden - bu da, aynı amino asidi belirten çoklu kodonları içermesi anlamına gelir - farklı antikodonları oluşturan birçok tRNA tipi aynı amino asidi taşıyabilir

Transfer RNA, mRNA’daki kodon dizisini tanımaya aracılık eden, kodonun uygun amino aside translasyonuna izin veren ve Francis Crick tarafından hipotezi kurulan "adaptör" molekülüdür mRNA'da olduğu gibi tRNA da çekirdekte sentezlenir ve sitoplazmaya taşınır Yaklaşık 80 nükleotid uzunluğunda tek zincirli bir yapıdadır Farklı tRNA bölgeleri, hidrojen bağlarıyla birbirlerine bağlanmış haldedirler tRNA'nın 3' ucu ACC nükleotid dizisine sahiptir ve amino asitlerin bağlandığı bölgedir Antikodonlar 3'--->5' yönündedir mRNA'da kodonlar 5'--->3' yönündedir 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 Sebebi de, aynı antikodon bölgesine sahip olarak hazırlan tRNA'ların, verilen amino asitlere uyumlu olarak birden çok kodonu tanıma yeteneğinde oldukları gösterilmiştir Kodonların 3 pozisyonundaki baz ile onun antikodonundaki eşi olan 1 baz arasında standart olmayan bir baz eşleşmesi veya Wobble özelliği nedeniyle bir tRNA çok sayıda kodonu tanıyabilir Bu konuda en değişken tRNA, Wobble pozisyonunda inozin (I) bulunduran tRNA'lardır İnosin, bir guanin analoğu olup 2 karbon atomunda amino grubu taşımaz tRNA antikodonu Wobble pozisyonundaki inosin ile başarılı bir şekilde adenin, sitozin veya urasil ile eşleşebilir Örneğin, tRNA antikodonu CCI olan bir tRNA, GGU, GGC ve GGA şeklindeki mRNA kodonlarına uyup, glisin amino asidini protein sentezine katabilir


Aminoasil-tRNA Sentetaz


Aminoasil-tRNA Sentetaz

Aminoasil-tRNA yapısı
Kodon-Antikodon eşleşmesinden önce tRNA’nın doğru amino asidi taşıması gerekmektedir Her bir amino asidi tRNA’ya bağlayan 20 çeşit aminoasil-tRNA sentetaz enzimi vardır Bu enzimin aktif yüzeylerinden birine önce amino asidin bağlanması gerekir ATP, AMP’ye dönüşerek amino aside bağlanır ve aktive edilmiş amino asit 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-tRNA bağlanması
Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı, mRNA ile tRNA’lar arasındaki bağlantının kurulduğu organellerdir Büyük ve küçük alt birim olmak üzere sadece protein sentezinde birleşen iki kısımdan oluşur Protein ve ribosomal RNA’lardan (rRNA) meydana gelmiştir Ökaryotlarda alt birimler çekirdekçikte 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 Prokaryot ribozomları, antibiyotiklerden büyük ölçüde etkilenirler ve protein sentezi bu sayede durmuş olur

Polipeptid Yapımı
Protein yapımını (Translasyon) üç aşamaya ayırabiliriz Başlama (Initiation), uzama (Elongation) ve sonlanma (Termination) Bazı protein faktörleriyle birlikte mRNA, tRNA ve ribozomlar translasyon için gereklidir Enerji ise GTP (Guanosin trifosfat)’den sağlanır


Ribozom-mRNA birleşmesi ve tRNA oluşumu
__________________

Protein biyosentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur


Protein biyosentezi için aminoasil-tRNA’ların hazırlanmasında, ya da sentez süresince ATP ve GTP hidrolizi ile yüksek miktarda enerji harcanır Ayrıca, hücreler ürettikleri enerjinin büyük kısmını protein sentezinde görev alan yapıları oluşturmakta kullanırlar
Bu sürecin genel hata oranı 10-4 civarındadır (her 10000 amino asitten bir hatalı yerleştirilir) Bazı antibiyotikler protein sentezine müdahale ederek etki gösterirler

Genetik bilgi akışında sıra protein sentezine geldiğinde mesajcı RNA (mRNA)’dan başka taşıyıcı RNA (tRNA) da devreye girerek ribozomlarda protein sentezi gerçekleşir mRNA da yer alan kodonların taşıdığı genetik mesaj ribozomlarda adım adım deşifre edilerek uygun amino asitler tRNA vasıtasıyla ribozoma getirilir


Hücre sitoplazmasında 20 çeşit aminoasil-tRNA ların ribozomda bağlanabilecekleri çeşitli bölgeler bulunur ve amino asitlerini bırakan tRNA’lar ribozomlardan ayrılırken polipeptid zinciri de sentezlenmiş olurlar tRNA’lar üzerinde yer alan nükleotitlere antikodon adı verilir Örneğin, UUU şeklinde olan bir mRNA zincirine uyan tRNA antikodonunun nükleotid sırası AAA şeklindedir UUU şeklinde bir kodon da fenilalanin adlı aminoasitin şifresidir