ביוכימיה/תהליך התרגום

תרגום

חשיבותו של תהליך התרגום

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

מולקולות ה- RNA המשתתפות בתהליך התרגום (מבנה ותפקוד)

mRNA - רנ"א שליח

מבנה משתנה : מולקולה חד גדילית לנראית בעלת אורכים משתנים (האורך תלוי באורכו של הגן ממנו סונתזה המולקולה).
תפקיד : להעביר את המידע הגנטי מהגרעין לריבוזום.

rRNA - RNA ריבוזומלי

מבנה קבוע: אוסף של מולקולות רבות, גדולות מאוד, המתקפלות למבנים תלת ממדים (נוצרים אזורים דו גדילים).
rRNA הוא מרכיב מרכזי במבנה הריבוזום (כ-1/3 חלבון וכ-2/3 רנ"א).

tRNA - רנ"א מסיע/מוביל/מעביר

תפקיד : העברת המידע מהרנ"א ליצירת חלבון.
מבנה קבוע: הקטן מבין מולקולות הרנ"א (73-93 בסיסים). בעלת מבנים מרחבים מפותלים עם אזורים דו גדילים.

שני אזורים חשובים ב-tRNA

tRNA

1. אנטי קודון - איזור הקושר את הקודון המתאים לרצף. באזור זה רצף בסיסים משלים לרצף הרנ"א שליח.
2. הזרוע המקבלת – בקצה '3 של המולקולה קשורה החומצה האמינית המתאימה לקודון. למשל, אם הקודון ברנ"א שליח הוא AUG, אז אנטיקודון (הרצף המשלים) הוא UAC. לכן, החומצה הנקשרת לזרוע תהיה מתיונין.

עיבוד

פרט להבדלים שצוינו, ישנו הבדל נוסף בין מולקולות הרנ"א : rRNA ו-tRNA עוברים תהליך עיבוד לאחר השעתוק הכולל :

• ביקוע – של השרשרת הנוקליאוטידית וחיבורה באופן שונה.
• הסרה או הוספה של נוקליאוטידים.
• קישור קבוצות כימיות שונות כמו SH, CH3 וכדומה.

שחבור

mRNA שעבר תהליך שחבור, קטן מאוד בגודלו

mRNA עובר עיבוד רק בתאים אאוקריוטים. לעיבוד שהוא עובר קוראים שחבור. בתהליך מוציאים אינטרונים (introns) ונשארים רק אקסונים (exons).

שחבור חלופי – אותה מולקולת רנ"א שליח יכולה לעבור תהליך שחבור בצורות שונות. כך, מתאפשר סינתזה של רצפים שונים מאותו גן (מאותו רנ"א שליח נוצרים חלבונים שונים).

אינטרונים (introns) - מקטעים שאינם מקודדים לחלבון או רנ"א פעיל (מעין מקטעי בקרה).

הצופן הגנטי

קיומן של 64 מולקולות tRNA שונות מבטיח סינתזת חלבון מדויקת מבחינת רצף החומצה האמינית. הספציפיות שבין ה-tRNA לקודון מבטיח דיוק רב ככל האפשר.

האנטיקודונים

ישנם 64 קודונים ו-20 חומצות אמינו שונות, כך שקורה שעבור אותה חומצה אמינית ישנם כמה קודונים המקודדים.
הערה חשובה: אמנם ישנן כמה אפשרויות לקבל ח"א אחת(ע"י קודונים שונים), אך כל קודון מקודד לח"א אחת בלבד! כלומר לא יתכן מצב בו קודון מסויים יתורגם לשתי ח"א שונות.

שלבי תהליך התרגום

שלב האקטיבציה - הפעלה

שלב ההכנה של מולקולת ה-tRNA לקראת תהליך התרגום. בשלב זה מולקולת tRNA קושרת את החומצה האמינית המתאימה בקשר אסטרי לקשר '3 של השרשרת.

שלב האלונגציה – הארכת השרשרת החלבונית

שלב האלונגציה

1. ניתוק 2 תת-היחידות של הריבוזום.
2. קישור רנ"א שליח לתת היחידה הקטנה.
3. קישור tRNA – מתיונין (Met) לקודון AUG.
4. תזוזת Met - tRNA בעמדה אחת.
5. קישור AA2- tRNA בעמדה הפנויה.
6. אנזים פפטידיל טרנספראז - יוצר קשר פפטידי בין Met-AA2.
7. ניתוק tRNA מ-Met.
8. שחרור tRNA הריבוזום.

שלבים אלה (4-8) מתרחש מספר פעמים כמספר החומצות האמינו בחלבון.

השלבים לעיל הם דוגמא בלבד וכמובן שלא מתייחסים רק לח"א מתיונין!

שלב הטרמינציה –סיום השרשרת החלבונית

הגעה לקודון STOP מובילה לשינוי פעילות של האנזים פפטידיל טרנספראז. כעת, הוא אחראי לשבירת הקשר בין ה-tRNA האחרונה לפוליפפטיד (שרשרת חומצות האמינו), כך שמתנתקת השרשרת הפוליפפטידית.

עיבוד חלבון (Processing) - שינויים במבנה מולקולת החלבון כתנאי להפעלתה הביולוגית

לאחר התרגום בריבוזום מתרחשים תהליכים לשינוי מבנה החלבון והתאמתו לפעילות. תהליך העיבוד מתרחש ברובו ברטיקולם האנדופלסמי (בקיצור : ER) ובחלקו במערכת ג'ולג'י.

תהליך העיבוד חיוני לפעילות החלבון וכולל

• יצרת קשרי S-S.
• ביקוע.
• הסרה של חומצות אמינו.
• קישור קבוצות כימיות – קישור SH, סוכרים שונים, שומנים שונים ועוד.
• חיבור קבוצת פרוסטטיות.

הערות

• לחיידקים אין תהליך עיבוד.
• בבגרות כאשר שואלים : איזה תהליך עברה המולקולה? והתשובה היא עיבוד, צריך לפרט מה. למשל : גליצרול שעבר עיבוד ועתה גליקוליפיד עבר תהליך עיבוד במהלכו נקשר אליו קבוצת סוכרים.

מסגרת הקריאה של החלבון

לאחר קביעת הרצף בשיטת סנגר בודקים את מהותו.

עבור כל רצף שמתקבל ישנם 3 אפשרויות של מסגרות קריאה, למשל, עבור הרצף

5' UGAGGCUAUGUUA3'

האפשרויות הן :

• 5' UGAGGCUAUGUUA3'
• 5' UGCGGCUAUGUUA3'
• 5' UGCGGCUAUGUUA3'

כלומר, על פי הקוד הגנטי ניתן לגלות 3 אפשרויות לרצף חומצות האמינו:

• 5'stop - Gly - Tyr - Val3'.
• 5'Ala - Ala - Met - Leu 3'.
• 5'Arg - Leu - Cys3'.

סוגים של מסגרות קריאה

מסגרת קריאה פתוחה – רק כשהגן מבני (הרצף מקודד לחלבון). תראה כך : 5'AUG……STOP codon 3'.

• בין AUG לקודון STOP יש אלפי קודונים נוספים שאף אחד מהם אינו מקודד לקודון STOP.
• תמיד השרשרת מתחילה בחומצה אמינית Met ומסתיימת בקודון STOP.

מסגרת קריאה סגורה – מסגרות קריאה שיכלו קודוני STOP .

דוגמא (נלקחה מויקיפדיה)

1. UCU AAA GGU CCA
2. ‏ CUA AAG GUC
3. ‏ UAA AGG UCA

• שתי המסגרות הראשונות מקודדות לחלבון והן נחשבות מסגרות קריאה פתוחות.
• במסגרת הקריאה השלישית ישנו קודון פסק UAA כך שלא ניתן ליצור חלבון והמסגרת אינה פתוחה.