PROTEOSYNTÉZA A BIODEGRADACE

PROTEOSYNTÉZA

- klíčový proces, který rozhoduje o bytí či nebytí buňky a celých organismů

- složitý a energeticky náročný proces, na kterém se účastní:

1. mnohé buněčné organely

2. enzymy

3. bílkovinné faktory a další pomocné látky

ROZDĚLENÍ PROCESU

TRANSKRIPCE

- přepsání části informace o složení konkrétního proteinu z archivované kopie v DNA do pracovní kopie, kterou představuje m-RNA

DNA informace o složení proteinu m-RNA - translace se odehrává v jaderné oblasti

prokaryot a v jádře eukaryot

TRANSLACE

- překlad informace z pracovní kopie (zaznamenána v jazyce NK) do jazyka proteinů

translace : 4 fáze 1. aktivace AK 2. iniciace translace 3. elongace translace 4. terminace translace

PROTEOSYNTETICKÝ APARÁT

1. ribozomy (30 S a 50 S u eukaryontní buňky)

2. t-RNA

3. m-RNA

4. enzymy

5. bílkovinné faktory (elongační a iniciační)

6. GTP (zdroj energie)

RIBOZOMY

AKTIVACE AMINOKYSELIN

- účinkem enzymů:

aminoacyl-t-RNA-syntetas se uskuteční vazba AK na ribosu koncového adenosinu molekuly t-RNA, která je pro vazbu a následný transport této AK příslušná

- o příslušnosti rozhoduje trojice bází v molekule t-RNA - ANTIKODON

AKTIVACE AMINOKYSELIN

Aktivované aminokyseliny musí vytvořit určitou pohotovostní zásobu, protože proteosyntéza probíhá velice rychle.

- například: 500 molekul HMG je nasyntetizováno do 1 minuty

INICIACE – zahájení proteosyntézy

předpoklad – vznik iniciačního komplexu

- na jeho vzniku: Met-t-RNA, elF-2, elF-3, menší ribozomální podjednotka (40S), GTP

- tento komplex se váže na m-RNA, přičemž první AK, která se váže na N-konci vznikajícího polypeptidického řetězce je Met- methionin

METHIONIN

METABOLISMUS METHIONINU

TRIPLET – KODON Met

- AUG – tento kodon může ležet v různě velké vzdálenosti od začátku moleku m-RNA

- v závislosti na ATP se podél m-RNA pohybuje iniciační komplex až ke startovacímu kodonu

- teprve pak se na iniciační komplex váže větší podjednotka ribozomu (v přítomnosti elF-5)

- translace je tak zahájena a pokračuje ve směru

5* 3* molekuly m-RNA

ELONGACE

jedná se o postupnou vazbu

jednotlivých aminokyselin

dle vzoru

KODON - ANTIKODON

TERMINACE

- syntéza peptidového řetězce se zastaví poté, kdy se k místu „X“ dostane STOP KODON

kodon, který nekóduje žádnou aminokyselinu- tento kodon rozpozná bílkovina – TERMINAČNÍ

FAKTOR (RF) a ukoční další posun polypeptidického řetězce

- ihned následuje rozpad ribizomu na podjednotky, které se mohou opakovaně použít pro syntézu dalších bílkovinných molekul – tzv. cyklus ribozomů

ENERGETIKA CYKLU

- proteosyntéza – energeticky velmi náročný proces

- pro vznik jedné peptidové vazby : 4 molekuly makroergních fosfátů 2 ATP – pro aktivaci, 2 GTP – pro posun- pro syntézu 200-300 g bílkovin/24 hod. – je

potřeba cca 10% veškerého bazálně vyprodukovaného ATP

INHIBICE PROTEOSYNTÉZY

Nejdůležitější inhibitory : ANTIBIOTIKA

V praxi – a) výzkum mechanismu účinku proteosyntézy

b) léčba bakteriálních chorob

Do každá fáze proteosyntézy zasahuje určitý typ antibiotika – jiný mechanismus.

ZPŮSOBY INHIBICE

1. Inhibice syntézy buněčné stěny2. Poškození buněčné membrány3. Inhibice syntézy kys. tetrahydrolistové4. Inhibice bakteriální gyrázy5. Inhibice vlastní proteosyntézy: - inhibice navázání aminoacyl t-RNA syntetázy

(tetracykliny), inhibice ribozomů (chloramfenikol), inhibice posunu řetězce (makrolidy)

ANTIBIOTIKA

Iniciace: - kyselina taurintrikarboxylová

- neomycin

Elongace: - tetracykliny

- streptomycin

- chloramfenikol

Terminace: - puromycin

- tetracyklíny

Bakteriostatický účinek :

- inhibuje jejich další množení bakterií

(tetracykliny, makrolidy, sulfonamidy)

Baktericidní účinek :

- vlastní usmrcení bakterií

(peniciliny, cefalosporiny, sulfonamidy)

DALŠÍ INHIBITORY

Toxin žáškrtu (Corynebacterium diphteriae)

Ricin – rostlinný glykoprotein – extrémně toxický, blokuje syntézu proteinů změnou RNA (skočec obecný – Ricinum

communis)

POUŽÍVÁNÍ ANTIBIOTIK

- předčasné ukončení léčby

- masivní používání antibiotik

- aplikace pouze u bakteriálních chorob

- vznik rezistence (MRSA)

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN

- začíná hydrolytickým štěpením za účasti proteolytických enzymů – proteáz

- odbourávání proteinů – metabolismus aminokyselin

- volné AK tvoří v organismu stálou hotovost

- organismus je využívá k:

1. jako materiál pro proteosyntézu

2. k syntéze dusíkatých látek na – NH3 (Ornitinový cyklus)

3. jako zdroj energie

4. jako stavební materiál v glukoneogenezi

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN

1. Každá proteinogenní AK – vlastní odbourávání

- odbourávání se uskutečňuje na takové meziprodukty, které se mohou zapojit do metabolismu sacharidů nebo lipidů

vstupují do cyklů přes acetyl-Co-A

ODBOURÁVÁNÍ BÍLKOVIN

2. Neesenciální AK – TRANSAMINACE

- probíhá za účasti enzymů aminotransferáz

- NH2 skupiny se přenášejí na 2-oxoglutarát za vzniku glutamátu

Základním předpokladem pro využití uhlíkatých koster AK je odstranění – NH2 skupin.