Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris biológia I-II.

Bálint Miklós (2010)

Educatio Társadalmi Szolgáltató Nonprofit Kft.

3.12. Az mRNS leolvasásának és a fehérjeszintézisnek az iránya

3.12. Az mRNS leolvasásának és a fehérjeszintézisnek az iránya

Howard Dintzis híres, máig is tankönyvekben idézett kísérlete adta meg a választ arra, hogy milyen irányba folyik a fehérjék peptidláncának szintézise. Fiatal vörösvérsejtekhez (amelyek már folyamatosan szintetizálták a fehérjeláncokat) adott 3H-leucint. Ezután időnként mintát vett, és analizálta a szintetizálódó hemoglobin β-láncában lévő leucinok radioaktivitását. Azt találta, hogy minél hosszabb ideig hagyta a radioaktív leucin jelenlétében folyni a fehérjeszintézist, annál nagyobb volt az N-terminálishoz közelebb eső leucinok specifikus radioaktivitása. Mindez arra utalt, hogy a fehérjeszintézis az N-terminális felől a C-terminális felé folyik (3.22. ábra). Hosszabb fehérjeszintézis-idő után az N- és C- terminális közeli leucinok specifikus radioaktivitása kb. egyformává vált.

 

3.22. ábra. A Dintzis-féle kisérlet azt mutatja, hogy a fehérje szintézis az N-terminális felöl a C-terminális irányában halad. A Hb (hemoglobin) β lánc C-terminális közeli pozicióba beépülő 3H leucin specifikus radioaktivitása annál nagyobb, minél rövidebb ideig hagyta a fehérje szintézist folyni 3H leucin jelenlétében. Hosszabb idő után az N-terminális közeli leucinok radioaktivitása lényegében megegyezett a C-terminális közeliekével. Ennek oka az, hogy új fehérjeláncok kezdődtek amelyek már az N-terminális közeli leucinok esetén is a 3H leucin épült be.

 

   

Az mRNS leolvasási irányának kérdését szintetikus polinukleotid használatával döntötték el. Ebben a kísérletben 5 A – A – A – (A)n – A – A – C 3 polinukleotidot tettek egy sejtmentes (in vitro) fehérjeszintetizáló rendszerbe. Az AAA lizint kódol, míg az AAC aszparagint. Azt találták, hogy a rendszer a H3N+ – Liz – (Liz)n – Asn – COO polipeptidet szintetizálta. Ebből következik, hogy a leolvasási irány csak 53 lehet.

Mivel az mRNS szintén 53 irányba szintetizálódik, ezért a szintézis kezdete után azonnal elindulhat a fehérjeszintézis prokarióták esetén (3.23. ábra).

 

3.23. ábra. E. coli DNS-darab transzkripciója. Az egyre hosszabb mRNS-ekre azonnal riboszómák kötődnek amelyeken elindul a fehérjeszintézis. DN-ázos kezelés után csak a DNS-szál, míg RN-ázos kezelés után a mRNS-ek és a riboszómák tűnnek el.

 

   

Számos riboszóma gördül végig egyszerre a szintetizálódó mRNS-en, amelyek mindegyike fehérjemolekulát szintetizál. Az ilyen mRNS-t a kapcsolt riboszómákkal együtt poliszómának nevezzük.

Mindegyik riboszóma teljes polipeptidláncot szintetizál, és egymástól függetlenül működik. Számítások szerint kb. 80 nukleotida hosszra jut egy riboszóma. (Eukarióták esetén pl. hemoglobin- (Hb-) szintéziskor is kb. 100 nukleotidaegységre jut egy riboszóma. Viszont itt csak a kész, a magból kijutott mRNS-hez tudnak kötődni a riboszómák.)

Az 5 vég közelében lévő riboszómákon még csupán rövid a szintetizálódott polipeptidlánc, míg a távolabbiakon már hosszabb. Miután a polipeptidlánc elkészült és levált, a riboszóma is alegységeire disszociál (3.24. ábra).

 

3.24. ábra. A riboszómák 53 irányba gördülnek a mRNS-en a fehérjeszintézis során, majd a fehérjelánc elkészülte után leválnak, és a riboszóma alegységekre disszociál.