Chapter 10. Protein Synthesis, Processing, and Regulation

본 게시글은 학부 '세포생물학' 강의와 강의 교재(The Cell : A Molecular Approach, Geoffrey M.Cooper)를 토대로 정리하였습니다.

 

Contents

 

10.1 Translation of mRNA

• Explain the role of tRNAs in translation
• Describe the structure and function of ribosomes
• Contrast the initiation of translation in bacterial and eukaryotic cells
• Outline the events of initiation, elongation, and termination of translation
• Summarize the mechanisms that regulate translation

 

 

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10.1 Translation of mRNA

 

Transfer RNAs

 

tRNA(Transfor RNA)

• mRNA 상의 codon에 대응하는 약 20가지의 아미노산을 적절히 배치하는 어댑터 역할을 수행한다.
• 약 70~80 뉴클레오타이드 길이의 RNA 분자

 

• Aminoacyl tRNA synthetases(아미노아실 tRNA 합성효소)
  • 특정 아미노산을 해당 tRNA에 결합시키는 효소

 

 

Wobble 현상

Wobble 현

 

• tRNA anticodon(안티코돈)이 mRNA codon의 3번째 자리에서 비표준적 염기쌍을 형성할 수 있어서 하나의 tRNA가 여러 코돈을 인식할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

The ribosome

Ribosome 내의 E, P, A site

 

 

 

Ribosome(리보솜)

• 원핵생물과 진핵생물 모두의 단백질 합성 장소
• 리보솜은 rRNA와 단백질로 이루어진 복합체로, 번역 과정 전반을 담당한다.

 

 

 

 

 

 

The organization of mRNAs and the initiation of translation

 

Polycistronic vs monocistronic

단일 / 다중 폴리펩타이드 인코딩

• 진핵생물 mRNA는 주로 하나의 폴리펩타이드만 암호화 - 폴리시스트론성
• 원핵생물 mRNA는 여러 폴리펩타이드(다중 코돈) 암호화가 가능 - 단일 시스트론성

 

 

 

• 원핵생물의 Shine - Dalgarno 서열
  • 박테리아 mRNA에서 번역 개시를 위해 16S rRNA와 상보적 결합을 형성하는 특정 서열
  • 리보솜을 통한 적절한 개시 코돈에 정렬된다.

 

• 진핵생물의 mRNA 인식
  • 대부분 5' 말단의 7-메틸구아노신(5' cap)을 통해 리보솜이 mRNA를 인식한다.

 

 

 

 

 

 

The process of translation

 

 

• 번역과정은 크게 개시(Initiation), 신장(Elongation), 종결(Termination)의 세 단계로 진행된다.

 

 

 

 

 

Initiation(개시 단계)

• 진핵생물 번역 개시에는 최소 12개의 단백질(각각 복합 폴리펩타이드 사슬로 구성)이 참여한다. 이들을 eIF(진핵 개시 인자, eukaryote Initiation Factor)라 한다.
  
  

1. eIF1, eIF1A, eIF3 : 40S 소단위체에 결합
2. eIF-GTP 복합체 : 개시 메티오닐 tRNA를 40S 소단위체와 결합하는데 관여
3. eIF5 : eIF2와 결합하여 전사 개시 복합체 형성
4. eIF4 군 : mRNA를 리보솜으로 유도
   • eIF4E : 5' cap 인식
   • eIF4A, eIF4G : eIF4E와 복합체를 형성, eIF4G는 mRNA 3' 말단의 poly-A tail과 결합된 PABP(Poly-A Binding Protein)와 상호작용
5. AUG 개시 코돈에 도달하면, eIF5가 eIF2에 결합된 GTP 가수분해를 일으킨다.
6. eIF5B : 60S 소단위체 결합을 촉진, 최종적으로 80S 개시 복합체 형성

 

 

 

IRES(Internal Ribosome Entry Site)

• 일부 mRNA에서는 5' cap 없이도 내부 리보솜 진입 부위(IRES)를 통해 번역 개시가 가능하다.

 

 

 

 

 

 

 

뉴진스는 ETA, 리보솜은 E P A

 

• 리보솜은 tRNA가 결합하는 3개 부위를 가진다. (E, P, A site)

 

Elongation

Elongation(신장 단계)

• eEF1α가 GTP 형태로 리보솜에 새로운 아미노아실-tRNA를 공급
• GTP 가수분해 후 eEF1α는 GDP 형태로 방출되며, 다시 GTP 형태로 전환되어야 재사용이 가능하다.

 

 

 

 

Termination

Termination(종결)

• UAA, UAG, UGA 중 하나의 스탑 코돈이 A 자리에 도달하면 방출 인자(Release Factors)가 결합하여 단백질 합성을 종결시킨다.