Protein Sentezi (Translasyon) Alıştırma Soruları — TUS - Tıpta Uzmanlık Sınavı

Soru 1Soru →

Hücrelerde protein sentezi (translasyon) süreci, mRNA üzerindeki genetik bilginin okunmasıyla gerçekleşir. Polipeptit zincirinin sentezini sonlandıran ve herhangi bir amino asit kodlamayan durdurucu ( $termination$ ) kodonlardan biri aşağıdakilerden hangisidir?

UAG

AUG

UGG

GUA

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $UAG$

Cevap

UAG

kodonu, protein sentezini sonlandıran üç durdurucu kodondan biridir.

Protein sentezinde polipeptit zincirinin uzaması, ribozomun A bölgesine

UAA

,

UAG

veya

UGA

durdurucu kodonlarından birinin gelmesiyle sona erer. Bu kodonlar herhangi bir amino asit kodlamadıkları için

tRNA

yerine salınım faktörleri tarafından tanınırlar. Dolayısıyla '

UAG

' ifadesi doğru yanıttır.

Adım Adım Çözüm

1

Durdurucu kodonların tanımlanması

UAA

,

UAG

ve

UGA

kodonları durdurucu kodonlardır.

Bu kodonlar amino asit kodlamazlar.

2

Kodonun işlevinin belirlenmesi

Durdurucu kodonlara salınım faktörleri (

release factors

) bağlanır.

Bu bağlanma, polipeptit zincirinin ribozomdan ayrılmasını sağlar.

Anahtar Kavram

Durdurucu kodonlar (

nonsense

kodonlar), translasyonu sonlandırır ve amino asit karşılığı bulunmaz.

İpuçları

1

Durdurucu kodonlar, amino asit kodlamadıkları için 'anlamsız' (

nonsense

) kodonlar olarak da bilinirler.

2

Toplam üç adet durdurucu kodon vardır:

UAA

,

UAG

ve

UGA

.

Daha Fazla Pratik

Durdurucu kodonlara bağlanan salınım faktörlerinin (

eRF1

,

eRF3

) mekanizmasını inceleyebilirsiniz.

Tahmini Süre:45s

Soru 2Soru →

Ökaryotik hücrelerde gerçekleşen protein sentezi (translasyon) sürecindeki peptid bağı oluşumu (transpeptidasyon) reaksiyonu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Bu reaksiyon, ribozomun

40S

(küçük) alt biriminde gerçekleşen bir olaydır.

Peptid bağının oluşumu için gerekli olan enerji, her basamakta 1 molekül

GTP

'nin hidrolizi ile sağlanır.

Peptidil transferaz enzim aktivitesi,

28S

rRNA

tarafından sağlanan bir ribozim etkisidir.

Peptidil zinciri, her basamakta

A

bölgesinden

P

bölgesindeki amino asidin üzerine transfer edilir.

Siklohekzimid, prokaryotik hücrelerde peptidil transferaz aktivitesini inhibe ederek etki gösterir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Peptidil transferaz enzim aktivitesi, $28S$ $rRNA$ tarafından sağlanan bir ribozim etkisidir.

Cevap

Peptidil transferaz enzim aktivitesi,

28S

rRNA

tarafından sağlanan bir ribozim etkisidir.

Doğru ifade, peptidil transferaz aktivitesinin ökaryotik hücrelerde

28S

rRNA

(prokaryotlarda

23S

rRNA

) tarafından sağlanan bir ribozim özelliği olduğunu belirtmektedir. Bu reaksiyon sırasında dışarıdan enerji girişi olmaz; enerji, aminoaçil-

tRNA

’daki yüksek enerjili bağdan karşılanır.

Adım Adım Çözüm

1

Reaksiyonun hücresel konumunu belirleyin.

Peptid bağı oluşumu ribozomun büyük alt biriminde (

60S

) gerçekleşir.

Katalitik merkez olan peptidil transferaz bölgesi büyük alt birimde yer alır.

2

Katalizör mekanizmasını analiz edin.

Bu bir protein enzimi değil, bir

rRNA

(

28S

) tarafından yürütülen ribozim aktivitesidir.

Ribozomun evrimsel süreçte bir ribozim olarak geliştiği ve peptid bağı oluşumunun

rRNA

katalizli olduğu bilinmektedir.

3

Enerji gereksinimini değerlendirin.

Transpeptidasyon basamağında serbest

GTP

veya

ATP

tüketilmez.

Enerji, amino asidin

tRNA

'ya bağlandığı aktivasyon basamağında harcanan

ATP

sayesinde ester bağında depolanmıştır.

Anahtar Kavram

Peptidil Transferaz ve Ribozim Kavramı

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 3Soru →

Protein sentezi (translasyon) sürecindeki moleküler basamaklar, enerji kullanımı ve inhibitörlerin etki mekanizmalarıyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Amino asitlerin tRNA'lara yüklenmesi (aktivasyon) sürecinde, her bir amino asit için

ATP

'nin

AMP

ve inorganik pirofosfata (

PP_i

) dönüşümüyle net iki yüksek enerjili fosfat bağı harcanır.

Elongasyon evresinde aminoaçil-tRNA'yı A bölgesine taşıyan

EF-Tu

faktörü,

GTP

hidrolizi sonrası ribozomdan ayrılabilmek için bir guanin nükleotid değişim faktörü (

GEF

) olan

EF-Ts

'ye ihtiyaç duyar.

Fusidik asit, prokaryotlarda

EF-G

'nin (ökaryotlarda

eEF2

)

GTP

hidrolizi gerçekleştikten sonra ribozomdan ayrılmasını engelleyerek translokasyon basamağını durdurur.

Tetrasiklinler, prokaryotik ribozomun

50S

alt birimine bağlanarak aminoaçil-tRNA'ların A bölgesine girişini ve böylece polipeptit zincirinin uzamasını engeller.

Puromisin, yapısal olarak aminoaçil-tRNA'nın (tirozinil-tRNA) 3' ucuna benzediği için hem prokaryotik hem de ökaryotik ribozomlarda peptit zincirine dahil olarak sentezi erken sonlandırır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tetrasiklinler, prokaryotik ribozomun $50S$ alt birimine bağlanarak aminoaçil-tRNA'ların A bölgesine girişini ve böylece polipeptit zincirinin uzamasını engeller.

Cevap

Tetrasiklinler prokaryotik ribozomun

50S

alt birimine değil,

30S

alt birimine bağlanarak etki gösterirler.

Tetrasiklin grubu antibiyotikler, prokaryotik ribozomun küçük alt birimi olan

30S

yapısına bağlanırlar. Bu bağlanma, aminoaçil-tRNA'nın ribozom üzerindeki A (akseptör) bölgesine girişini fiziksel olarak engeller ve polipeptit zincirinin uzamasını (elongasyon) durdurur. İfadedeki

50S

bilgisi hatalıdır;

50S

alt birimine bağlanan temel inhibitörler kloramfenikol, makrolidler (eritromisin vb.) ve linkozamitlerdir.

Adım Adım Çözüm

1

Amino asit aktivasyonu enerjisini değerlendir.

Doğru.

ATP \rightarrow AMP

dönüşümü iki yüksek enerjili bağ tüketimi anlamına gelir.

2

Uzama faktörlerinin (

EF-Tu/EF-Ts

) döngüsünü kontrol et.

Doğru.

EF-Ts

,

EF-Tu

için gerekli olan guanin nükleotid değişim faktörüdür.

3

Protein sentezi inhibitörlerinin ribozomal alt birim özgüllüğünü hatırla.

Hatalı bilgi saptandı.

Tetrasiklinler ve aminoglikozitler

30S

alt birimine bağlanırken; kloramfenikol, makrolidler ve klindamisin

50S

alt birimine bağlanır.

4

Fusidik asit ve Puromisin mekanizmalarını doğrula.

Doğru.

Fusidik asit translokasyon sonrası ayrılmayı engeller, Puromisin ise her iki hücre tipinde de erken terminasyon yapar.

Anahtar Kavram

Ribozomal İnhibitörler ve Translasyon Enerjetiği

Soru 4Soru →

Selenosistein, protein sentezi sırasında standart genetik kodun dışına çıkılarak polipeptid zincirine dahil edilen ve '21. amino asit' olarak bilinen özel bir yapı taşıdır. Ökaryotik hücrelerde bir proteinin yapısına selenosistein eklenebilmesi için $mRNA$ üzerinde gerçekleşmesi gereken yapısal ve işlevsel olaylar değerlendirildiğinde, aşağıdakilerden hangisinin gerçekleşmesi zorunludur?

mRNA

’nın 3' transle edilmeyen bölgesinde (3'-UTR) bulunan SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence) elementinin özgül proteinler tarafından tanınması

UAA

(ochre) durdurucu kodonunun, sitoplazmada doğrudan selenosistein ile yüklenmiş olan özgül bir

tRNA

tarafından tanınması

Sentezlenen polipeptid zincirindeki serin kalıntılarının, translasyon tamamlandıktan sonra post-translasyonel bir modifikasyonla selenosisteine dönüştürülmesi

mRNA

’nın 5' kep (cap) yapısına yakın bölgede bulunan özgül bir dizinin, ribozomun küçük alt birimi tarafından taranması (scanning) sırasında selenosistein sinyali olarak algılanması

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $mRNA$ ’nın 3' transle edilmeyen bölgesinde (3'-UTR) bulunan SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence) elementinin özgül proteinler tarafından tanınması

Cevap

Selenosistein inkorporasyonu için mRNA'nın 3'-UTR bölgesindeki SECIS elementinin varlığı ve bu bölgeye bağlanan proteinlerin eEFSec faktörü aracılığıyla selenosistein-tRNA'yı ribozoma getirmesi zorunludur.

Selenosistein protein sentezine dahil edilirken, mRNA üzerinde normalde bir 'dur' sinyali olan UGA kodonu kullanılır. Bu kodonun durdurma yerine selenosistein eklenmesi için okunması (recoding), mRNA'nın 3' transle edilmeyen bölgesinde (3'-UTR) bulunan SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence) adı verilen özel bir ilmek yapısı sayesinde gerçekleşir. Bu yapıya bağlanan SBP2 proteini ve selenosisteine özgü uzama faktörü (eEFSec), selenosistein yüklü tRNA'yı ribozoma getirir.

Adım Adım Çözüm

1

Kodon tayini

UGA

kodonunun belirlenmesi

Selenosistein, normalde durdurucu bir kodon olan

UGA

kodonuna karşılık protein zincirine girer.

2

tRNA

yükleme mekanizmasının analizi

Serin yüklü

tRNA^{[Ser]Sec}

oluşumu

Önce

tRNA

’ya serin yüklenir, ardından bu serin

tRNA

üzerinde selenosisteine dönüştürülür.

3

Sinyal dizisinin (SECIS) konumunun belirlenmesi

3'-UTR bölgesindeki SECIS ilmiğinin aktivasyonu

UGA

’nın durdurucu olarak değil de selenosistein olarak okunması için

mRNA

’nın 3' ucundaki SECIS yapısı ve buna bağlanan

SBP2

proteini gereklidir.

4

Translasyonel uzama faktörü ile etkileşim

eEFSec

faktörünün

tRNA

’yı ribozoma getirmesi

Özgül uzama faktörü

eEFSec

, SECIS yapısı ile koordine çalışarak selenosistein-

tRNA

’yı ribozomun A bölgesine taşır.

Anahtar Kavram

Selenosistein (21. amino asit) kotranslasyonel inkorporasyon mekanizması: UGA kodonu + 3'-UTR SECIS elementi + eEFSec.

İpuçları

1

Selenosistein inkorporasyonu için normal bir durdurucu kodonun 'yeniden programlanması' gerekir.

2

Bu 'yeniden programlama' sinyali mRNA'nın translasyonu sonlandıran bölgesinden sonraki (3') kısımlarda gizlidir.

Daha Fazla Pratik

Prokaryotlarda SECIS elementinin konumu ile ökaryotlardaki farkını (prokaryotlarda kodlama bölgesi içindedir) incelemek konuyu pekiştirecektir.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 5Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin elongasyon (uzama) evresinde, ribozomun $mRNA$ üzerinde bir kodon ilerlemesini (translokasyon) sağlayan faktörün inaktivasyonu translasyonu durdurur. *Corynebacterium diphtheriae* tarafından üretilen difteri toksini, aşağıdaki faktörlerden hangisini $NAD^+$ kullanarak post-translasyonel bir modifikasyon olan ADP-ribozilasyonu ile kalıcı olarak inaktive eder?

eEF-2

(Ökaryotik Elongasyon Faktörü 2)

eIF-2

(Ökaryotik Başlatma Faktörü 2)

eEF-1\alpha

(Ökaryotik Elongasyon Faktörü 1-alfa)

RF-1

(Salınım Faktörü 1)

Peptidil transferaz ribozimi

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $eEF-2$ (Ökaryotik Elongasyon Faktörü 2)

Cevap

Difteri toksini, ökaryotik translasyonun elongasyon basamağında görevli olan

eEF-2

faktörünü ADP-ribozilasyonu ile inaktive eder.

Difteri toksini, ökaryotik hücrelerde translasyonun elongasyon (uzama) evresinde görev yapan

eEF-2

faktörünü hedef alır. Toksin,

NAD^+

molekülünden gelen ADP-riboz grubunu

eEF-2

üzerindeki 'difthamid' adı verilen modifiye bir histidin kalıntısına aktararak (ADP-ribozilasyonu) faktörü kalıcı olarak inaktive eder. Bu durum ribozomun translokasyon yapmasını engeller ve protein sentezi durur.

Adım Adım Çözüm

1

Toksinin etki ettiği hücresel süreci belirle.

Difteri toksini protein sentezini (translasyon) inhibe eder.

Toksinin patofizyolojik etkisinin temelinde translasyon blokajı yatar.

2

Toksinin biyokimyasal etki mekanizmasını tanımla.

NAD^+

kullanılarak gerçekleştirilen ADP-ribozilasyonu modifikasyonu.

Bu modifikasyon, hedef proteinin yapısını değiştirerek görev yapmasını engeller.

3

Translokasyon basamağında görevli olan spesifik hedef faktörü seç.

eEF-2

(prokaryotlardaki karşılığı EF-G'dir).

Ribozomun mRNA üzerinde kaymasını (translokasyon) sağlayan temel faktör

eEF-2

'dir.

Anahtar Kavram

Difteri toksini, ökaryotik elongasyon faktörü 2'yi (

eEF-2

) ADP-ribozilasyonu yoluyla inaktive ederek protein sentezini durdurur.

Daha Fazla Pratik

Pseudomonas ekzotoksini A'nın mekanizması ile difteri toksini mekanizmasının benzerliğini ve Şiga toksininin ribozomal RNA (28S rRNA) üzerindeki farklı etkisini karşılaştırın.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 6Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin uzama (elongasyon) evresinde, peptidil- $tRNA$ ’nın ribozomun $A$ bölgesinden $P$ bölgesine kaymasını (translokasyon) sağlayan $GTP$ -bağımlı faktör ve bu faktörü $ADP$ -ribozilasyon mekanizması ile geri dönüşümsüz olarak inaktive eden ekzotoksin aşağıdakilerin hangisinde birlikte verilmiştir?

eEF-1\alpha

- Kolera toksini

eEF-2

- Difteri toksini

eEF-1\beta\gamma

- Boğmaca toksini

eIF-2

- Şiga toksini

RF-1

- Risin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $eEF-2$ - Difteri toksini

Cevap

Translokasyonu sağlayan faktör

eEF-2

’dir ve bu faktörü

ADP

-ribozilasyon ile inhibe eden ajan Difteri toksinidir.

Protein sentezinin uzama evresinde, her bir peptid bağı oluşumundan sonra ribozomun bir sonraki kodona kayması gerekir. Ökaryotlarda bu işlemi

eEF-2

(Prokaryotlarda

EF-G

) faktörü

GTP

harcayarak gerçekleştirir. Difteri toksini, bu faktörün yapısındaki özel bir amino asit olan diftamid bölgesine

ADP

-riboz grubu ekleyerek onu işlevsiz hale getirir. Bu durum hücrede protein sentezinin tamamen durmasına ve hücre ölümüne yol açar.

Adım Adım Çözüm

1

Ökaryotik translasyonda translokasyon basamağını yürüten proteini belirle.

Ökaryotik Uzama Faktörü 2 (

eEF-2

).

Ribozomun

mRNA

üzerinde bir kodon ilerlemesi için

eEF-2

ve

GTP

hidrolizi gereklidir.

2

Bu faktörün spesifik inhibitörünü ve etki mekanizmasını hatırla.

Difteri toksini (ve Pseudomonas Ekzotoksin A).

Difteri toksini,

eEF-2

molekülündeki diftamid kalıntısına

NAD^+

kullanarak

ADP

-riboz grubu ekler (

ADP

-ribozilasyon).

3

Verilen seçenekler arasında doğru eşleştirmeyi seç.

eEF-2

ve Difteri toksini eşleşmesi doğrudur.

Diğer seçeneklerde ya başlatma/sonlanma faktörleri ya da farklı etki mekanizmasına sahip toksinler yer almaktadır.

Anahtar Kavram

Ökaryotik protein sentezinde

eEF-2

,

GTP

enerjisini kullanarak translokasyonu gerçekleştirir ve Difteri toksini tarafından

ADP

-ribozilasyon yoluyla inhibe edilir.

Daha Fazla Pratik

Prokaryotik ve ökaryotik translasyon faktörlerinin isimsel karşılıklarını ve hangi antibiyotiğin hangi ribozomal alt birime bağlandığını tekrar ediniz.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 7Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin uzama (elongation) evresindeki faktör etkileşimleri, enerji kullanımı ve inhibitör mekanizmaları ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Aminoasit-tRNA kompleksinin ribozomun A bölgesine uygun şekilde yerleşmesi için

eEF-1\alpha

faktörü ve GTP hidrolizi gereklidir.

eEF-1\beta\gamma

kompleksi,

eEF-1\alpha

üzerindeki GDP'nin GTP ile yer değiştirmesini sağlayan guanin nükleotid değişim faktörü (GEF) olarak görev yapar.

Peptid bağı oluşumu (peptidil transferaz), ek bir GTP veya ATP girişi gerektirmeyen, enerjisini aminoaçil-tRNA'daki yüksek enerjili ester bağından alan bir reaksiyondur.

eEF-2

faktörü, ribozomun mRNA üzerinde bir kodon ilerlemesi (translokasyon) için gerekli olan enerjiyi ATP hidrolizinden sağlar.

Siklohekzimid ökaryotik ribozomlarda peptidil transferaz aktivitesini inhibe ederken, kloramfenikol bu etkiyi prokaryotik ve mitokondriyal ribozomlarda gösterir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $eEF-2$ faktörü, ribozomun mRNA üzerinde bir kodon ilerlemesi (translokasyon) için gerekli olan enerjiyi ATP hidrolizinden sağlar.

Cevap

eEF-2 faktörü, translokasyon aşamasında mRNA üzerinde bir kodon ilerlemesi için ATP değil, GTP hidrolizini kullanır.

Doğru yanıt olan seçenek, translokasyon sırasında ATP kullanıldığını iddia ettiği için yanlıştır. Ökaryotik elongasyon faktörü 2 (

eEF-2

), tıpkı prokaryotlardaki dengi olan

EF-G

gibi, ribozomun mRNA üzerinde 5'

\rightarrow

3' yönünde bir kodon kayması (translokasyon) için GTP hidrolizinden gelen enerjiyi kullanır.

Adım Adım Çözüm

1

Uzama evresinin her bir döngüsünde harcanan enerji kaynaklarını belirle.

Her bir amino asit için 2 GTP (biri A bölgesine giriş, biri translokasyon için) harcanır.

Protein sentezindeki tüm uzama ve sonlanma basamakları GTPase aktivitesi gösteren faktörler tarafından kontrol edilir.

2

eEF-2 faktörünün nükleotid özgüllüğünü kontrol et.

eEF-2 bir GTPase'dir.

ATP sadece amino asit aktivasyonu (tRNA şarj edilmesi) ve ökaryotik başlatma sırasında mRNA tarama (scanning) basamağında doğrudan kullanılır.

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyonun elongasyon basamağında GTP nükleotidinin temel enerji kaynağı olması.

Daha Fazla Pratik

Protein sentezi için harcanan net yüksek enerjili bağ sayısını (ATP ve GTP toplamı) 100 amino asitlik bir örnek üzerinden tekrar hesaplayın.

Tahmini Süre:1m 40s

Soru 8Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin başlama (inisiasyon) aşamasında gerçekleşen $mRNA$ ’nın taranması (scanning) ve başlangıç kompleksinin oluşumu süreci ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

mRNA

’nın 5' kep (cap) yapısı

eIF4F

kompleksinin bir parçası olan

eIF4E

tarafından tanınırken,

mRNA

üzerindeki sekonder yapıların çözülerek

AUG

kodonunun taranması için

ATP

hidrolizi gereklidir.

Başlatıcı

Met-tRNA_i^{Met}

’in

40S

alt birimine taşınmasından sorumlu olan

eIF2

’nin tekrar aktif hale gelmesi (

GDP

-

GTP

değişimi),

eIF5

proteininin katalitik etkisiyle gerçekleşir.

mRNA

üzerindeki başlangıç kodonu (

AUG

) bulunduğunda,

eIF2

’ye bağlı olan

GTP

’nin hidrolizi

60S

büyük alt birimin komplekse bağlanmasından sonra tamamlanır.

mRNA

’nın 3' ucundaki poli-A kuyruğuna bağlanan

PABP

proteinleri, direkt olarak

eIF3

faktörüyle etkileşime girerek

mRNA

’nın dairesel bir yapı (kapalı döngü) kazanmasını sağlar.

Prokaryotlarda da ökaryotlarda olduğu gibi başlangıç kodonunun seçimi, ribozomun

mRNA

’nın 5' ucundan başlayarak yaptığı tarama (scanning) mekanizması ile gerçekleştirilir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $mRNA$ ’nın 5' kep (cap) yapısı $eIF4F$ kompleksinin bir parçası olan $eIF4E$ tarafından tanınırken, $mRNA$ üzerindeki sekonder yapıların çözülerek $AUG$ kodonunun taranması için $ATP$ hidrolizi gereklidir.

Cevap

Ökaryotik translasyon inisiyasyonunda kep yapısı

eIF4E

tarafından tanınır ve

eIF4A

helikaz aktivitesiyle

mRNA

'yı taramak için

ATP

harcar.

Ökaryotik hücrelerde translasyonun başlaması için

eIF4F

kompleksi gereklidir. Bu kompleksin

eIF4E

alt birimi 5' kep yapısına bağlanır.

eIF4A

ise bir

ATP

bağımlı RNA helikazdır;

mRNA

’daki sekonder yapıları (saç tokası yapıları vb.) çözerek

40S

ribozomal alt biriminin

AUG

başlangıç kodonunu bulana kadar

mRNA

üzerinde ilerlemesini (

scanning

) sağlar.

Adım Adım Çözüm

1

Ökaryotik başlama faktörlerinin (

eIF

) görevlerini analiz et.

eIF4F

kompleksi (

4E, 4A, 4G

)

mRNA

’nın 5' ucuna bağlanır.

Protein sentezinin başlayabilmesi için

mRNA

’nın ribozom tarafından tanınması gerekir.

2

Tarama (scanning) sürecindeki enerji kaynağını belirle.

eIF4A

helikazı

ATP

kullanarak

mRNA

’nın ikincil yapılarını çözer.

Ribozomun

AUG

kodonuna ulaşabilmesi için

mRNA

üzerindeki düğümlerin açılması gerekir.

3

Prokaryotik ve ökaryotik farkları değerlendir.

Prokaryotlar

Shine-Dalgarno

kullanırken, ökaryotlar

scanning

yapar.

İki sistem arasındaki temel mekanik fark budur.

Anahtar Kavram

Ökaryotik Translasyon İnisiyasyonu ve Enerji Kullanımı

Tahmini Süre:1m 50s

Soru 9Soru →

Ökaryotik hücrelerde selenosistein (Sec) amino asidinin translasyonel olarak polipeptit zincirine dahil edilmesi süreci; görev alan özgül moleküler bileşenler, enerji tüketimi ve inhibitör etkileşimleri açısından standart protein sentezi mekanizmalarından belirgin farklılıklar gösterir. Bu özel translasyonel süreçle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Selenosistein, doğrudan bir aminoaçil-tRNA sentetaz tarafından yüklenmek yerine, önce seril-tRNA sentetaz aracılığıyla

tRNA^{[Ser]Sec}

üzerine serin olarak yüklenip ardından modifiye edilir.

Seril-

tRNA^{[Ser]Sec}

kompleksinin selenosisteinil-

tRNA^{[Ser]Sec}

'e dönüşümü sırasında, serin kalıntısının fosforillenmesi için

ATP

bağımlı bir kinaz (

PSTK

) aktivitesi gereklidir.

Selenosisteinil-

tRNA^{[Ser]Sec}

kompleksinin ribozomun A bölgesine taşınması, standart elongasyon faktörü 1A (

eEF1A

) yerine özgül bir faktör olan

eEFSec

aracılığıyla

GTP

harcanarak gerçekleştirilir.

UGA

kodonunun durdurucu sinyal yerine selenosistein girişi olarak okunmasını sağlayan SECIS elementi, ökaryotik mRNA'larda kodlayan bölgenin (ORF) hemen önündeki 5' UTR bölgesinde konumlanır.

Selenosistein sentezi ve ribozoma dahil edilmesi süreci, translokasyon adımını hedef alan Difteri toksini etkisinden bağımsızdır; çünkü toksin selenosistein girişini değil

eEF2

faktörünü inhibe eder.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $UGA$ kodonunun durdurucu sinyal yerine selenosistein girişi olarak okunmasını sağlayan SECIS elementi, ökaryotik mRNA'larda kodlayan bölgenin (ORF) hemen önündeki 5' UTR bölgesinde konumlanır.

Cevap

SECIS elementinin ökaryotik mRNA'larda 5' UTR bölgesinde bulunduğu ifadesi yanlıştır; bu yapı ökaryotlarda 3' UTR'de yer alır.

Doğru yanıt olan seçenek, SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence) elementinin ökaryotik mRNA'lardaki konumunu hatalı vermektedir. Prokaryotlarda SECIS dizisi kodlanan bölgenin (ORF) içinde

UGA

kodonunun hemen yanında bulunurken, ökaryotlarda bu yapı her zaman stop kodonunun çok uzağında, 3' UTR (3' çevrilmeyen bölge) içerisinde yer alır. Bu yapısal fark, ökaryotik ribozomun

UGA

kodonunu selenosistein olarak okuması (recoding) için eEFSec faktörünü uygun şekilde konumlandırır.

Adım Adım Çözüm

1

tRNA Yükleme Aşaması

Seril-tRNA sentetaz,

ATP

kullanarak serini

tRNA^{[Ser]Sec}

üzerine yükler.

Selenosistein için özgül bir sentetaz enzimi bulunmaz.

2

Modifikasyon ve Enerji Tüketimi

PSTK enzimi serini fosforiller (

1 ATP

), ardından selenofosfat sentetaz ile aktif selenofosfat (

2 \sim P

bağı) eklenerek selenosistein oluşur.

Amino asit tRNA üzerinde sentezlenir.

3

Kod Değişimi (Recoding) ve Konum Analizi

Ribozom

UGA

kodonuna geldiğinde, 3' UTR'deki SECIS yapısı eEFSec faktörünü A bölgesine çağırır.

Ökaryotlarda SECIS'in 3' UTR'de olması, sistemin durdurucu kodonu tanımasını sağlar.

4

Elongasyon ve İnhibitör Kontrolü

eEFSec faktörü

GTP

harcayarak tRNA'yı A sitesine yerleştirir; bu süreç eEF2'yi etkileyen Difteri toksininden etkilenmez.

Difteri toksini sadece translokasyon (kayma) adımını katalize eden eEF2'yi ADP-riboziller.

Anahtar Kavram

Ökaryotlarda selenosistein (21. AA) birleşimi; özel bir tRNA (

tRNA^{[Ser]Sec}

), özel bir elongasyon faktörü (

eEFSec

) ve mRNA 3' UTR bölgesindeki SECIS elemanı varlığında gerçekleşir.

Daha Fazla Pratik

Selenosistein sentezindeki enerji maliyetini, standart bir amino asidin (4 yüksek enerjili bağ) maliyetiyle karşılaştırarak metabolik yükü analiz edin.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru 10Soru →

Hücrede gerçekleşen protein sentezi (translasyon) süreci, oldukça yüksek enerji maliyeti olan bir biyosentez yoludur. Bu sürecin farklı basamaklarında farklı nükleotidler enerji kaynağı olarak kullanılır. Buna göre, translasyon sürecinde gerçekleşen aşağıdaki olaylardan hangisinde yüksek enerjili guanozin trifosfat ( $GTP$ ) hidrolizi doğrudan bir gereklilik değildir?

Amino asitlerin spesifik

tRNA

’lara bağlanarak aminoaçil-

tRNA

oluşturması

Başlatıcı

tRNA

’nın (

Met-tRNA_i

) ribozomal küçük alt birime (40S) taşınması

Uygun aminoaçil-

tRNA

’nın ribozomun

A

bölgesine yerleşmesi

Peptidil-

tRNA

’nın

A

bölgesinden

P

bölgesine kayması (translokasyon)

Sentezi tamamlanan polipeptit zincirinin ve ribozomal birimlerin serbestleşmesi

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Amino asitlerin spesifik $tRNA$ ’lara bağlanarak aminoaçil- $tRNA$ oluşturması

Cevap

Amino asitlerin spesifik tRNA’lara bağlanarak aminoaçil-tRNA oluşturması basamağında GTP değil, ATP kullanılır.

Amino asitlerin tRNA'lara bağlanması (aminoaçil-tRNA sentezi), aminoaçil-tRNA sentetaz enzimi tarafından katalizlenen ve ATP'nin AMP ve pirofosfata (

PP_i

) hidroliz edildiği bir reaksiyondur. Bu basamak, translasyonun ribozom dışındaki 'aktivasyon' aşamasıdır ve GTP gerektirmez.

Adım Adım Çözüm

1

Amino asit aktivasyonu (şarj edilme) basamağını incele.

Amino asit + ATP + tRNA

\rightarrow

Aminoaçil-tRNA + AMP + 2Pi reaksiyonu gerçekleşir.

Aminoaçil-tRNA sentetaz enzimi, amino asidi aktive etmek için ATP'yi AMP ve PPi'ye parçalar.

2

Translasyonun inisiasyon, elongasyon ve terminasyon evrelerini karşılaştır.

Bu üç ana evrede görev alan faktörler (eIF-2, eEF-1, eEF-2, RF-3) GTPaz aktivitesine sahiptir.

Ribozom üzerindeki konformasyonel değişiklikler ve faktörlerin ayrılması için GTP enerjisi gereklidir.

Anahtar Kavram

Protein sentezinde enerji kullanımı: Amino asit aktivasyonu ATP, translasyon döngüsü (başlama, uzama, bitiş) GTP bağımlıdır.

Soru 11Soru →

Prokaryotik hücrelerde protein sentezi (translasyon) süreci, bu süreçte görev alan faktörler ve süreci inhibe eden ajanlarla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

IF-2 faktörü, fMet-tRNA'nın 30S alt birimine yerleşmesini sağlar ve bu süreçte ATP hidrolizi ile enerji sağlar.

Linezolid, 50S alt birimindeki 23S rRNA'ya bağlanarak 70S inisiyasyon kompleksinin oluşumunu inhibe eder.

Prokaryotlarda başlangıç amino asidi olan metiyonin, önce formillenerek N-formilmetiyonin haline getirilir, ardından özgül tRNA'sına yüklenir.

IF-3 faktörü, 30S ve 50S alt birimlerinin protein sentezi dışında birleşmesini önlemek amacıyla 50S alt birimine bağlanır.

mRNA üzerindeki Shine-Dalgarno dizisi, 50S alt birimindeki 23S rRNA'nın 3' ucu ile hidrojen bağları kurarak ribozomu başlatıcı kodona hizalar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Linezolid, 50S alt birimindeki 23S rRNA'ya bağlanarak 70S inisiyasyon kompleksinin oluşumunu inhibe eder.

Cevap

Linezolid'in 50S alt birimine bağlanarak 70S inisiyasyon kompleksinin oluşumunu engellemesi doğru bir ifadedir.

Linezolid, oksazolidinon sınıfı bir antibiyotik olup 50S ribozomal alt biriminin 23S rRNA kısmına bağlanır. Bu bağlanma, 30S inisiyasyon kompleksinin 50S alt birimi ile birleşerek fonksiyonel 70S kompleksini oluşturmasını fiziksel olarak engeller. Bu, protein sentezinin en erken aşamalarından biridir.

Adım Adım Çözüm

1

Prokaryotik inisiyasyon faktörlerinin (IF) rollerini ve bağlandıkları bölgeleri analiz et.

IF-1 ve IF-3 30S alt birimine bağlanır; IF-2 ise GTP bağımlı olarak fMet-tRNA'yı getirir.

İnisiyasyonun doğru gerçekleşmesi için alt birimlerin ayrık kalması ve uygun enerji kaynağının (GTP) kullanılması gerekir.

2

mRNA-ribozom etkileşimini (Shine-Dalgarno) değerlendir.

Shine-Dalgarno dizisi, 30S alt birimindeki 16S rRNA ile baz eşleşmesi yapar.

Bu etkileşim, başlatıcı kodonun (AUG) P bölgesine doğru şekilde yerleşmesini sağlar.

3

Antibiyotik mekanizmalarını karşılaştır.

Linezolid, 50S alt birimine bağlanarak 30S kompleksinin 50S ile birleşip 70S oluşturmasını engeller.

Bu mekanizma, çoğu antibiyotiğin elongasyon (uzama) evresini etkilemesinden farklı olarak inisiyasyon evresine özgüdür.

Anahtar Kavram

Prokaryotik translasyon inisiyasyonu ve Linezolid etki mekanizması

Daha Fazla Pratik

Ökaryotik translasyon inisiyasyonunda görev alan eIF-2'nin fosforilasyon ile düzenlenmesi ve eIF-2B'nin (GEF) rolünü inceleyiniz.

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 12Soru →

Hücresel stres koşullarında (amino asit açlığı, viral enfeksiyon veya katlanmamış protein yanıtı gibi), spesifik kinazlar tarafından ökaryotik başlatma faktörü $2$ 'nin alfa alt biriminin ( $eIF2\alpha$ ) Serin $51$ pozisyonundan fosforillenmesi, global protein sentezini hızla durdurur.

$eIF2\alpha$ fosforilasyonunun bu süreçteki temel moleküler mekanizması aşağıdakilerden hangisidir?

Guanin nükleotid değişim faktörü (

GEF

) olan

eIF2B

molekülünü yüksek afinite ile bağlayarak sekestre etmesi

eIF2

molekülünün başlatıcı

tRNA

(

Met-tRNA_i^{Met}

) ile üçlü kompleks (

ternary

complex

) oluşturma yeteneğini doğrudan kaybetmesi

40S

ribozomal alt birimin

mRNA

üzerindeki

5'

-kep (

cap

) yapısına bağlanmasını sterik olarak engellemesi

Ribozomun elongasyon aşamasında

A

bölgesinden

P

bölgesine translokasyonunu (

eEF2

aktivitesini) durdurması

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Guanin nükleotid değişim faktörü ( $GEF$ ) olan $eIF2B$ molekülünü yüksek afinite ile bağlayarak sekestre etmesi

Cevap

Fosforillenmiş

eIF2\alpha

, guanin nükleotid değişim faktörü olan

eIF2B

molekülünü yüksek afinite ile bağlayarak sekestre eder.

Protein sentezinin başlatılmasında

eIF2-GTP

formu kritik bir rol oynar. Her başlatma döngüsü sonunda

GTP

hidroliz edilir ve

eIF2-GDP

oluşur. Bu

GDP

'nin tekrar

GTP

ile yer değiştirmesi için

eIF2B

(

GEF

) gereklidir. Hücresel stres anında aktive olan kinazlar

eIF2\alpha

'yı fosforillediğinde, bu molekül

eIF2B

'ye çok sıkı bağlanarak onu hapseder. Hücrede

eIF2B

miktarı

eIF2

miktarından çok daha az olduğu için,

eIF2

'nin küçük bir kısmının bile fosforillenmesi tüm

eIF2B

havuzunu kurutarak protein sentezini global olarak durdurur.

Adım Adım Çözüm

1

eIF2

'nin normal döngüsünü analiz edin.

eIF2-GTP

, başlatıcı

tRNA

'yı ribozoma taşır ve işlem sonunda

eIF2-GDP

formuna dönüşür.

Yeni bir başlatma döngüsü için

GDP

'nin

GTP

ile yer değiştirmesi gerekir.

2

eIF2B

faktörünün rolünü belirleyin.

eIF2B

, bir guanin nükleotid değişim faktörü (

GEF

) olarak çalışır.

eIF2-GDP

formundan

GDP

'nin ayrılmasını ve

GTP

bağlanmasını katalizler.

3

Fosforilasyonun etkisini değerlendirin.

eIF2\alpha

fosforillendiğinde,

eIF2B

'ye olan afinitesi yaklaşık

100

kat artar.

Bu durum

eIF2B

'nin fosforillenmiş

eIF2

tarafından 'tuzaklanmasına' (

sequestration

) yol açar.

4

Sonucu belirleyin.

eIF2B

hücrede sınırlı miktardadır; sekestre edilmesi

eIF2-GTP

rejenerasyonunu durdurur.

eIF2-GTP

kalmadığı için protein sentezi başlatılamaz.

Anahtar Kavram

Entegre Stres Yanıtı (

Integrated

Stress

Response

) ve

eIF2B

sekestrasyonu

Daha Fazla Pratik

İnhibitör etkili difteri toksini ve ekzotoksin A'nın hedef aldığı elongasyon faktörü

eEF2

üzerindeki

difthamid

modifikasyonunu inceleyiniz.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 13Soru →

Ökaryotik hücrelerde gerçekleşen protein sentezi (translasyon) mekanizması ve bu süreci etkileyen faktörlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Amino asitlerin

tRNA

’lara bağlanması (aktivasyon) basamağında, her bir amino asit başına bir adet yüksek enerjili fosfat bağı (

ATP \rightarrow ADP

) tüketilir.

Durdurucu kodonlar (

UAA, UAG, UGA

) ribozomun

A

bölgesine geldiğinde, bu kodonları tanıyan özgül terminatör

tRNA

molekülleri sentezi sonlandırır.

Difteri toksini, ökaryotik elongasyon faktörü 2’yi (

eEF-2

)

ADP

-ribozilleyerek translokasyon basamağını inhibe eder.

Protein sentezi süreci, sentezlenen polipeptid zincirinin karboksil (

C

) ucundan amino (

N

) ucuna doğru ilerleyen bir polimerizasyon reaksiyonudur.

Ökaryotlarda elongasyon sırasında aminoaçil-

tRNA

’nın ribozoma taşınmasından sorumlu olan

eEF-1\alpha

, prokaryotik sistemdeki

EF-G

faktörünün fonksiyonel analoğudur.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Difteri toksini, ökaryotik elongasyon faktörü 2’yi ( $eEF-2$ ) $ADP$ -ribozilleyerek translokasyon basamağını inhibe eder.

Cevap

Ökaryotik elongasyon faktörü 2'nin (

eEF-2

) difteri toksini tarafından

ADP

-ribozillenerek inhibe edilmesi doğru bir ifadedir.

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin uzama (elongasyon) evresinde görev alan

eEF-2

faktörü, ribozomun bir sonraki kodona kaymasını (translokasyon) sağlar. Difteri toksini ve *Pseudomonas* eksotoksini A, bu faktörü

ADP

-ribozilasyonu ile inaktive ederek protein sentezini durdurur.

Adım Adım Çözüm

1

Aktivasyon enerjisinin değerlendirilmesi

Amino asit +

ATP

+

tRNA \rightarrow

Aminoasil-

tRNA

+

AMP

+

PP_i

reaksiyonu gerçekleşir.

Bu basamakta

ATP

'nin iki yüksek enerjili bağı harcanır.

2

Terminasyon mekanizmasının analizi

Durdurucu kodonlar (Stop kodonları) protein kodlamaz ve

tRNA

tarafından tanınmaz.

Salınım faktörleri (Release Factors) süreci sonlandırır.

3

İnhibitör etkisinin incelenmesi

Difteri toksini,

eEF-2

faktörünü modifiye ederek ribozomun translokasyon (kayma) yeteneğini bozar.

Bu, ökaryotik protein sentezinin elongasyon evresini spesifik olarak durdurur.

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyonun elongasyon evresi, enerji gereksinimleri ve toksinler (Difteri toksini) aracılığıyla inhibisyonu.

Soru 14Soru →

Ökaryotik bir hücre sitozolünde, 50 amino asit uzunluğunda bir polipeptit zincirinin sentezlenmesi planlanmaktadır. Bu sürecin inisiyasyon (mRNA tarama/scanning basamağı hariç), elongasyon ve terminasyon evrelerinde tüketilen toplam yüksek enerjili fosfat bağı ( $P \sim P$ ) sayısı ile translasyonu 60S ribozomal alt birimine bağlanarak inhibe eden ajanın eşleştirilmesi aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

200 - Kloramfenikol

201 - Sikloheksimid

151 - Sikloheksimid

201 - Streptomisin

200 - Sikloheksimid

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 201 - Sikloheksimid

Cevap

Ökaryotik hücrede 50 amino asitlik polipeptit sentezi için 201 yüksek enerjili bağ harcanır ve bu süreci 60S birimine bağlanarak Sikloheksimid inhibe eder.

Sentezlenen her bir amino asit için aktivasyon basamağında 2 ATP eşdeğeri (

P \sim P

) harcanır (

50 \times 2 = 100

). İnisiyasyon aşamasında eIF2 ve eIF5B tarafından 2 GTP tüketilir. Uzama evresinde ilk metiyonin hariç 49 amino asidin her biri için 2 GTP (toplam 98) ve terminasyonda eRF3 için 1 GTP kullanılır. Toplamda 201

P \sim P

harcanır. Sikloheksimid, ökaryotik 60S alt birimine bağlanarak peptidil transferazı inhibe eden spesifik bir ajandır.

Adım Adım Çözüm

1

Amino asit aktivasyonu (tRNA şarjı) enerjisini hesapla.

100

P \sim P

bağı.

Her bir amino asit için 1 ATP, AMP'ye dönüşür. AMP oluşumu ve takiben

PP_i

hidrolizi 2 yüksek enerjili bağa eşdeğerdir (

50 \times 2 = 100

).

2

İnisiyasyon (başlangıç) evresindeki enerji tüketimini belirle.

2 GTP.

Ökaryotlarda Met-tRNA'nın getirilmesi (eIF2-GTP) için 1 GTP ve büyük alt birimin birleşmesi (eIF5B-GTP) için 1 GTP harcanır.

3

Uzama (elongation) evresindeki enerji tüketimini hesapla.

98 GTP.

İlk amino asit P-sitesinde olduğu için kalan 49 amino asidin her biri için; A-sitesine giriş (eEF1A-GTP) ve translokasyon (eEF2-GTP) olmak üzere 2 GTP harcanır (

49 \times 2 = 98

).

4

Terminasyon (sonlanma) evresi enerjisini ekle.

1 GTP.

Salınım faktörlerinin (eRF3) aktivitesi için 1 GTP hidroliz edilir.

5

Toplam enerjiyi bul ve inhibitörü belirle.

Toplam 201; İnhibitör: Sikloheksimid.

100 + 2 + 98 + 1 = 201

. Sikloheksimid ökaryotik 60S (peptidil transferaz) inhibitörüdür.

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyonda enerji bilançosu (

4n+1

) ve spesifik inhibitör mekanizmaları.

Daha Fazla Pratik

Prokaryotik translasyonda EF-G ve ökaryotik translasyonda eEF2'nin benzer işlevlerini (translokasyon) ve bunların Difteri toksini gibi ajanlarla etkileşimini tekrar ediniz.

Tahmini Süre:2m 30s

Soru 15Soru →

Protein sentezi sürecinde, genetik bilginin sadakatle ( $fidelity$ ) aktarılabilmesi için her bir amino asidin kendisine uygun olan doğru $tRNA$ molekülüne bağlanması zorunludur. Aminoasil- $tRNA$ sentetaz enzimlerinin, belirli bir amino asidi doğru $tRNA$ 'ya bağlarken tanıdığı ve "ikinci genetik kod" olarak tanımlanan temel belirleyici bölgeler aşağıdakilerin hangisinde bulunur?

tRNA

molekülünün akseptör kolu ve antikodon ilmiği

mRNA

üzerindeki

AUG

başlatıcı kodonu ve çevresindeki Kozak dizisi

Durdurucu kodonları (

UAG, UAA, UGA

) tanıyan spesifik

tRNA

antikodonları

tRNA

molekülünün 5' fosfat ucu ve üzerindeki

T\psi C

döngüsü

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $tRNA$ molekülünün akseptör kolu ve antikodon ilmiği

Cevap

Aminoasil-tRNA sentetazlar tarafından tanınan bölgeler olan tRNA'nın akseptör kolu ve antikodon ilmiğidir.

Aminoasil-tRNA sentetaz enzimleri, her bir amino asidi kendisine karşılık gelen doğru tRNA'ya bağlamakla görevlidir. Bu enzimin tRNA'yı tanımasını sağlayan temel bölgeler, tRNA'nın 3' ucundaki akseptör kolu ve antikodon döngüsüdür. Bu spesifik tanıma kurallarına, genetik kodun (mRNA-tRNA eşleşmesi) ötesinde bir sadakat sağladığı için "ikinci genetik kod" adı verilir.

Adım Adım Çözüm

1

Aminoasil-tRNA sentetaz (ARS) enzimlerinin fonksiyonunu analiz et.

ARS enzimleri, spesifik bir amino asidi ATP kullanarak ilgili tRNA'nın 3' ucuna (ester bağı ile) bağlar.

Translasyonun doğruluğu, doğru amino asidin doğru tRNA'ya takılmasına bağlıdır.

2

"İkinci genetik kod" kavramını tanımla.

Bu kavram, ARS enziminin bir tRNA'yı diğerlerinden ayırt etmesini sağlayan nükleotid dizilerini ifade eder.

Hücrede 20 çeşit amino asit için en az 20 çeşit ARS bulunur ve her biri kendi tRNA'larını tanımalıdır.

3

tRNA üzerindeki yapısal tanınma bölgelerini belirle.

ARS enzimleri tRNA'nın hem 3' akseptör kolunu hem de antikodon ilmiğini fiziksel olarak kavrar ve buradaki spesifik bazları kontrol eder.

Bu iki bölge, tRNA'nın kimliğini belirleyen en kritik yapısal elementlerdir.

Anahtar Kavram

İkinci Genetik Kod (Aminoasil-tRNA Sentetaz Özgüllüğü)

İpuçları

1

Amino asitlerin tRNA'ya bağlanması, ribozomun dışındaki bir aktivasyon basamağıdır.

2

Bu enzimler, tRNA'nın mRNA ile eşleşecek kısmını ve amino asidin asıl takılacağı kolu kontrol eder.

3

Akseptör kol amino asidin bağlandığı yerdir, antikodon ise tRNA'nın kimliğini belirleyen en önemli kısımdır.

Daha Fazla Pratik

Aminoasil-tRNA sentetazların 'proofreading' (düzeltme) aktivitesini ve bu aktivitenin translasyon hata oranını nasıl düşürdüğünü inceleyebilirsiniz.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 16Soru →

Protein sentezi inhibitörleri üzerine yapılan bir biyokimyasal çalışmada; incelenen bir ajanın hem prokaryotik $70S$ hem de ökaryotik $80S$ ribozomlarında etkili olduğu, yapısal olarak aminoaçil-tRNA'nın $3'$ ucuna benzerlik gösterdiği ve ribozomun A bölgesine yerleşerek polipeptit zincirinin vaktinden önce (prematür) sonlanmasına neden olduğu saptanmıştır. Bu özelliklere sahip olan protein sentezi inhibitörü aşağıdakilerden hangisidir?

Puromisin

Sikloheksimid

Kloramfenikol

Streptomisin

Eritromisin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Puromisin

Cevap

Puromisin; aminoaçil-tRNA yapısını taklit ederek hem prokaryot hem de ökaryotlarda peptidil transferaz reaksiyonuna katılan ve polipeptit zincirinin erken salınmasına yol açan inhibitördür.

Puromisin, yapısı itibariyle bir aminoaçil-tRNA'nın (özellikle tirozin taşıyan tRNA)

3'

ucuna çok benzer. Ribozomun A bölgesine girer ve peptidil transferaz enzimi aracılığıyla P bölgesindeki büyüyen polipeptit zincirini üzerine alır. Ancak puromisin ribozoma sıkıca tutunamaz ve 'peptidil-puromisin' şeklinde kompleksten ayrılarak sentezin vaktinden önce durmasına (prematür terminasyon) neden olur. Hem prokaryotik hem de ökaryotik ribozomlarda bu mekanizmayla etki gösterir.

Adım Adım Çözüm

1

İnhibitörün hedef spektrumunu belirle.

Hem

70S

(prokaryot) hem de

80S

(ökaryot) ribozomlarını etkiliyor.

Çoğu antibiyotik seçicidir, ancak puromisin her iki sistemde de etkilidir.

2

Yapısal benzerliği analiz et.

Aminoaçil-tRNA'nın

3'

ucuna (tirozil-tRNA benzeri) benzerlik.

Bu benzerlik ajanın ribozomun A bölgesine girmesini sağlar.

3

Etki mekanizmasını tanımla.

P bölgesindeki büyüyen zincir A bölgesindeki inhibitöre aktarılır ve peptidil-puromisin kompleksi oluşarak ribozomdan ayrılır.

Bu durum protein sentezinin prematür terminasyonuna (erken sonlanma) yol açar.

Anahtar Kavram

Puromisin, aminoaçil-tRNA (spesifik olarak tirozil-tRNA) analoğu olarak davranan ve türler arası ayrım yapmadan protein sentezini sonlandıran tek önemli inhibitördür.

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 17Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin başlama (inisiyasyon) evresi, prokaryotlardan farklı olarak oldukça karmaşık bir regülasyon ve enerji kullanımı döngüsüne sahiptir. Olgun bir $mRNA$ 'nın $5'$ ucuna bağlanan pre-inisiyasyon kompleksinin, uygun başlama kodonunu ( $AUG$ ) bulana kadar $5' \rightarrow 3'$ yönünde ilerlediği 'tarama (scanning)' süreciyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Tarama süreci sırasında

mRNA

üzerindeki ikincil yapıların (hairpin) açılması için gerekli olan helikaz aktivitesi eIF4A tarafından yürütülür ve bu basamakta enerji kaynağı olarak

ATP

hidroliz edilir.

43S

pre-inisiyasyon kompleksinin

mRNA

üzerine yüklenmesi için gerekli olan enerji, eIF2 faktörüne bağlı olan

ATP

molekülünün hidrolizi ile sağlanır.

Başlama kodonunun tanınmasından sonra eIF5B aracılığıyla

60S

alt biriminin komplekse katılması sırasında enerji kaynağı olarak

ATP

tüketilir.

Ökaryotik başlama faktörü eIF4E,

mRNA

'nın

3'

-poli(A) kuyruğuna bağlanarak kompleksin halkasallaşmasını (circularization) sağlar.

Prokaryotlardaki Shine-Dalgarno dizisinin karşılığı olan Kozak dizisi,

40S

ribozomal alt birimindeki

18S

rRNA

ile doğrudan baz eşleşmesi yaparak başlama kodonunu belirler.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tarama süreci sırasında $mRNA$ üzerindeki ikincil yapıların (hairpin) açılması için gerekli olan helikaz aktivitesi eIF4A tarafından yürütülür ve bu basamakta enerji kaynağı olarak $ATP$ hidroliz edilir.

Cevap

Tarama süreci sırasında ikincil yapıların açılması için eIF4A tarafından

ATP

hidroliz edilmesi doğrudur.

Ökaryotik translasyon inisiyasyonunda,

43S

pre-inisiyasyon kompleksi mRNA'ya yüklendikten sonra başlama kodonunu bulmak için mRNA boyunca ilerler. Bu süreçte mRNA'nın sahip olduğu ikincil yapılar (hairpins), eIF4F kompleksinin bir parçası olan eIF4A tarafından çözülür. eIF4A bir RNA helikazdır ve bu yapıları bozmak için

ATP

hidrolizinden gelen enerjiyi kullanır.

Adım Adım Çözüm

1

eIF4F kompleksinin bileşenlerini analiz et

eIF4F kompleksi eIF4E (cap-binding), eIF4A (RNA helikaz) ve eIF4G (iskelet protein) birimlerinden oluşur.

Ökaryotik mRNA'nın taranması için cap yapısının tanınması ve ikincil yapıların çözülmesi gerekir.

2

Tarama (scanning) mekanizmasındaki enerji kaynağını belirle

eIF4A, mRNA üzerindeki stem-loop gibi yapıları açmak için

ATP

hidroliz eder.

Translasyonun çoğu basamağı

GTP

kullansa da, tarama evresi karakteristik olarak

ATP

bağımlıdır.

3

Diğer inisiyasyon basamaklarındaki enerji kullanımını kontrol et

eIF2 (tRNA taşıma) ve eIF5B (alt birim birleşmesi) faktörleri

GTP

kullanır.

GTPaz aktivitesi translasyon faktörleri için standart bir enerji dönüşüm mekanizmasıdır.

Anahtar Kavram

Ökaryotik Translasyon İnisiyasyonunda eIF4F ve ATP Bağımlı Tarama (Scanning)

Daha Fazla Pratik

eIF2-alfa fosforilasyonunun (açlık, stres durumlarında) protein sentezini nasıl global olarak inhibe ettiğini inceleyiniz.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 18Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin başlatılması (inisiasyon) hızı, başlatma faktörlerinin çeşitli mekanizmalarla regülasyonu sayesinde kontrol edilir. Hücrede amino asit eksikliği veya viral enfeksiyon gibi stres durumlarında, aşağıdaki faktörlerden hangisinin $\alpha$ -alt biriminin spesifik bir kinaz tarafından fosforillenmesi, protein sentezinin küresel olarak baskılanmasına yol açar?

eIF2

eIF4E

eIF3

eEF1\alpha

eEF2

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $eIF2$

Cevap

eIF2

(ökaryotik başlatma faktörü 2)

Doğru cevap olan faktör, ökaryotik hücrelerde başlatıcı

Met-tRNA_i^{met}

'yi

GTP

ile birleşerek

40S

ribozomal alt birimine taşıyan üçlü (ternary) kompleksi oluşturur. Hücresel stres (açlık, viral enfeksiyon, ısı şoku) durumunda, spesifik kinazlar bu faktörün

\alpha

-alt birimini fosforiller. Bu modifikasyon, faktörün tekrar aktif hale gelmesi için gereken

GDP-GTP

değişimini gerçekleştiren

eIF2B

(guanin nükleotid değişim faktörü) proteinini etkisiz hale getirir ve böylece hücrede protein sentezi genel olarak durur.

Adım Adım Çözüm

1

Protein sentezinin hangi evresinin regüle edildiğini belirle.

Soru, başlatma (inisiasyon) evresindeki global regülasyondan bahsetmektedir.

Protein sentezi kontrolünün en önemli basamağı başlatma evresidir.

2

\alpha

-alt birimi fosforillenen spesifik faktörü hatırla.

eIF2

faktörü,

\alpha

,

\beta

ve

\gamma

olmak üzere üç alt birimden oluşur.

Stres durumunda (örn.

HEI

,

PKR

kinazları)

eIF2\alpha

fosforillenir.

3

Fosforilasyonun biyokimyasal sonucunu analiz et.

Fosforillenmiş

eIF2

, nükleotid değişim faktörü olan

eIF2B

’ye çok sıkı bağlanarak onu tutuklar.

GDP

’nin

GTP

ile yer değiştirememesi, başlatıcı

Met-tRNA_i^{met}

'nin ribozoma taşınmasını durdurur.

Anahtar Kavram

Ökaryotik Translasyon Regülasyonu ve

eIF2

Fosforilasyonu

Daha Fazla Pratik

İnsülin sinyalizasyonunun

eIF4E

ve

4E-BP

üzerindeki etkilerini inceleyerek anabolik regülasyon farkını öğrenebilirsiniz.

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 19Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin başlama (inisiyasyon) evresinde, 43S pre-inisiyasyon kompleksinin mRNA üzerindeki 5' başlık (cap) yapısına bağlandıktan sonra uygun başlatıcı AUG kodonunu bulana kadar mRNA boyunca ilerlemesini sağlayan "tarama" (scanning) mekanizması için gerekli olan enerji aşağıdakilerin hangisinden karşılanır?

ATP hidrolizi

GTP hidrolizi

Aminoasit-tRNA ester bağının enerjisi

Peptidil transferaz aktivitesi

Kreatin fosfatın doğrudan kullanımı

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: ATP hidrolizi

Cevap

Ökaryotik translasyonda tarama (scanning) işlemi için gerekli enerji ATP hidrolizinden sağlanır.

Doğru cevap olan seçenek, ökaryotik translasyonun ayırt edici özelliklerinden birini ifade eder. Prokaryotlarda ribozom doğrudan Shine-Dalgarno dizisine bağlanırken, ökaryotlarda 5' uçtan başlayarak AUG kodonuna kadar ilerleme (scanning) gerçekleşir. Bu tarama işlemi sırasında mRNA'daki sekonder yapıların açılması için eIF4A helikazı görev yapar ve bu enzim enerjisini ATP hidrolizinden alır.

Adım Adım Çözüm

1

İnisiyasyon kompleksinin mRNA'ya bağlanmasını değerlendir.

43S pre-inisiyasyon kompleksi eIF4F yardımıyla 5' cap yapısına bağlanır.

Sentezin başlayabilmesi için ribozomun mRNA'ya tutunması gerekir.

2

mRNA üzerindeki AUG kodonunun aranması sürecini incele.

Ribozom AUG'ye ulaşmak için mRNA üzerindeki sekonder yapıları (hairpin vb.) çözerek ilerler.

mRNA düz bir şerit değildir; sekonder yapıların açılması helikaz aktivitesi gerektirir.

3

Helikaz aktivitesi için gereken enerji kaynağını belirle.

eIF4A (bir RNA helikazıdır) bu süreçte ATP hidrolizini kullanır.

Ökaryotik translasyonu prokaryotik olandan ayıran temel farklardan biri, tarama işlemi için ATP gereksinimidir.

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyon inisiyasyonunda eIF4A helikaz aktivitesi ATP bağımlıdır.

Soru 20Soru →

Hücrede gerçekleşen protein sentezi (translasyon) sürecinin uzama (elongasyon) aşamasında; peptidil- $tRNA$ ’nın A bölgesinden P bölgesine taşınmasını ve ribozomun $mRNA$ üzerinde bir kodon ilerlemesini sağlayan 'translokasyon' basamağında doğrudan kullanılan enerji kaynağı aşağıdakilerden hangisidir?

GTP

ATP

CTP

UTP

cAMP

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $GTP$

Cevap

Translasyonun uzama aşamasındaki translokasyon basamağında enerji kaynağı olarak

GTP

kullanılır.

Protein sentezinin elongasyon (uzama) döngüsünde, ribozomun bir sonraki kodona doğru hareket etmesi (translokasyon) için uzama faktörleri (prokaryotlarda

EF-G

, ökaryotlarda

eEF-2

) görev yapar. Bu faktörler birer

GTP

azdır ve

GTP

molekülünü hidroliz ederek elde ettikleri enerjiyi ribozomun yapısal değişimini ve hareketini sağlamak için kullanırlar.

Adım Adım Çözüm

1

Protein sentezindeki enerji gerektiren basamakları sınıflandır.

Aminoasit aktivasyonu için

ATP

, başlangıç ve uzama (aminoaçil-

tRNA

bağlanması ve translokasyon) basamakları için

GTP

kullanılır.

Farklı enzimler ve faktörler farklı yüksek enerjili fosfat bağlarını tercih eder.

2

Translokasyon basamağına özgü faktörü ve enerji kaynağını belirle.

Ökaryotlarda

eEF-2

(prokaryotlarda

EF-G

) faktörü

GTP

hidroliz ederek ribozomu kaydırır.

Translokasyon, mekanik bir hareket gerektirir ve bu hareket uzama faktörlerinin

GTP

az aktivitesi ile tetiklenir.

Anahtar Kavram

Translasyon Sürecinde Enerji Kullanımı

Tahmini Süre:45s

Protein Sentezi (Translasyon)

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm