Protein Sentezi (Translasyon)

24 soru

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde gerçekleşen protein sentezi (translasyon) mekanizması, süreçte harcanan enerji kaynakları ve inhibitörlerin etki özellikleri dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

Amino asitlerin aktivasyonu (aminoaçil-

tRNA

sentezi) sırasında bir molekül

ATP

AMP

PP_i

’ye parçalandığı için toplam 2 adet yüksek enerjili fosfat bağı harcanır.

Uzama (elongasyon) evresinde, her bir aminoaçil-

tRNA

’nın ribozomun

A

bölgesine uygun kodon-antikodon eşleşmesiyle yerleşebilmesi için

GTP

hidrolizi gereklidir.

Protein sentezini sonlandıran durdurucu kodonlar (

UAA

UAG

UGA

), polipeptit zincirine eklenecek son bir amino asidi taşıyan özgül

tRNA

’lar tarafından tanınır.

Peptidil transferaz enzim aktivitesi ile peptid bağı oluşumu için doğrudan bir dışsal

GTP

veya

ATP

hidrolizine ihtiyaç duyulmaz; enerji aminoaçil-

tRNA

’daki ester bağından sağlanır.

Tetrasiklin grubu antibiyotikler, bakteriyel ribozomun 30S alt birimine bağlanarak aminoaçil-

tRNA

’nın

A

bölgesine girişini fiziksel olarak engellerler.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Protein sentezini sonlandıran durdurucu kodonlar ( $UAA$ , $UAG$ , $UGA$ ), polipeptit zincirine eklenecek son bir amino asidi taşıyan özgül $tRNA$ ’lar tarafından tanınır.

Cevap

Durdurucu kodonlar amino asit kodlamaz ve tRNA'lar yerine salınım faktörleri (RF) tarafından tanınır.

Durdurucu kodonlar (

UAA

UAG

UGA

) herhangi bir amino asit kodlamazlar. Bu kodonlar ribozomun

A

bölgesine geldiğinde, tRNA'lar yerine protein yapısındaki salınım faktörleri (prokaryotlarda

RF-1, RF-2

, ökaryotlarda

eRF

) bu kodonları tanır ve polipeptit zincirinin

P

bölgesindeki

tRNA

’dan ayrılmasını sağlayarak sentezi bitirir.

Adım Adım Çözüm

Enerji gereksinimlerini değerlendir.

Aktivasyon (2 Pi), A bölgesine bağlanma (1 GTP) ve translokasyon (1 GTP) enerji harcayan basamaklardır.

Protein sentezi yüksek enerji maliyetli bir anabolik süreçtir.

Peptid bağı oluşum mekanizmasını incele.

Peptidil transferaz aktivitesi sırasında GTP harcanmaz.

Gereken enerji aktivasyon basamağında tRNA-amino asit arasındaki ester bağında depolanmıştır.

Terminasyon (sonlanma) basamağını analiz et.

Durdurucu kodonlar tRNA'lar tarafından tanınmaz.

Normal biyolojik süreçte durdurucu kodonlara karşılık gelen bir tRNA bulunmaz; süreci protein yapısındaki salınım faktörleri sonlandırır.

Anahtar Kavram

Translasyon Enerjetiği ve Terminasyon Faktörleri

Alternatif Yöntem

Toplam enerji hesabını hatırlamak: Bir proteinin sentezi için gereken toplam enerji

4n

kuralı ile hesaplanır (n = aa sayısı). Bu hesapta her bir aa için 2 aktivasyon, 1 giriş (entry) ve 1 translokasyon enerjisi temel alınır.

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 22Soru →

Genetik kodun dejenere olması ( $degeneracy$ ), bazı amino asitlerin birden fazla kodon tarafından şifrelenmesine olanak tanır. Bu durumun moleküler temellerinden biri olan 'Wobble' (Salınım) hipotezine göre, $tRNA$ antikodonunun $5'$ ucundaki ilk baz ile $mRNA$ kodonunun $3'$ ucundaki üçüncü baz arasındaki eşleşme kuralları standart Watson-Crick eşleşmelerinden daha esnektir. Buna göre, antikodonunun $5'$ ucunda **Guanin ( $G$ )** bazı bulunan bir $tRNA$ , $mRNA$ üzerindeki kodonların $3'$ ucunda yer alan hangi bazlarla baz eşleşmesi yapabilir?

Sitozin ve Urasil

Sitozin ve Adenin

Guanin ve Adenin

Adenin ve Urasil

Sadece Sitozin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Sitozin ve Urasil

Cevap

Antikodonun

5'

ucundaki Guanin (

G

) bazı, kodonun

3'

ucundaki Sitozin (

C

) ve Urasil (

U

) bazları ile eşleşebilir.

Wobble hipotezine göre, antikodonun birinci (

5'

) bazının uzaysal konumu, standart olmayan hidrojen bağlarının kurulmasına izin verir. Antikodonun

5'

ucundaki Guanin (

G

), kodonun

3'

ucunda yer alan Sitozin (

C

) ile 3 hidrojen bağı (standart), Urasil (

U

) ile ise 2 hidrojen bağı (standart olmayan) kurarak eşleşebilir. Bu sayede aynı

tRNA

farklı kodonları tanıyabilir.

Adım Adım Çözüm

Wobble (Salınım) pozisyonunun belirlenmesi

Wobble etkileşimi

tRNA

antikodonunun

5'

ucu (1. baz) ile

mRNA

kodonunun

3'

ucu (3. baz) arasında gerçekleşir.

Hipotezin temeli, kodonun üçüncü bazındaki esnekliktir.

Guanin (

G

) bazının eşleşme kurallarının hatırlanması

G

(antikodon)

\rightarrow

C

(kodon, standart) ve

G

(antikodon)

\rightarrow

U

(kodon, Wobble) eşleşmeleri mümkündür.

Guanin, Wobble pozisyonunda bir pürin olarak pirimidinlerle (

C

U

) etkileşime girebilir.

Seçeneklerle karşılaştırma

Sitozin ve Urasil'i birlikte içeren seçenek doğrudur.

Wobble kuralları

G

için bu iki pirimidine izin verir.

Anahtar Kavram

Wobble (Salınım) Hipotezi: Bir

tRNA

'nın birden fazla kodonu tanıyabilmesini sağlayan esnek baz eşleşmesi kuralıdır.

İpuçları

Wobble eşleşmesi

mRNA

kodonunun kaçıncı bazında gerçekleşir?

Antikodonun

5'

ucunda Guanin varken, bu bazın hangi pirimidinlerle eşleşebileceğini düşünün.

Guanin hem normal eşleşme ortağıyla hem de hidrojen bağı yapabildiği diğer pirimidin olan Urasil ile eşleşebilir.

Daha Fazla Pratik

İnozin (

I

) bazının antikodonun

5'

ucunda olması durumunda kaç farklı bazla eşleşebileceğini tekrar edin.

Tahmini Süre:50s

Soru 23Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin başlama (inisiasyon) aşamasında görev alan $eIF4F$ (kap bağlayıcı kompleks) bileşenleri ve mRNA'nın organizasyonu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

eIF4G

proteini;

eIF4E

ve poli-A bağlayıcı protein (

PABP

) ile etkileşime girerek mRNA'nın halkasallaşmasını (circularization) sağlar.

eIF4A

alt birimi, mRNA üzerindeki sekonder yapıları çözmek için gerekli olan helikaz aktivitesini

GTP

hidrolizi ile gerçekleştirir.

eIF4E

faktörü, mRNA'nın 3' ucundaki poli-A kuyruğuna doğrudan bağlanarak ribozomun mRNA'ya tutunmasını başlatan ana bileşendir.

eIF4F

kompleksi, mRNA taranması (scanning) tamamlandıktan sonra 60S ribozomal alt biriminin 40S alt birimi ile birleşmesini katalizleyen bir GTPazdır.

eIF4G

alt birimi, mRNA üzerinde

AUG

başlatma kodonunu bulmak için 5' -> 3' yönünde ilerleyen ana ATP bağımlı motor proteindir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $eIF4G$ proteini; $eIF4E$ ve poli-A bağlayıcı protein ( $PABP$ ) ile etkileşime girerek mRNA'nın halkasallaşmasını (circularization) sağlar.

Cevap

eIF4G proteini; eIF4E ve poli-A bağlayıcı protein (PABP) ile etkileşime girerek mRNA'nın halkasallaşmasını (circularization) sağlar.

Doğru ifade, ökaryotik translasyonun verimliliğini artıran 'halkasallaşma' (circularization) modelini açıklar. Bu modelde eIF4G proteini bir köprü görevi görerek mRNA'nın 5' ucundaki kap yapısını (eIF4E aracılığıyla) ve 3' ucundaki poli-A kuyruğunu (PABP aracılığıyla) bir araya getirir. Bu yapı, ribozomların mRNA üzerinden ayrıldıktan sonra tekrar başlangıç noktasına dönmesini kolaylaştırır.

Adım Adım Çözüm

eIF4F kompleksinin bileşenlerini ve temel görevlerini belirle.

eIF4F; eIF4E (cap bağlama), eIF4A (helikaz) ve eIF4G (iskele protein) birimlerinden oluşur.

Ökaryotik translasyon başlangıcında mRNA'nın ribozoma tanıtılması bu kompleks üzerinden gerçekleşir.

eIF4G proteininin iskele (scaffold) rolünü analiz et.

eIF4G, 5' uçtaki eIF4E ile etkileşirken aynı zamanda 3' uçtaki poli-A kuyruğuna bağlı olan PABP ile de etkileşir.

Bu çift taraflı etkileşim mRNA molekülünün fiziksel olarak halkalaşmasını sağlar.

Halkasallaşmanın biyolojik önemini değerlendir.

mRNA circularization, ribozomların geri dönüşümünü (recycling) hızlandırır ve translasyon verimliliğini artırır.

TUS düzeyinde bu organizasyon, ökaryotik ve prokaryotik translasyon arasındaki temel farklardan biridir.

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyon başlangıcında eIF4F kompleksi ve mRNA halkasallaşma mekanizması.

Tahmini Süre:1m 40s

Soru 24Soru →

Ökaryotik hücrelerde protein sentezinin (translasyon) basamakları, bu basamaklarda kullanılan enerji kaynakları ve süreci etkileyen inhibitör ajanlar ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Aminoasitlerin kendi

tRNA

moleküllerine bağlanması (aktivasyon) sürecinde, her bir aminoasit için 1 adet yüksek enerjili fosfat bağı (

ATP \rightarrow ADP

) tüketilir.

Ökaryotik translasyonun elongasyon (uzama) evresinde, ribozomun

mRNA

üzerinde bir kodon ilerlemesi (translokasyon)

eEF-2

faktörü ve

ATP

hidrolizi ile sağlanır.

Difteritoksin, ökaryotik translasyonun başlatma (

initiation

) evresini,

eIF-2

faktörünü ADP-ribozilleyerek geri dönüşümsüz olarak inhibe eder.

Translasyonun sonlanma (

termination

) aşamasında, durdurucu kodonlar (

UAA, UAG, UGA

) özgül baskılayıcı (

suppressor

)

tRNA

'lar tarafından tanınarak polipeptid zincirinin salınımı tetiklenir.

Risin ve Shiga toksini, ökaryotik

60S

ribozomal alt birimindeki

28S

rRNA yapısından spesifik bir adenin bazını uzaklaştırarak (depürinasyon) elongasyon faktörlerinin bağlanmasını engeller.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Risin ve Shiga toksini, ökaryotik $60S$ ribozomal alt birimindeki $28S$ rRNA yapısından spesifik bir adenin bazını uzaklaştırarak (depürinasyon) elongasyon faktörlerinin bağlanmasını engeller.

Cevap

Risin ve Shiga toksini, ökaryotik 60S ribozomal alt birimindeki 28S rRNA yapısından spesifik bir adenin bazını uzaklaştırarak (depürinasyon) elongasyon faktörlerinin bağlanmasını engeller.

Doğru olan ifade, Risin ve Shiga toksinlerinin mekanizmasını açıklayan seçenektir. Bu toksinler, ökaryotik ribozomun büyük alt birimindeki (

60S

)

28S

rRNA'nın kritik bir halkasındaki tek bir adenini uzaklaştırarak (N-glikozidaz aktivitesi), elongasyon faktörlerinin ribozoma bağlanma kapasitesini ortadan kaldırır ve protein sentezini kalıcı olarak durdurur.

Adım Adım Çözüm

Enerji gereksinimlerinin değerlendirilmesi

Aminoasit aktivasyonu için 2 yüksek enerjili bağ (

ATP \rightarrow AMP

), elongasyonun her basamağı için ise 2

GTP

(biri A bölgesine giriş, diğeri translokasyon için) gerekir.

Sentezin her aşamasında (başlama, uzama, sonlanma) nükleotid hidrolizi şarttır.

Ökaryotik elongasyon faktörlerinin analizi

eEF-1\alpha

aminoaçil-

tRNA

yerleşimi,

eEF-2

ise translokasyon için

GTP

kullanır.

Ökaryotik ve prokaryotik faktörlerin isimlendirmeleri ve enerji kaynakları farklıdır.

İnhibitör mekanizmalarının karşılaştırılması

Difteritoksin

eEF-2

'yi ADP-riboziller; Risin/Shiga ise

28S

rRNA'yı depürine eder.

Her iki mekanizma da sonuçta elongasyonu engeller ancak etki ettikleri moleküler hedefler farklıdır.

Sonlanma mekanizmasının doğrulanması

Durdurucu kodonları tanıyan moleküller

tRNA

değil, protein yapısındaki salınım faktörleridir (

eRF

Genetik kodun evrenselliğinde durdurucu kodonların aminoasit karşılığı yoktur (istisnalar hariç).

Anahtar Kavram

Ökaryotik translasyon inhibitörleri ve enerji bütçesi

Tahmini Süre:2m 30s

ÖncekiSayfa 2 / 2

Protein Sentezi (Translasyon)

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Alternatif Yöntem

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