==============PROTEİN SENTEZİNİN BAŞLAMASI=============
Bağlayıcı faktör f3’ün aracılığıyla mRNA , translasyona (çevirime) hazırdır. Eğer anlamlı bir protein oluşacaksa , emre hazır bilginin tümüyle tercüme edilmesi zorunludur.mRNA’nın bir kısmının , örneğin ortasının tercüme edilmesi , ancak bir protein parçasının meydana gelmesine ve bunun da kural olarak başındaki ve sonundaki eksik aminoasit diziliminden dolayı inaktif olmasına neden olacaktır.
En basitinden sentezin başlama noktasını saptayan yerin mRNA’nın bir ucunda bulunması ve ribozomların bu noktadan itibaren mRNA’ları tanıması gereklidir. Bu durumda 5’ ucundan 3’ ucuna doğru translasyonun yapılmasını zorunlu kılacak bir düzenek olmalıdır. Doğada , serbest 5’ ucun translasyonun başlama noktası olarak herhangi bir rolü olmadığı saptanmıştır.
Başlama noktasının saptanması için yapılan araştırmalar , belirli aminoasitlerin , N terminalinde daha sık bulunduğunu , özellikle methioninin ve daha seyrek olmak üzere sırasıyla ala , ser , thr , glu’nun bulunduğunu göstermiştir. Bu gözlemden , belirli bir aminoasitin ya da daha seyrek olarak bazı aminoasitlerin , protein sentezinin başlama noktasını işaretlediği varsayılmıştır. Bakterilerde , methioninin başlangıç aminoasiti olarak işlev gördüğü saptanmıştır.Methionin , ilk olarak özgül sentetazlarının yardımıyla iki farklı tRNA üzerine taşınır.
F-Sentetaz Meth-t-RNAf % 70
Methionin
M-Sentetaz Meth-t-RNAm % 30
tRNAf (f = front = ön ) , başlama noktalarına bağlanır. Tüm methioninin %70’i bu tRNA’lara bağlanmıştır. Geri kalan %30’u sentez edilecek protein zincirinin ortasında bulunacak (uçtakiler değil) methioninden sorumlu olan tRNAm ( m = middle = orta)’ya taşınır. Ancak tRNAf üzerinde bulunan aminoasit daha sonraki kademede 10-formiltetrahidrofol asit-transformilazla formillendirilir. Bu formilaz daha önce değindiğim f1----f3 faktörleri gibi ribozomlarla bağlanmış bir proteindir.
Başlangıç aminoasidi , oluşan proteinler için genellikle herhangi bir öneme sahip değildir. Aksi taktirde , proteinlerin büyük bir kısmın ya da hepsinin N-terminal pozisyonunda (ucunda) methionin aminoasidi bulunmalıdır. Bu aminoasid , çoğunlukla özel bir enzimle deforme edilir ya da tamamen parçalanır. In vitro (hücresiz ortamda) , formüllendirilmemiş met tRNA’lar mRNA’nın ortasındaki AUG kodonu tarafından kabul edilmez.Bu nedenle tRNAf ‘nin başlama noktasını saptama özelliği sadece formil grubundan gelmemekte , ayrıca , kendine özgü bir yapıya sahip olmasından ileriye gelmektedir. Büyük olasılıkla , formil-met-tRNAf’nin bağ sağlamlığı , ribozom üzerindeki formil grubları aracılığıyla kuvvetlendirilmektedir. Aynı işlevler başlama aminoasid olduğu tahmin edilen N-asetil-fenil-tRNA ve N-asetilvalil-tRNA için de geçerlidir.
Formillendirilmiş methionil-tRNAf’nin monte edilmesi , mRNA üzerindeki AUG ve GUG kodonları ile olur. Formillendirilmemiş met-tRNAm , yalnız AUG kodonu tarafından tanınır.
Bağlanma (tutunma), f1 ve f3 faktörlerinin , AUG (ya da GUG) başlama tripletlerinin , GTP’nin ve Mg iyonlarının bulunduğu ortamda en fazladır.Başlama faktörlerini aktive edilmesi için yalnızca GTP (nukleozittrifosfat)’nın bulunması yeterlidir.GTP’den fosfor asid ayrılmaz çünkü GTP , 5-guanilildifosfonat ile yenilenebilir. Yapay polinukleotitlerle ve özellikle başlama kodu eksik olanlarla , normal koşullarda protein sentezi gözlenmemiştir bununla beraber , Mg++ derişiminin , inkübasyon ortamında , yaklaşık 20 mM’a yükselmesiyle , f faktörlerine gerek duyulmadan protein sentezi başlatılabilir.
Burada dikkate çekilecek husus , başlama olayına ribozomun küçük alt biriminin katılmasıdır.Formil-methionil-tRNA’nın AUG ya da GUG kodonu aracılığıyla başlama kompleksine montesi akla bir soru getirmektedir.mRNA’nın ortasındaki AUG kodonu başlangıç kodonu olarak kullanılan AUG kodonunda nasıl fark edilebilmektedir? Çünkü her iki kodonda meteonini kodlar. Bu ayrım , ribozom büyük alt birimlerinin olmadığı durumlarda meydana gelen başlama kompleksini özelliğinden ileriye gelmektedir.Çünkü tam bir ribozom üzerine , formil-methionil-tRNAf bağlanmaz. Sentezlenen peptit zincirinin içine methionil-tRNAm bağının monte edilmesi ise , yukarıdaki durumun tersine , ancak her iki ribozomal alt birimin bulunmasına ; yani tam bir ribozom oluşumuna bağlıdır. Bu , bize ribozomların neden iki as birimden meydana geldiğini açıklar.Çünkü 30S’li partikül yalnız başlama için , tam bir ribozomun oluşumu ise sürekli ve doğru bir translasyonun yapılması için gereklidir.Bu sistem ya da düzenlenme mRNA’nın rasgele bir noktasından itibaren translasyonunu önler.
Ancak başlama kompleksinin oluşumundan sonra , tam bir ribozom meydana gelir ve protein sentezleyen sistem işleyişine hazır olur.Protein sentezinde ribozomların özelliğini anlayabilmek için , ribozomların üzerinde farklı bölgeler tanımlanmış ve aşağıdaki gibi isimlendirilmiştir;
a-) Giriş ( = akseptör tarafı =decoding tarafı ya da aminoacil tarafı )
b-) Çıkış ( =donnor tarafı =condensing tarafı ya da pepdidil tarafı )
Eğer AUG ya da GUG başlama kodonunu bir mRNA ribozom ile bağlanırsa , başlama kodonları ribozomların girişine yerleşir. ( ya da başlama kodonlarının yerleştiği yer ribozomların girişi olur.) Başlama faktörlerinin aracılığıyla meydana gelmiş olan formil-metionil-tRNAf (başlama kompleksinin oluşumu ) ikinci kademede ribozomun çıkış noktasına doğru itilir.Bu itiliş , 30S’lik ribozomal alt birimin üçüncül yapısının geçici olarak değişmesine neden olmasının yanı sıra başlangıç kompleksinin kalitatif (niteliksel) olarak değişmesine de neden olur. Ribozom çıkışını doğru kaymış olan formil-methionil-tRNAf büyük alt birimi küçük alt birimle birleşerek tam bir ribozom oluşturmasına olanak verir. Başlangıç kodonu ribozomun çıkışına yaklaşırken ya da çıkarken , ikinci kodon ribozom girişine yaklaşır ya da girer ve aynı olaylar t4ekrarlanır. Protein sentezi için, ribozom üzerinde , büyük bir olasılıkla daha başka , aktif bölgeler mevcuttur; örneğin amino-açil-tRNA türlerinin girişi için bir “Kanal Bölgesi”serbest tRNA ve peptit zincirlerinin savrulması için de bir “Fırlatma Bölgesi” mevcuttur.
==============TRANSFER ENZİMLERİN ROLÜ=============
Başlama olayının dördüncü kademesinden sonra , başlama kodonu izleyen ikinci baz tripleti kendi aminoaçil-tRNA’sını kabule hazırdır. İç aminoasitlerin montesi için , her zaman , bazı faktörlere gereksinim vardır. Bunlar, ultra santrifüjle fraksiyonu yapılan hücre ekstraktının , süpernatant 100.000 * g. , kısa adıyla s-100 denen maddelerinin içerisinde çözülmüş olarak bulunur. Ribozomlarla bağlanan (yığışım yapan) f, bağlama ve başlama faktörlerinin aksine, daha sonra diğer bir hücre kompartimentinden elde edilir.
Protein sentezinin beşinci kademesinde , ikinci aminoasit, tam (komple) oluşmuş ribozomun girişine bağlıdır. Bu adım, bir T( transferden gelme) faktörünün ve parçalanmamış GTP’nin bulunduğu ortamda gerçekleşir. T faktörünün özellikleri , büyük ölçüde , f1 faktörünün özelliklerine benzer. Bu faktör , f1’in aksine, başlama kodonunu değil, diğer kodonları tanır. Adı geçen T faktörü bir termosta bil ( Ts) = ısıya dayanıklı ) ve birde termosta bil olmayan (Tu) = ısıya dayanıksız) iki kısma ayrılır. Ts , Tu ile GTP’nin yığışımını katalizler ve daha sonra aminoacil-tRNA ile stabil (dayanıklı)bir yapışma , tutunma kompleksi oluşur.
Kaynak: ReformTürk http://www.reformturk.com/showthread.php?p=46360
GTP + Tu Ts GTP/Tu
Aminoaçil-tRNA
GTP/Tu GTP/Tu /aminoaçil-tRNA
Tutunma kompleksi , ribozomun giriş tarafı üzerindeki ikinci kodon ile bağlanır. T faktörünün , ayrıca , kodon ile3 anti kodonunun karşılıklı etkileşiminde , sabitleştirici bir özelliğe sahip olup olmadığı bilinmemektedir.
Daha sonra , altıncı kademede , girişte bulunan aminoacil –tRNA , çıkış bölgesine doğru kayar. Bu translokasyon(yer değiştirme9 , ribozomun üçüncü yapısının tekrar değişmesi ve bağlı GTP’deki bir fosfatın kullanılması ile gerçekleşir. Parçalanma ribozoma özelleşmiş bir GTPaz’ın ortaya çıkmasını sağlar. Bu GTPaz , faktör G , yani “Translokaz” (bazı hallerde yanlış olarak peptit sentetaz şeklinde kullanılır) olarak tanımlanmıştır.
Hem T faktörü , hem G faktörü , hayvanlardaki protein sentez sistemleri içinde bulunan aminoaçil transferazlara büyük ölçüde uygunluk gösterir; fakat aynı değildir. Transferaz-I , bakteriyel T-faktörü gibi, transferaz-II ise G faktörü gibi davranır. Transferaz-I , keza “Bağlama enzimi” olarak da tanınır.
Sentetazların ve bağlayıcı faktörlerin canlı gruplarına göre gösterdikleri özgüllük gibi transferaz faktörler de keza ancak homolog (kököndeş) ribozomlarla tepkimeye girer. T ve faktörleri ancak bakteriyel ribozomlarla (hayvanlarınkiyle , özellikle memeli hayvanlarınkiyle değil) transferaz-I ve II ise ancak hayvansal ribozom larla (bakteriyel ribozomlarla değil) bağ yapabilir. E coli ribozomlarında hem G hem T görevini yüklenmiş bir polimerizasyon faktörü tanımlanmıştır.; bu faktörün aktivitesi , G ve T faktörlerinde olduğu gibi birbirinden ayrılmış durumda değildir.
İkinci aminoasidin tRNA’sını mRNA’ya bağlanmasından sonra , bunu ribozom üzerinde 1. ve 2. aminoasitlerin birbirine bağlanması “peptit bağı” izler. Bu bağlanma kendiliğinden meydana gelen bir olay değildir. tRNA’ya bağlı aminoasitteki enerji , peptit bağı için yeterlidir. Çünkü peptit bağlarının gerek duyduğu serbest enerji , aminoacil-tRNA bağında bulunan enerjiden çok daha azdır. Bu peptit bağının oluşumu , ribozomlarda protein olarak bulunan 50 S alt birimi üzerine gömülmüş “peptidiltransferaz “ denen bir enzim tarafından katalizlenir. Peptit bağı , bir aminoasidin amino grubunun başka bir aminoasidin karboksil grubuna bağlanmasıdır.
========SON ÜRÜNLERLE ENZİM İŞLEVLERİNİN DÜZENLENMESİ=========
----------( = ALLOSTERİK PROTEİNLER )---------
Düzenleme mekanizmasının ilk adımı , enzim sentezinden ziyade , mevcut enzimin aktivitesinin düzenlenmesidir. Bu şekildeki bir düzenleme ( = son ürünle durdurma ) , aşağıdaki gibi yürütülür. Örneğin bakterilerde , arjinin , en azından dört kademelik bir tepkime zincirinin sonunda sentezlenir.Bunun için dört enzime gereksinme duyulur. Bu enzimler , sırasıyla , giriş maddesini adım adım değiştirerek , sonuçta ürün olarak arjinini yaparlar.Ortama hazır arjininin eklenirse , arjinin sentezleme mekanizması baştan itibaren durdurulur.
Bundan çıkarılan sonuç : Eğer bakteriler dışarıdan hazır son ürün sağlayabilirse , ilk adımda ilgili enzimlerin aktivasyonunu durdurmaktır.Çünkü bu durumda yapılacak hücre özütleri , gerçekte , bu sentezlemeyi sürdürecek enzimlerin hücrede in aktif olarak hala mevcut olduğunu göstermektedir.Bazı kalıtsal hastalıklarda , sentez zincirinin belirli kademelerinde kesinti olmakta ve ara ürün hücrede , artık , ara kademe ürünlerinin de oluşmadığı görülür.Yani yeterince sağlanan son ürün , tüm sentez dizisinin işlevini başından itibaren durdurur.
Enzim kimyasında , uzun zamandan beri , bir enzimin ya da sentez zincirinin işlevinin son ürüne benzer maddelere (kompetitif = aldatıcı moleküller ) durdurulabileceği ya da bloke edilebileceği bilinmektedir.Aldatıcı moleküller , enzimin özelleşmiş (spesifik) yerine bağlanır ve böylece , enzim , in aktive olur.
Bu şekildeki enzimlerde yani son ürünle ya da benzeri maddelerle denetleyebilir enzimlerde iki özelleşmiş bölgenin bulunduğu varsayılır. Bir tanesi substrat’a diğeri denetleyen ya da düzenleyen maddeye ( genellikle son ürüne = effektöre ) bağlanabilir.Effektörün (son ürünün ) ortamda birikmesi ve sonuçta enzimin özelleşmiş bir yerine bağlanması , enzimin , substrat’a bağlanmasını sağlayan kısmının yapısının değişmesine neden olur ve enzim bloke edilir. MONOD ve JACOB , bunu , “Allosterik Etki” olarak isimlendirmişlerdir.
Effektör enzim bağı kısa sürelidir. Yeterli son ürün , enzim moleküllerini bloke etmekle beraber ; miktarı azaldığında serbest kalan enzimler işlev görmeye başlar. Bu şekilde son ürün ile enzim arasında , son ürünün derişimine göre bir düzenleme sağlanmış olur.
Bir sentezleme zincirindeki tüm enzimlerin , allosterik olarak denetlenmediği , genellikle ilk kademedeki enzimin bloke edildiği bilinmektedir. Bu şekilde , hücre , daha ekonomik ve tutumlu olarak çalışabilir. Çünkü son ürünün ara kademede yer alan diğer enzimleri bloke etmesi , enerji ve madde yönünden savurganlık olur.
=============PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ============
Proteinler , et , süt , yumurta gibi hayvansal besinlerle ; baklagiller ( fasulye , nohut , mercimek vb. ) gibi bitkisel besinlerde bol bulunan ******* maddelerdir. Canlılarda , hücre zarlarını oluşturarak yapı maddesi , enzim ve hormonları oluşturarak düzenleyici madde , hücrede yeterli karbonhidrat ve yağ bulunmaması halinde de enerji hammaddesi olarak kullanılır. Vücuda alınan proteinlerin , hangi amaçla olursa olsun kullanılabilmeleri için , yapı taşları olan aminoasitlere parçalanmaları gerekir. Bu amaçla proteinlerin sindirimi mide de başlar , on iki parmak bağırsağında devam eder ve ince bağırsakta tamamlanır. Üç aşamada yapılan proteinlerin sindirimi aşağıdaki gibi olur :
Midede : Yutkunma ve yemek borusunun peristaltik hareketleriyle besinler mideye iletilince , bazı mide hücreleri gastritin hormonu salgılar. Kandaki gastrin de mide öz suları salgılayan bezleri uyararak HCI salgılamalarını sağlar. Bir yandan da mukus salgısı ile mide çeperini tahrip etmemesi için in aktif durumda olan pepsinojen enzimi ve süt çocuklarında lap enzimi salgılanır.
Önce pepsinojen , HCI ile etkileşerek aktif bir proteinaz olan pepsin’e dönüşür :
Pepsinojen + HCI Pepsin
Pepsin de , proteinlere etki ederek ilk sindirim ürünü olan pepton ‘lara dönüştürür :
Pepsin
Protein + H2O Pepton (polipeptit )
Lap enzimi , süt çocuklarının emdiği sütün proteinini kazein halinde çöktürür :
Lap
Süt proteinleri Kazein + su
Kazein de pepsin etki ederek polipeptitlerle aminoasitlere parçalanır :
Pepsin
Kazein + H2O Polipeptit + Aminoasit
Mide öz sularıyla karışarak kimüs denilen bulamaç halinde gelen besinler , ortalama iki saat kadar sonra on iki parmak bağırsağına geçer. “ sindirim , on iki parmak bağırsağında devam eder.
PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ İNCE BAĞIRSAKTA TAMAMLANIR
Kimüs , on iki parmak bağırsağına gelince sekretin hormonu salgılar. Sekretin , pankreası uyarınca salgılanan enzimlerle , hiç sindirilmemiş proteinlerin ve peptonların sindirimi on iki parmak bağırsağında ve ince bağırsakta olmak üzere iki aşamada tamamlanır.
1-) On iki parmak bağırsağında : Pankreasın in aktif durumundaki enzimi olan tripsinojen , bağırsaktaki bazı hücrelerin salgıladığı enterokinazla etkileşerek , aktif enzim olan tripsin’e dönüşür.
Tripsinojen Enterokinaz Tripsin
Aktif bir enzim olan tripsin de , mideden gelen peptonlara (polipeptitlere ) etki ederek onları peptitlere ve aminoasitlere dönüştürür.
Pepton (polipeptit) + H2O Peptit + Aminoasit
Besinler , kısa süre içinde on iki parmak bağırsağından ince bağırsağa geçerler.
2-) İnce bağırsakta :İnce bağırsak bezlerinin salgıladığı erepsin enzimi , on iki parmak bağırsağından gelen peptitlere etki ederek onları proteinlerin son sindirim ürünler olan aminoasitlere dönüştürür :
Erepsin
Peptit + H2O Aminoasitler
Oluşan tüm aminoasitler , ince bağırsaktaki villuslar tarafından emilerek kanla , karaciğere taşınıp oradan da dolaşıma katılır