Η βασική διαφορά μεταξύ της έναρξης προκαρυωτικής και ευκαρυωτικής μετάφρασης είναι ότι η έναρξη της προκαρυωτικής μετάφρασης συμβαίνει σε ριβοσώματα 70S ενώ η έναρξη ευκαρυωτικής μετάφρασης συμβαίνει σε ριβοσώματα 80S.
Η μετάφραση ή η πρωτεϊνοσύνθεση είναι μια βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα. Προχωρά σε τρία στάδια: έναρξη, επιμήκυνση και τερματισμός. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη μετάφραση των τριδύμων νουκλεοτιδίων ή των κωδικονίων που υπάρχουν στην αλληλουχία αγγελιαφόρου RNA (mRNA) σε μια αλληλουχία αμινοξέων. Η μετάφραση πραγματοποιείται από ριβοσώματα και συγκεκριμένα ένζυμα. Αυτά καταλύουν το σχηματισμό του πολυπεπτιδίου με βάση το εκμαγείο mRNA.
Τι είναι η Προκαρυωτική Έναρξη Μετάφρασης;
Προκαρυωτική έναρξη μετάφρασης είναι η δέσμευση της ριβοσωμικής υπομονάδας 30S του ριβοσώματος στο 5' άκρο του mRNA με τη βοήθεια προκαρυωτικών παραγόντων έναρξης. Η σύνθεση των πρωτεϊνών ξεκινά με το σχηματισμό του συμπλέγματος έναρξης. Το σύμπλεγμα έναρξης αποτελείται από ριβόσωμα 30S, εκμαγείο mRNA, παράγοντες έναρξης όπως IF-1, IF-2 και IF-3 και ειδικό tRNA εκκινητή. Στους προκαρυώτες, η ακολουθία Shine Dalgarno συμμετέχει στην αναγνώριση του ριβοσώματος για την έναρξη της μετάφρασης. Η αλληλουχία Shine Dalgarno συνδέεται με τη ριβοσωμική υπομονάδα 30S στο πρότυπο mRNA. Σε αυτό το βήμα, το IF-3 παίζει σημαντικό ρόλο. Το tRNA έναρξης στη συνέχεια συνδυάζεται με το κωδικόνιο έναρξης AUG. Αυτό το μόριο tRNA μεταφέρει το αμινοξύ μεθειονίνη.
Εικόνα 01: Προκαρυωτική μετάφραση
Η φορμυλίωση της μεθειονίνης είναι μια σημαντική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στους προκαρυώτες. Έτσι, η φορμυλιωμένη μεθειονίνη δρα ως το πρώτο αμινοξύ στην προκαρυωτική μετάφραση. Η σύνδεση του tRNA και της μεθειονίνης (fMet) μεσολαβείται από το IF-2. Η ριβοσωμική υπομονάδα 30S μαζί με τα fMet, IF-1, IF-2 και IF -3 δημιουργούν το σύμπλεγμα έναρξης. Η υδρόλυση του GTP στο IF-2 και η απελευθέρωση όλων των παραγόντων έναρξης επιτρέπουν τη σύνδεση της ριβοσωμικής υπομονάδας 30S στη ριβοσωμική υπομονάδα 50S για να σχηματιστεί ένα πλήρως λειτουργικό ριβόσωμα, γνωστό και ως σύμπλοκο μετάφρασης. Εφόσον το GTP υδρολύεται, η δέσμευση των υπομονάδων είναι μη αναστρέψιμα αυθόρμητη και απαιτεί ενέργεια για να τερματιστεί η μετάφραση.
Τι είναι η Ευκαρυωτική Έναρξη Μετάφρασης;
Ευκαρυωτική έναρξη μετάφρασης είναι η διαδικασία με την οποία οι ριβοσωμικές υπομονάδες έναρξης tRNA, 40S και 60S δεσμεύονται από ευκαρυωτικούς παράγοντες έναρξης (eIF) σε ένα ριβόσωμα 80S στο κωδικόνιο έναρξης του mRNA. Οι παράγοντες έναρξης της ευκαρυωτικής μετάφρασης, το μεταγράφημα mRNA και το ριβόσωμα συμμετέχουν κυρίως στη διαδικασία έναρξης. Οι παράγοντες έναρξης συνδέονται με τη ριβοσωμική υπομονάδα του '40. Ο παράγοντας έναρξης eIF3 αποτρέπει την πρόωρη σύνδεση των δύο υπομονάδων, ενώ ο eIF4 δρα ως πρωτεΐνη που δεσμεύει το καπάκι. Ο παράγοντας έναρξης μετάφρασης eIF2 επιλέγει το φορτισμένο tRNA έναρξης και συνδέεται με τη μεθειονίνη για να σχηματίσει Met-tRNA. Αυτό το μόριο δεν είναι φορμυλιωμένο. Μετά από αυτή τη διαδικασία δέσμευσης, σχηματίζεται ένα τριμερές σύμπλοκο, το οποίο είναι γνωστό ως eIF2/GTP/Met-tRNA. Αυτό το τριμερές σύμπλεγμα συνδέεται με άλλα eIF στην υπομονάδα 40S για να σχηματίσει ένα σύμπλεγμα προεκκίνησης 43S.
Εικόνα 02: Έναρξη Ευκαρυωτικής Μετάφρασης
Αυτό το σύμπλεγμα προεκκίνησης με τους πρωτεϊνικούς παράγοντες κινείται κατά μήκος της αλυσίδας mRNA προς το 3' άκρο για να φτάσει στο κωδικόνιο έναρξης. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως σάρωση mRNA. Η υδρόλυση GTP λαμβάνει χώρα στο eIF2 που ενεργοποιεί τη διάσταση των παραγόντων έναρξης μετάφρασης από την υπομονάδα των 40s οδηγώντας στο σχηματισμό του πλήρους συμπλέγματος ριβοσώματος. Αυτό σηματοδοτεί το τέλος της έναρξης της ευκαρυωτικής μετάφρασης και προχωρά στη φάση επιμήκυνσης.
Ομοιότητες μεταξύ προκαρυωτικής και ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης
- Και οι δύο διεργασίες χρησιμοποιούν ένα πρότυπο mRNA.
- Το tRNA εμφανίζει το σωστό αμινοξύ και στις δύο διαδικασίες.
- Και οι δύο ριβοσωμικές υπομονάδες συμμετέχουν στην έναρξη μετάφρασης.
- Η υδρόλυση GTP λαμβάνει χώρα και στις δύο διαδικασίες για την ενεργοποίηση της έναρξης μετάφρασης.
- Το AUG λειτουργεί ως κωδικόνιο έναρξης και για τις δύο διεργασίες.
Διαφορά μεταξύ προκαρυωτικής και ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης
Η έναρξη της προκαρυωτικής μετάφρασης λαμβάνει χώρα σε ριβοσώματα της δεκαετίας του '70, ενώ η έναρξη της ευκαρυωτικής μετάφρασης λαμβάνει χώρα σε ριβοσώματα της δεκαετίας του '80. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της προκαρυωτικής και της ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης. Επιπλέον, η έναρξη της προκαρυωτικής μετάφρασης είναι μια διαδικασία ανεξάρτητη από το καπάκι, ενώ η έναρξη της ευκαρυωτικής μετάφρασης είναι εξαρτώμενη από το καπάκι και ανεξάρτητη από το καπάκι. Έτσι, αυτή είναι μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ της προκαρυωτικής και της ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης. Επιπλέον, τα αμινοξέα έναρξης της προκαρυωτικής μετάφρασης και της ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης που εκκινούν την αλυσίδα είναι η Ν-φορμυλική μεθειονίνη και η μεθειονίνη, αντίστοιχα.
Το ακόλουθο infographic συγκεντρώνει τις διαφορές μεταξύ της προκαρυωτικής και της ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Προκαρυωτική εναντίον Ευκαρυωτική Μετάφραση Έναρξη
Η μετάφραση είναι μια βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα. Η μύηση είναι το πρώτο βήμα της μετάφρασης. Ένα μεταγράφημα mRNA λειτουργεί ως πρότυπο τόσο για την έναρξη της προκαρυωτικής όσο και της ευκαρυωτικής μετάφρασης. Η έναρξη της προκαρυωτικής μετάφρασης είναι η δέσμευση της ριβοσωμικής υπομονάδας 30S του ριβοσώματος στο 5' άκρο του mRNA με τη βοήθεια προκαρυωτικών παραγόντων έναρξης. Οι παράγοντες έναρξης περιλαμβάνουν τα IF-1, IF-2 και IF-3, ενώ τα ριβοσώματα της δεκαετίας του '70 λειτουργούν ως ο κύριος μηχανισμός μετάφρασης που εμπλέκεται στη διαδικασία έναρξης. Η έναρξη της ευκαρυωτικής μετάφρασης είναι η διαδικασία με την οποία οι ριβοσωμικές υπομονάδες έναρξης tRNA, 40S και 60S δεσμεύονται από ευκαρυωτικούς παράγοντες έναρξης (eIF) σε ένα ριβόσωμα 80S στο κωδικόνιο έναρξης του mRNA. Οι παράγοντες έναρξης περιλαμβάνουν eIF-1, eIF2, eIF-3, eIF4, eIF5 και eIF6 ενώ τα ριβοσώματα της δεκαετίας του '80 λειτουργούν ως μηχανισμός για την έναρξη της μετάφρασης στους ευκαρυώτες. Έτσι, αυτή είναι η περίληψη της διαφοράς μεταξύ της προκαρυωτικής και της ευκαρυωτικής έναρξης μετάφρασης.
