Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.12: Translatie
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Translation
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

13.12: Translation

13.12: Translatie

Overview

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes the final step in the expression of genes. This process is carried out by ribosomes, complexes of protein and specialized RNA molecules. Ribosomes, transfer RNA (tRNA) and other proteins are involved in the production of the chain of amino acids—the polypeptide.

Translation Produces the Building Blocks of Life

Proteins are called the “building blocks” of life because they make up the vast majority of all organisms—from muscle fibers to hairs on your head to components of your immune system—and the blueprint for each and every one of those proteins is encoded by the genes found in the DNA of every cell. The central dogma in biology dictates that genetic information is converted into functional proteins by the processes of transcription and translation.

Translation Occurs Outside of the Nucleus

Eukaryotes have a membrane-bound nucleus where mRNA is transcribed from DNA. After transcription, mRNA is shuttled out of the nucleus to be translated into a chain of amino acids—a polypeptide—and eventually, a functional protein. This can take place in the cytoplasm or in the rough endoplasmic reticulum, where the polypeptides are further modified. By contrast, prokaryotes lack a nuclear compartment, so translation in prokaryotes takes place in the cytoplasm, sometimes as the mRNA is still being transcribed.

The Sequence of Codons in mRNA Determines the Polypeptide Sequence

Each codon in the mRNA corresponds to one of the 20 amino acids that a cell keeps stocked, as well as stop codons which do not code for amino acids. Another RNA molecule, transfer RNA (tRNA), is responsible for providing the correct amino acid, based on the codon sequence, to the ribosomes during translation. At one end of the tRNA molecule, enzymes called aminoacyl-tRNA synthetases covalently attach the specific amino acid to the attachment site, while the anticodon sequence located on the other end of the tRNA will ensure the correct amino acid is delivered to the ribosome. Some tRNA molecules are able to bind to more than one codon sequence, allowing for coding versatility known as the wobble effect. This is due to the fact that tRNA molecules have lower binding specificity to the third nucleotide in the mRNA codon sequence as compared to the first two nucleotides.

Some Inherited Diseases Stem from Defects in Translation

Translation is a complex process that depends on a wide array of cellular components. Mutations that impact any part of this diverse toolkit can cause disease. For example, the iron-storage disease hyperferritinemia, also known as cataract syndrome, results from mutations in the 5’ untranslated region of the mRNA, a region that is important for recruiting translation initiation proteins. These mutations cause abnormally high rates of translation of the iron protein ferritin, causing it to build up in the blood and tissues of affected patients. As a result, the lenses of the eyes turn cloudy. Other diseases are linked to mutations in the genes that encode tRNAs and the ribosomal subunits. For instance, the bone-marrow disease Diamond-Blackfan anemia stems from mutations in the RPS19 gene, a component of the small ribosomal subunit.

Overzicht

Vertaling is het proces waarbij eiwitten worden gesynthetiseerd uit de genetische informatie die wordt gedragen door boodschapper-RNA (mRNA). Na transcriptie vormt het de laatste stap in de expressie van genen. Dit proces wordt uitgevoerd door ribosomen, eiwitcomplexen en gespecialiseerde RNA-moleculen. Ribosomen, transfer-RNA (tRNA) en andere eiwitten zijn betrokken bij de productie van de keten van aminozuren - het polypeptide.

Vertaling produceert de bouwstenen van het leven

Eiwitten worden de 'bouwstenen' van het leven genoemd omdat ze de overgrote meerderheid van alle organismen vormen - van spiervezels tot haren op je hoofd tot componenten van je immuunsysteem - en de blauwdruk voor elk van die eiwitten wordt gecodeerd door de genen die in het DNA van elke cel worden gevonden. Het centrale dogma in de biologie dicteert dat genetische informatie wordt omgezet in functionele eiwitten door de processen van transcriptie en translatie.

Translatie vindt plaats buiten de kern

Eukaryoten hebben een membraangebonden kern waarin mRNA wordt getranscribeerd uit DNA. Na transcriptie wordt mRNA uit de kern getransporteerd om te worden vertaald in een keten van aminozuren - een polypeptide - en uiteindelijk een functioneel eiwit. Dit kan plaatsvinden in het cytoplasma of in het ruwe endoplasmatisch reticulum, waar de polypeptiden verder worden gemodificeerd. Daarentegen missen prokaryoten een nucleair compartiment, dus de translatie in prokaryoten vindt plaats in het cytoplasma, soms omdat het mRNA nog wordt getranscribeerd.

De volgorde van codons in mRNA bepaalt de polypeptidesequentie

Elk codon in het mRNA komt overeen met een van de 20 aminozuren die een cel in voorraad houdt, evenals stopcodons die niet coderen voor aminozuren. Een ander RNA-molecuul, transfer RNA (tRNA), is verantwoordelijk voor het leveren van het juiste aminozuur, gebaseerd op de codonsequentie, aan de ribosomen tijdens translatie. Aan het ene uiteinde van het tRNA-molecuulbinden enzymen genaamd aminoacyl-tRNA-synthetasen covalent het specifieke aminozuur aan de aanhechtingsplaats, terwijl de anticodon-sequentie aan het andere uiteinde van het tRNA ervoor zorgt dat het juiste aminozuur aan het ribosoom wordt afgegeven. Sommige tRNA-moleculen zijn in staat om aan meer dan één codonsequentie te binden, waardoor coderende veelzijdigheid mogelijk is die bekend staat als het wobble-effect. Dit komt door het feit dat tRNA-moleculen een lagere bindingsspecificiteit hebben voor het derde nucleotide in de mRNA-codonsequentie in vergelijking met de eerste twee nucleotiden.

Sommige erfelijke ziekten vloeien voort uit vertaalfouten

Vertaling is een complex proces dat afhankelijk is van een breed scala aan cellulaire componenten. Mutaties die van invloed zijn op een deel van deze diverse toolkit, kunnen ziekten veroorzaken. De ijzerstapelingsziekte hyperferritinemie, ook bekend als cataractsyndroom, is bijvoorbeeld het gevolg van mutaties in het 5'-onvertaalde gebied van het mRNA, een gebied dat belangrijk is voor het rekruteren van translatie-initiatie.eiwitten. Deze mutaties veroorzaken abnormaal hoge translatiesnelheden van het ijzerproteïne ferritine, waardoor het zich ophoopt in het bloed en de weefsels van getroffen patiënten. Als gevolg hiervan worden de lenzen van de ogen troebel. Andere ziekten zijn gekoppeld aan mutaties in de genen die coderen voor tRNA's en de ribosomale subeenheden. De beenmergziekte Diamond-Blackfan-anemie komt bijvoorbeeld voort uit mutaties in het RPS19-gen, een onderdeel van de kleine ribosomale subeenheid.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter