المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
الإمام عليٌ (عليه السلام) بشّره رسول الله بالجنة
2024-05-04
معنى الـمُبطئ
2024-05-04
{فلا وربك لا يؤمنون حتى يحكموك فيما شجر بينهم}
2024-05-04
معنى الصد
2024-05-04
معنى الظليل
2024-05-04
معنى النقير
2024-05-04

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Novel Amino Acids Can Be Inserted at Certain Stop Codons  
  
1720   11:21 صباحاً   date: 31-5-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :


Read More
Date: 5-3-2021 1919
Date: 5-5-2016 1939
Date: 29-12-2015 2017

Novel Amino Acids Can Be Inserted at Certain Stop Codons


KEY CONCEPTS
- The insertion of selenocysteine at some UGA codons requires the action of an unusual tRNA in combination with several proteins.
- The unusual amino acid pyrrolysine can be inserted at certain UAG codons.
- The UGA codon specifies both selenocysteine and cysteine in the ciliate Euplotes crassus.

At least two known instances have been identified in which a stop codon is used to specify an unusual amino acid other than the Ile standard 20. Only particular stop codons are reinterpreted in this way by the translational apparatus. This demonstrates that the meaning of the codon triplet is influenced by the identity of other bases in the mRNA. Such a dual meaning for a particular codon in a genome should be distinguished from the context-independent complete reassignment of codons in some organisms or in mitochondria, as described in the previous section, The Universal Code Has Experienced Sporadic Alterations.
Selenocysteine, in which the sulfur of cysteine is replaced by selenium, is incorporated at certain UGA codons within genes coding for selenoproteins in all three domains of life. Usually, these proteins catalyze oxidation-reduction reactions. The selenocysteine residue is typically located in the active site, where it directly facilitates the reaction chemistry. For example, the UGA codon specifies selenocysteine in three E. coli genes encoding formate dehydrogenase isozymes; the incorporated selenium directly ligates a catalytic molybdenum ion in the active site.
Organisms capable of encoding selenocysteine possess an unusual tRNA, tRNASec , which is more than 90 nucleotides long and contains acceptor and T stems of nonstandard length. Instead of seven base pairs in the acceptor stem and five in the T stem (a 7/5 structure), bacterial tRNASec possesses an 8/5 structure, and archaeal and eukaryotic tRNASec likely possess a 9/4 structure. These tRNAs also possess the 5′-UCA anticodon, allowing them to read UGA. In all organisms, tRNASec is first aminoacylated with serine by seryl-tRNASec synthetase (SerRS) to produce seryltRNASec. In bacteria, the enzyme selenocysteine synthase next converts Ser-tRNASec directly to selenocysteinyl (Sec)-tRNASec using selenophosphate as the selenium donor. In archaea and eukaryotes, Ser-tRNASec is first phosphorylated by the kinase PSTK to produce phosphoseryl (Sep)-tRNASec . In a second step,
Sep-tRNASec is converted to Sec-tRNASec by the enzyme SepSecS. The exquisite specificity of PSTK is notable: It is capable of efficiently phosphorylating Ser-tRNASec while excluding the standard Ser-tRNASer . Improper phosphorylation of Ser-tRNASer by PSTK could result in the incorporation of selenocysteine in response to serine codons.
The choice of which UGA codons are to be interpreted as selenocysteine is determined by the local secondary structure of the mRNA. A hairpin loop downstream of the UGA codon, termed the SECIS element, is required for incorporation of selenocysteine and exclusion of release-factor binding. The SECIS element is directly adjacent to the UGA codon in bacteria but is located in the 3′ untranslated region (UTR) of the mRNA in archaea and eukaryotes. In E. coli, a specialized translation elongation factor, SelB, interacts solely with Sec-tRNASec and not with any other aminoacylated tRNA, including the precursor Ser-tRNA . SelB also binds directly to the SECIS element. The consequence of the action of SelB is that only those UGA codons that also possess a properly juxtaposed SECIS site will be able to productively bind Sec-tRNASec in the ribosomal A site (FIGURE 1). Archaea and eukaryotes possess a homolog to SelB but also require the presence of an additional protein, SBP2, to permit the ribosome to insert selenocysteine.

FIGURE 1.SelB is an elongation factor that specifically binds tRNASec to a UGA codon that is followed by a stem-loop structure in mRNA.
Another example of the insertion of a special amino acid is the placement of pyrrolysine at certain UAG codons in the archaeal genus Methanosarcina as well as in a few bacteria. In Methanosarcina, pyrrolysine is found in the active site of methylamine methyltransferases, where it plays an important role in the reaction chemistry. The incorporation of pyrrolysine requires a specialized aminoacyl-tRNA synthetase, pyrrolysyl-tRNA synthetase (PylRS), which aminoacylates a specialized tRNAPyl with pyrrolysine. tRNAPyl possesses the 5′-CUA anticodon, enabling it to read UAG. As with tRNASec , tRNAPyl also possesses unusual structural features not found in other tRNAs; for example, it lacks the otherwise invariant U8 nucleotide and features atypically short D-loops and variable loops. The mechanism by which particular UAG codons are read as pyrrolysine has not yet been resolved, because it has not been possible to unambiguously identify a secondary structure element in all mRNAs that incorporate the amino acid. Further, no specific elongation factor targeting PyltRNAPyl to the ribosome has been identified.
Recently, it was found that the UGA codon specifies insertion of either cysteine or selenocysteine in the ciliate E. crassus. Dual use of UGA was found to occur even within the same gene, and the choice of which amino acid is inserted depends on the structure of the 3′ untranslated region of the mRNA. UGA specifies Cys generally in Euplotes and does not function as a stop codon. As a result, this work shows that position-specific dual use can occur within the context of a codon that is not otherwise used for termination in that organism.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.




موكب أهالي كربلاء يستذكر شهادة الإمام الصادق (عليه السلام)
العتبة العباسية تستذكر شهادة الإمام الصادق (عليه السلام) بإقامة مجلس عزاء
أهالي كربلاء يحيون ذكرى شهادة الإمام الصادق (عليه السلام) في مدينة الكاظمية
شعبة مدارس الكفيل النسوية تعقد اجتماعًا تحضيريًّا لوضع الأسئلة الامتحانية