Cấu trúc và chức năng của RNA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC SINH HỌC Bài 2: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA RNA Sinh học phân tử Nhóm 11 GIẢNG VIÊN: TS Huỳnh Văn Biết TP HCM, ngày tháng năm Thành viên Nguyễn Lan Anh Nguyễn Thị Lan Anh 21126009 21126014 Lâm Ngọc Lan Ngô Ngọc Hải Phạm Thị Mỹ Hạnh 21126092 21126324 21126054 Đỗ Ngọc Bảo Chân 21126287 Lê Hồng Phúc Ngơ Tài Lợi 21126162 19126089 Nội dung Messenger RNA (mRNA) Heterogenous nuclear RNA (hnRNA) Transfer RNA (tRNA) Ribosomal RNA (rRNA) Các RNA phụ khác RNA dạng xoắn sợi đôi Động lực học gấp RNA So sánh cấu trúc RNA với DNA Mở đầu - Cũng DNA, RNA đại phân tử sinh học cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nucleotide Mỗi đơn phân (nucleotide) cấu tạo từ ba thành phần sau: + Đường ribose: C5H10O5 + Một nhóm phosphate: PO43+ Một loại bazơ nitơ (C, G, A, U) - RNA có cấu trúc gồm chuỗi polyribonucleotit Số ribonucleotide RNA nửa nucleotide phân tử DNA tổng hợp (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/2/2c/RNA_chemical_structure.GIF) Messenger RNA (mRNA) 1.1 Cấu trúc - mARN cấu tạo từ chuỗi polynucleotide dạng mạch thẳng, gồm: + Trình tự nucleotide đặc hiệu giúp cho ribosome nhận liên kết vào ARN + Mã mở đầu: Tín hiệu khởi đầu phiên mã + Các codon mã hóa axit amin + Mã kết thúc, mang thơng tin kết thúc q trình dịch mã Messenger RNA (mRNA) 1.2 Chức - RNA phiên mã từ gene mã hố protein, mang thơng tin cho dịch mã Một số tương tự mRNA khơng dịch mã, ví dụ XIST, H19 chế in dấu gene bố mẹ (parental imprinting) Heterogenous nuclear RNA (hnRNA) - mRNA trước cắt-nối Chúng tiền thân mRNA trưởng thành sau - Đó chưa sửa đổi gene eukaryote; gọi tính đa dạng lớn kích thước so với tRNA rRNA Transfer RNA (tRNA) 3.1 Cấu trúc - tRNA có cấu trúc với thuỳ, có thuỳ mang ba đối mã có trình tự bổ sung với ba mã hóa axit amin phân tử mRNA - Nhiều base chuẩn bị biến đổi thành base sửa đổi nhờ hoạt động xúc tác enzyme sau phiên mã Các base (còn gọi base hiếm) tập trung chủ yếu vòng thân (stem loops) như: 5',6'-dihydrouridine (DHU), inosine (I), ribothymidine (T), pseudouridine (Ψ) v.v.) v.v Transfer RNA (tRNA) 3.1 Cấu trúc - Các phân tử tRNA thường giống nhiều đoạn khác chủ yếu ba đối mã (anticodon) Cần lưu ý rằng, base Inosine (I) có mặt vị trí 5' anticodon số phân tử tRNA kết cặp linh hoạt với base vị trí 3' (C, U A) codon đồng nghĩa mRNA Base Inosine vị trí 5' anticodon số tRNA kết cặp với base (C, U A) vị trí 3' codon đồng nghĩa mRNA Cấu trúc bậc ba (trái) bậc hai phân tử tRNA Transfer RNA (tRNA) 3.2 Chức - Phân tử thích ứng (adaptor) thực việc dịch mã tRNA làm mồi cho tái DNA tái retrovirus - Đi đến phức hệ "ribosome-mRNA" để tiến hành việc đọc dịch mã cho codon cụ thể mRNA - Chức chủ yếu tRNA vận tải amino acid đến Ri với mRNA đặt amino acid vào vị trí thích hợp chuỗi polypeptide Mỗi phân tử tRNA liên kết tạm thời với amino acid định nhờ AAS đặc hiệu cho amino acid Ribosomal RNA (rRNA) 4.1 Cấu trúc - rRNA có cấu trúc mạch đơn nhiều vùng nucleotide liên kết bổ sung với tạo vùng xoắn kép cục rARN liên kết với protein tạo nên ribosome rRNA loại RNA có cấu trúc có nhiều liên kết hydro phân tử chiếm số lượng lớn tế bào - Ở vi khuẩn có loại rRNA có hệ số lắng 23S, 16S 5S, với số lượng nucleotide tương ứng 2904, 1542 120 - Ở tế bào eukaryote có loại rRNA với hệ số lắng 28S, 18S, 5,8S 5S Riêng tế bào thực vật cịn có thêm rRNA mã hố chloroplast DNA (cpDNA) - Bảng: Thành phần cấu tạo ribosome (R) prokaryote eukaryote Ribosomal RNA (rRNA) 4.1 Cấu trúc - Mỗi ribosome hoàn chỉnh có hai tiểu đơn vị bé lớn (small and large subunits) Hai tiểu đơn vị kết hợp với tạo ribosome hoạt động trình dịch mã mRNA thực bắt đầu Các hợp phần cấu thành ribosome prokaryote eukaryote 4.2 Chức - Các rRNA với protein đặc thù thành phần cấu trúc nên ribosome -"nhà máy" tổng hợp protein tế bào Các RNA phụ khác 5.1 iRNA (initiator RNA): - Các trình tự RNA ngắn dùng làm mồi cho tổng hợp DNA sợi chậm 5.2 snRNA(small nuclear RNA) hay U-RNA (uridine-rich RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát dịch nhân, thành phần enzyme cắt bỏ intron phản ứng xử lý (processing) khác; chúng chứa nhiều gốc uridine sửa đổi 5.3 snoRNA (small nucleolar RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát hạch nhân, tham gia vào q trình xử lý rRNA (RNA processing) 5.4 scRNA (small cytoplasmic RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát tế bào chất với chức khác - Ví dụ RNA 7S vốn thành phần tiểu phần nhận biết tín hiệu pRNA (prosomal RNA), RNA bé kết hợp với khoảng 20 protein bọc gói với mRNA mRNP hay thể thơng tin (informosome) vốn có tác dụng điều hồ biểu gene Các RNA phụ khác 5.5 RNA telomerase: - Một RNA nhân có chứa khuôn cho đoạn lặp telomere thành phần enzyme telomerase 5.6 gRNA (guide RNA): - Một loại RNA tổng hợp roi động (kinetoplasts) Trypanosoma; cung cấp khn cho biên tập RNA (editing RNA) 5.7 antisense RNA: - RNA ngược nghĩa (antisense RNA) bổ sung với mRNA tạo thành sợi đơi với để kìm hãm việc tổng hợp protein Loại RNA thấy có nhiều hệ thống, phổ biến vi khuẩn; gọi RNA bổ sung gây nhiễu mRNA 5.8 Các Ribozyme: - Các phân tử RNA mà xúc tác cho phản ứng hoá học, enzyme chứa RNA (RNA enzymes) - Thơng thường có hoạt tính tự xúc tác (ví dụ intron tự cắt = self-splicing introns), 0ribonuclease P chất xúc tác đích thực (ví dụ xử lý tRNA: tRNA processing) Các RNA khác hoạt động hài hoà với protein, ví dụ MRP endonuclease tái DNA ty thể RNA dạng xoắn sợi đôi Ở RNA, cấu trúc xoắn hình thành liên kết hydro cặp base tương tác kị nước diễn sợi đơn nucleic acid - RNA xoắn sợi đôi chủ yếu dạng xoắn phải A với 11 bp vòng - RNA dạng xoắn A với cặp base Watson – Crick có chu kì xoắn sâu, hẹp khơng thích hợp với tương tác đặc hiệu - Vịng xoắn phụ khơng mang trình tự đặc hiệu gồm nhóm 2’-OH gốc nhận liên kết hydro; dễ tiếp xúc với phối tử xoắn cạn rộng RNA dạng xoắn sợi đơi - Mang cặp base khác ngồi cặp base Watson Crick, có 20 loại - Các cặp base không chuẩn phổ biến: GU, GA, cặp base Hoogsteen đảo ngược cặp GA imino - Liên kết base gồm cặp base chuẩn (thường cặp base dạng Watson – Crick hay Hoogsteen đảo ngược); base thứ ba tương tác theo nhiều cách - Các cặp base không chuẩn base trung gian cho trình ngưng kết RNA tương tác RNA – protein, RNA – ligand Động lực học gấp RNA - Protein gắn đặc hiệu RNA hình thành hợp chặt chẽ với RNA mục tiêu với vai trò hỗ trợ việc gấp RNA - Họ protein hnRNP (heterogenous nuclear ribonucleoprotein) có 20 protein khác hỗ trợ việc ngăn chặn gấp sai ngưng kết mRNA chưa trưởng thành - rRNA gấp kết hợp với protein ribosome heterogenous nuclear ribonucleoprotein So sánh cấu trúc RNA với DNA THANK YOU FOR Don't hesitate to ask any questions! LISTENING!