Quá trình dịch mã

Sinh học phân tử_Nhóm 11 31BÀI 7: Q TRÌNH DỊCH MÃ I Q trình dịch mã: Dịch mã hay cịn có tên gọi khác giải mã q trình chuyển từ mã di truyền chứa phân tử mARN thành trình tự axit amin chuỗi polipeptit phân tử protein, trình diễn tế bào chất Qúa trình gồm giai đoạn: tổng hợp chuỗi polipeptit hoạt hóa axit amin Thành phần tham gia vào trình bao gồm: Thứ nhất, Mạch khn mARN mang thơng tin mã hóa axit amin (a.a) Thứ hai, Nguyên liệu gồm 20 loại a.a tham gia vào tình tổng hợp chuỗi polipeptit Thứ ba, tARN riboxom hoàn chỉnh (tiểu phần bé, tiểu phần lớn liên kết với nhau) Thứ tư, Các loại enzyme hình thành liên kết gắn a.a với a.a với tARN II Vai trò loại RNA q trình dịch mã: Vai trị loại RNA trình dịch mã mRNA ● Là phiên mã trực tiếp mạch khuôn gen chứa đựng thơng tin số lượng, thành phần trình tự xếp loại axit amin chuỗi polipeptit cấu thành phân tử protein ● Hệ thống tương ứng tổ hợp nucleotide (codon) với amino acid gọi mã di truyền ● mRNA sinh vật nhân sơ đơn vị phiên mã nhiều gen, sau tạo dịch mã, chí phiên mã đến đâu đọc mã đến Sinh học phân tử_Nhóm 11 ● Ở sinh vật nhân thực mRNA trưởng thành đơn vị phiên mã gen rời nhân vào tế bào chất dịch mã rRNA rRNA cùn với 50 loại protein cấu thành nên ribosome (ribonucleprotein) ● ribosome gồm loại tiểu đơn vị: tiểu đơn vị lớn tiểu đơn vị nhỏ ● Trừ vài sai khác kích thước thành phần, ribosome rARN sinh vật nhân sơ nhân thực có cấu trúc giống ● 0 ● tARN tARN vận chuyển acid amin hoạt hóa vào ribosome để dịch mã tARN thực chức nhờ enzyme aminoacyl-tARN synthetase Mỗi loại enzyme nhận biết loại acid amin đặc hiệu tARN tương ứng Sự liên kết thành phần nhờ vào lượng từ ATP NADPH2 ● Quá trình tạo phức hợp tARN-aminoacyl gồm bước + B1: enzyme (E) nhận biết gắn với amino acid đặc hiệu E + amino acid + ATP → E-aminoacyl-AMP + P-P + B2: amino acid chuyển từ phức hợp E-aminoacyl sang tRNA tương ứng E-aminoacyl-AMP + tRNA → tRNA-aminoacyl + AMP + E ● Sinh học phân tử_Nhóm 11 III Ứng dụng khác rRNA: - Trình tự gen mã hóa rRNA sử dụng marker để xác định loài, xây dựng phát sinh loài (phylogenetic tree) nghiên cứu tiến hóa sinh vật - Phân loại sinh vật trước nghiên cứu rRNA đời: - Phân loại sinh vật dựa vào rRNA: Tất sinh vật sống chứa vi sinh vật nhỏ (16S 18S) rRNA tiểu đơn vị lớn (23S 28S) Vì tiểu đơn vị cần thiết cho trình tổng hợp protein, chúng có chức giống phải phát triển giai đoạn đầu đời đột biến gen ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường ribosome đó, phép thay đổi nhỏ gen Nếu khơng, ribosome chức dẫn đến việc loại bỏ sinh vật biến dị Vì 16S rRNA nhạy cảm với đột biến nên gen tương ứng dường chứa số lượng lớn khu vực bảo tồn cao Một số số chúng không ảnh hưởng đến chức ribosome đột biến tích lũy theo thời gian tiến hóa Với khía cạnh trên, 16S rRNA, 18S rRNA, máy đo thời gian tiến hóa hữu ích để ước tính mối quan hệ sinh vật Sinh học phân tử_Nhóm 11 IV Các giai đoạn trình dịch mã: Giai đoạn khởi động: - Để trình dịch bắt đầu, cần vài thành phần Bao gồm các: + Một ribosome (có hai mảnh, lớn nhỏ) + Một mRNA với hướng dẫn protein mà xây dựng + Một tRNA "khởi xướng" mang axit amin protein, luôn methionine (Met) + Codon mở đầu (AUG): tín hiệu mở đầu dịch mã - Có yếu tố khởi đầu (initiation factor) xúc tác cho tiểu đơn vị nhỏ việc hình thành phức hợp khởi đầu: Đó IF1, IF2, IF3 Mỗi yếu tố khởi đầu có tác dụng sau: + IF1 giúp tiểu đơn vị nhỏ gắn vào mRNA ngăn cản tRNA gắn vào vùng thuộc vị trí A tiểu đơn vị nhỏ + IF2 protein gắn thủy phân GTP IF2 thúc đẩy liên kết fMet-tRNA-ifMet tiểu đơn vị nhỏ, ngăn cản aminoacyl-tRNA khác đến gắn vào tiểu đơn vị nhỏ + IF3 ngăn cản tiểu đơn vị nhỏ tái liên kết với tiểu đơn vị lớn gắn với tRNA mang amino acid IF3 gắn vào tiểu đơn vị nhỏ vào cuối vòng dịch mã trước, giúp tách ribosome 70S thành tiểu đơn vị lớn tiểu đơn vị nhỏ Sinh học phân tử_Nhóm 11 Khi tiểu đơn vị nhỏ gắn ba yếu tố khởi đầu, gắn tRNA khởi đầu mRNA Sự gắn hai RNA hoàn toàn độc lập với - Eukaryotic initiation factors (eIFs) + eIF1 eIF1A liên kết với phức hợp 40S ribosome tiểu đơn vị-mRNA Cùng nhau, chúng tạo cấu trúc "mở" kênh liên kết mARN, kênh liên kết quan trọng để quét, phân phối tRNA bắt đầu nhận dạng codon + eIF2 phức hợp protein chịu trách nhiệm vận chuyển tRNA chất khởi đầu đến vị trí P phức hợp tiền khởi đầu, dạng phức hợp ba chứa Met- tRNA i Met GTP (eIF2-TC) + eIF3 liên kết độc lập với tiểu đơn vị 40S ribosom, nhiều yếu tố khởi đầu mARN tế bào vi rút + eIF5 protein kích hoạt GTPase, giúp tiểu đơn vị lớn ribosome liên kết với tiểu đơn vị nhỏ + eIF6 thực trình ức chế tổng hợp ribosome tương tự eIF3, liên kết với tiểu đơn vị lớn Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Là giai đoạn phức tạp với tham gia nhân tố khởi động (IF prokaryote eIF eukaryote) • phức hợp “tiểu đơn vị nhỏ Rb-Met-tRNAi -mRNA” hình thành với tham gia nhân tố khởi động, • IF2 (hoặc eIF4 eukaryote) phát codon mở đầu, sau tiểu đơn vị lớn Rb đến kết hợp với phức hợp Quá trình dịch mã bắt đầu Giai đoạn kéo dài: Sinh học phân tử_Nhóm 11 Sinh học phân tử_Nhóm 11 Nhận diện codon: anticodon amynoacyd tARN đến bắt cặp bổ sung với codon mARN vị trí A Sự thủy phân GPT làm tăng mật độ xác hiệu bước Sự hình thành liên kết peptide: Một phân tử rARN tiểu phần lớn xúc tác hình thành cầu nối peptide amino acid vị trí A đầu cuối vị trí P site Bước chuyển chuỗi polypeptide sang tARN vị trí A Sự chuyển dịch vị trí: Ribosome chuyển vị trí tARN vị trí A sang vị trí P tARN trống P chuyển sang E, nơi giải phóng mARN dịch chuyển với ngảy tARN, đưa codon A để dịch mã Cơ chế sửa sai Trong suốt trình kéo dài, aa-tRNA có anticodon khơng (mismatched) với codon bị đẩy khỏi vị trí A nhờ chế sửa sai Cơ chế hướng đến việc loại tRNA bắt cặp không Cơ chế hoạt động theo ba bước Dựa vào việc bắt cặp Codon – Anticodon: Khi trình bắt cặp xảy ra, hai cầu nối hình thành 16S rRNA anticodon Khi bắt cặp sai tRNA codon, thiếu thêm vào hai cầu nối nên trình phân ly dễ dàng xảy Sự định vị aa – tRNA vị trí A EF-Tu/GTP: Nếu bắt cặp vị trí EF-Tu/ GTP năm Factor binding center (FBC) GTP bị thủy phân EF-Tu tách khỏi aminoacyl-tRNA Nếu bắt cặp sai, FE-Tu/GTP tạo phức hợp với aa-tRNA không tiếp xúc với FBC theo cách GTP không thủy phân EF-Tu/GTP/ aa-tRNA bị đẩy Sự thích nghi: Nếu bắt cặp giúp cho tRNA vị trí A dễ dàng hình thành liễn kết peptide aa chuỗi polypeptide hình thành Nếu tRNA vị trí A sai thí bị đẩy khỏi Ribosome Giai đoạn kết thúc: Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Khi ribosome tiếp xúc với mã kết thúc (một kết thúc UAA, UAG, UGA) trình dịch mã hoàn tất - Hai tiểu phần ribosome tách - Chuỗi polipeptide giải phóng, axit amin mở đầu cắt khỏi chuỗi polipeptide vừa tổng hợp nhờ enzyme đặc hiệu - Kết trình Dịch mã: + Từ phân tử mARN trưởng thành có riboxom trượt qua tạo thành chuỗi polipeptit cấu trúc bậc hoàn chỉnh + Chuỗi polipeptide sau tổng hợp tiếp tục biến đổi để hình thành cấu trúc bậc 2, 3, để thực chức sinh học Sinh học phân tử_Nhóm 11 https://www2.hcmuaf.edu.vn/data/nhtri/Chuong%205%20Ma%20di%20truyen%20va%20su %20dich%20ma.pdf