Bài giảng sinh tổng hợp protein

4 SINH TỔNG HP PROTEIN 4.1 Đại cương Protein, A nucleic Protein Tế bào có protein đặc hiệu tế bào mẹ Chất liệu sống - tính đặc hiệu cao - đònh tính đặc hiệu cho loại tế bào Tính đặc hiệu truyền lại cho hệ sau 4.2 Luận thuyết trung tâm Crick (1958) đưa luận thuyết trung tâm: - Thông tin di truyền lưu giữ ADN (hoặc ARN số virus) - Truyền theo hướng ADN qua ARN tới protein truyền theo hướng ngược lại Nhân đôi Phiên mã ADN Phiên dòch ARN Protein - Phát transcriptase ngược (ở số virus gây ung thư) xúc tác tổng hợp ADN dựa khuôn ARN virus, theo nguyên tắc bổ sung đôi base, tạo thành ADN bổ sung Các ADN nhân đôi xen vào gen tế bào chủ gây ung thư - Trong E coli phát ARN polymerase phụ thuộc ARN (hay ARN replicase) xúc tác tạo thành ARN bổ sung với ARN virus mà bò nhiễm dùng làm khuôn Crick (1970) bổ sung luận thuyết trung tâm sau: Nhân đôi ADN Phiên mã Phiên mã ngược ARN Phiên dòch Nhân đôi Protein 4.3 Bộ ba mật mã (codon) Nucleotid Nucleotid thứ hai Nucleotid thứ U C A G U Phe Phe Leu Leu Ser Ser Ser Ser Tyr Tyr Stop Stop Cys Cys Stop* Trp Leu Leu Leu Leu Pro Pro Pro Pro His His Gln Gln Arg Arg Arg Arg Ile Thr Asn Ser U Val Val Val Ala Ala Ala Asp Glu Glu Gly Gly Gly C A G C A G thứ ba U C A G UGA mã hóa cho Trp ty thể loài có U vú C A G ỞIlety thể loàThr i có vú ,Asn AUA mãSerhóa C Ile* Thr Lys Arg* A cho Met AGA AGG sử Met Thru tế bà Lyso loài có Arg*vú mã G Mã mở đầ dụng codon stop hóa cho Met phân tử protein ởÛ ty thể loài có vú Val Ala Asp Gly U 4.4 Các yếu tố tham gia trình sinh tổng hợp protein: 4.4.1 Vai trò ADN Protein  đoạn ADN acid amin  ba mononucleotid (codon) thứ tự aa  thứ tự codon ADN có hướng hoạt động nhân đôi (tái bản) ADN (ở nhân tế bào phân chia) điều khiển trình STH protein STH protein = Sự phiên dòch ADN Phiên mã ARNm Phiên dòch Protein 4.4.2 Vai trò ARN thông tin (ARNm) - 5% ARN tế bào ADN A ARN polymerase phụ thuộc ADN U T A G C C ARNm G ARNm – ADN (phiên ma)õ ARNm Tế bào chất (Ribosom) 4.4.3 Vai trò ARN vận chuyển (ARNt) - 15% ARN tế bào - Vận chuyển aa cách đặc hiệu đến Ribosom  Có 20 loại ARNt Khoảng 60 loại ARNt xác đònh cấu trúc Liên kết ester với aa  đặc hiệu Alanin UUU GMP Tay TC (Thymin, Pseudo uridin, Cytosin) Tay DHU Cuộn TC Cuộn DHU Tay đối mã A U A A U U Anticodon ARNm 4.4.4 Vai trò ARNribosom (ARNr) ribosom - 8O% ARN tế bào Tế bào không nhân 50s Rãnh gắn ARNm 30s Vò trí P (Tiếp nhận peptidylARNt) Vò trí A (Tiếp nhận aminoacyl-ARNt) Ribosom 70s Tế bào có nhân 60s 40s 80s Polypeptid ARNm 5' 3' Polyribosom 4.4.5 Vai trò enzym + Aminoacyl- ARNt synthetase - tạo phức hợp aminoacyl- ARNt (aa-ARNt) + Peptidyl transferase - tiểu đơn vò lớn Ribosom - xúc tác phản ứng tạo liên kết peptid 4.4.6 Vai trò lượng ion + GTP - chuyển vò từ A sang P - gắn f-Met aa-ARNt vào Ribosom + ATP - STH aa-ARNt + Creatin phosphat - tái tạo lại ATP + Mg ++ (5-10 mM) - gắn aa-ARNt ARNm vào ribosom - làm ổn đònh ribosom 4.4.7- Vai trò yếu tố khởi đầu, kéo dài kết thúc + IF (Initiation factor) : gắn f-Met-ARNt (Met-ARNt) vào Ribosom + EF (Elongation factor) : tạo phức hợp với GTP aaARNt, gắn aa-ARNt vào Ribosom + RF (Release factor) : chấm dứt STH, tách polypeptrid Ribosom 4.4.8- Nguyên liệu : 20 aa 4.5 Sinh tổng hợp protein = Sự phiên dòch 4.5.1 Cơ chế STH xảy Ribosom 4.5.1.1.Kích hoạt acid amin Aminoacyl synthetase + aa + ATP aaAMPEnz + PP Adenylat a.a.enzym + ARNt aa-ARNt + AMP + Enzym 4.5.1.2 Sự sinh tổng hợp + ARNt vận chuyển aa chuyên biệt đến ARNm + aa đặt theo thứ tự ấn đònh ARNm + Sự đònh vò aa-ARNt thực « P » « A » + Ribosom xúc tác việc thành lập gạch nối peptid GIAI ĐOẠN MỞ ĐẦU Ribosom 30s IF + 5' AUG 3' Mã khởi đầu ARNm Codon AUG 5' 3' IF3 H C O Met GTP IF f-Met-ARNt ARNt f-Met-ARNt Anticodon 5' 3' Codon khởi đầu IF2 IF R 50S IF IF 5' Vò trí P IF2 IF GDP + Pi Vò trí A 3' Phức hợp mở đầu GIAI ĐOẠN KÉO DÀI Vò trí A f-Met-ARNt ARNm 3' 5' Mã khởi đầu Mã aa2 EF-Tu EF-Ts GTP aminoacyl-ARNt GDP + Pi 5' Cố đònh aminoacyl -ARNt2 3' EF-Tu EF-Ts 5' Peptidyl transferase Tạo nối peptid 3' EF-G GTP ARNt1 3' 5' Hoán vò EF-G GDP + Pi 5' 3' Mã khởi đầu R A P 3' 5' Mã a.a tận Mã kết thúc UAA, UAG, UGA Polypeptid 3' 5' ARNtn 3' 5' 50s R 5' 3' ARNm GIAI ĐOẠN KẾT THÚC 30s Hậu phiên dòch f-Met aa-COOH Deformylase H2NMet -aa-COOH Methionylaminopeptidase H2N-aa aa-COOH Cấu trúc bậc I (thứ tự aa gen qui đònh) Gấp dây polypeptid Diễn tiến tự nhiên Dạng có tính chất sinh lý (cấu trúc bậc II, III, IV) 4.5.3 Sinh tổng hợp protein tế bào có nhân (eukaryot) 4.5.3.1 So sánh với sinh tổng hợp tế bào không nhân TB KHÔNG NHÂN TB CÓ NHÂN -70s = 30s 50s -80s = 40s 60s - Mã khởi đầu : AUG - Mã khởi đầu : AUG, GUG - aa khởi đầu : f-Met IF1, IF2, IF3 Sự kéo dài -Peptidyl transferase 50s -EF-T chia thànhTu Ts - G (70s) - aa khởi đầu : Met - ARNt cho Met - F1, F2, F3 Sự kéo dài -Peptidyl transferase 60s - T1 - T2 (80s) 4.5.3.2 Sinh tổng hợp protein ty thể (tế bào có nhân) Giống tế bào không nhân ribosom ty thể 70s 4.5.4 Một số tác nhân ảnh hưởng đến sinh tổng hợp protein 4.5.4.1 Các chất kháng sinh: ADN A ARN polymerase phụ thuộc ADN U T G C A C G Kháng sinh tác động biến dưỡng acid nucleic Rifampin , Quinolone (diệt khuẩn) ARNm 50s ARNm ARNm Erythromycine Kháng sinh(Macrolid) tác động chức ribosom viLincomycine khuẩn gây ức chế thuận nghòch trình sinh Clindamycine tổng hợp protein Chloramphenicol Kháng sinh tác động kế30s t hợp với bán đơn vò 30s gây tích tụ phức chất khởi đầu sinh tổ ng hợp protein đọc sai lầm mã ARNm Aminoglycosid tạ o rat khuẩ nhữnng)polypeptid bất bình thường (diệ Tetracycline 4.5.4.2 Một số chất khác - Emetin (alcaloid): Ức chế gắn acid amin-ARNt - Độc tố vi khuẩn bạch hầu: khử hoạt T2 tế bào có nhân - Abrin Ricin (protein thực vật): Ức chế sinh tổng hợp ribosom tế bào có nhân cách làm hoạt tính bán đơn vò 60s ngăn chận kéo dài Tuy nhiên có số chứng chứng tỏ protein thực vật độc tế bào ung thư tế bào thường - Puromycin: cấu tạo tương tự Tyrosinyl-ARNt, tạo thành peptidyl-puromycin theo chế cạnh tranh tách rời khỏi ribosom, làm ngừng kéo dài chuổi polypeptid Puromycin tác động ức chế sinh tổng hợp protein tế bào có nhân không nhân [...]... T2 (80s) 4.5.3.2 Sinh tổng hợp protein ở ty thể (tế bào có nhân) Giống tế bào không nhân vì ribosom của ty thể là 70s 4.5.4 Một số tác nhân ảnh hưởng đến sinh tổng hợp protein 4.5.4.1 Các chất kháng sinh: ADN A ARN polymerase phụ thuộc ADN U T G C A C G Kháng sinh tác động trên sự biến dưỡng của acid nucleic Rifampin , Quinolone (diệt khuẩn) ARNm 50s ARNm ARNm Erythromycine Kháng sinh( Macrolid) tác... Erythromycine Kháng sinh( Macrolid) tác động trên chức năng của ribosom viLincomycine khuẩn gây ức chế thuận nghòch quá trình sinh Clindamycine tổng hợp protein Chloramphenicol Kháng sinh tác động do sự kế30s t hợp với bán đơn vò 30s và gây sự tích tụ phức chất khởi đầu của sinh tổ ng hợp protein do đọc sai lầm mã của ARNm và Aminoglycosid tạ o rat khuẩ nhữnng)polypeptid bất bình thường (diệ Tetracycline 4.5.4.2... factor) : tạo phức hợp với GTP và aaARNt, gắn aa-ARNt vào Ribosom + RF (Release factor) : chấm dứt STH, tách polypeptrid ra Ribosom 4.4.8- Nguyên liệu : 20 aa 4.5 Sinh tổng hợp protein = Sự phiên dòch 4.5.1 Cơ chế STH xảy ra ở Ribosom 4.5.1.1.Kích hoạt acid amin Aminoacyl synthetase + aa + ATP aaAMPEnz + PP Adenylat a.a.enzym + ARNt aa-ARNt + AMP + Enzym 4.5.1.2 Sự sinh tổng hợp + ARNt vận chuyển... Methionylaminopeptidase H2N-aa aa-COOH Cấu trúc bậc I (thứ tự các aa do gen qui đònh) Gấp dây polypeptid Diễn tiến tự nhiên Dạng có tính chất sinh lý (cấu trúc bậc II, III, IV) 4.5.3 Sinh tổng hợp protein ở tế bào có nhân (eukaryot) 4.5.3.1 So sánh với sinh tổng hợp ở tế bào không nhân TB KHÔNG NHÂN TB CÓ NHÂN -70s = 30s và 50s -80s = 40s và 60s - Mã khởi đầu : AUG - Mã khởi đầu : AUG, GUG - aa khởi... (alcaloid): Ức chế sự gắn acid amin-ARNt - Độc tố của vi khuẩn bạch hầu: khử hoạt T2 của tế bào có nhân - Abrin và Ricin (protein thực vật): Ức chế sinh tổng hợp ở ribosom ở tế bào có nhân bằng cách làm mất hoạt tính bán đơn vò 60s và ngăn chận sự kéo dài Tuy nhiên có một số bằng chứng chứng tỏ protein thực vật này độc đối với tế bào ung thư hơn tế bào thường - Puromycin: cấu tạo tương tự như Tyrosinyl-ARNt,... thường - Puromycin: cấu tạo tương tự như Tyrosinyl-ARNt, tạo thành peptidyl-puromycin theo cơ chế cạnh tranh và tách rời khỏi ribosom, làm ngừng sự kéo dài chuổi polypeptid Puromycin tác động ức chế sinh tổng hợp protein ở cả tế bào có nhân và không nhân ... + 5' AUG 3' Mã khởi đầu ARNm Codon AUG 5' 3' IF3 H C O Met GTP IF 2 f-Met-ARNt ARNt 1 f-Met-ARNt Anticodon 5' 3' Codon khởi đầu IF2 IF 3 R 50S IF 1 IF 3 5' Vò trí P IF2 IF 1 GDP + Pi Vò trí A 3' Phức hợp mở đầu GIAI ĐOẠN KÉO DÀI Vò trí A f-Met-ARNt ARNm 1 3' 5' Mã khởi đầu Mã của aa2 EF-Tu EF-Ts GTP aminoacyl-ARNt 2 GDP + Pi 5' Cố đònh aminoacyl -ARNt2 3' EF-Tu EF-Ts 5' Peptidyl transferase Tạo nối...Tế bào có nhân 60s 40s 80s Polypeptid ARNm 5' 3' Polyribosom 4.4.5 Vai trò của enzym + Aminoacyl- ARNt synthetase - tạo phức hợp aminoacyl- ARNt (aa-ARNt) + Peptidyl transferase - ở tiểu đơn vò lớn của Ribosom - xúc tác phản ứng tạo liên kết peptid 4.4.6 Vai trò của năng lượng và các ion + GTP - chuyển vò từ A sang P - gắn f-Met ... (80s) 4.5.3.2 Sinh tổng hợp protein ty thể (tế bào có nhân) Giống tế bào không nhân ribosom ty thể 70s 4.5.4 Một số tác nhân ảnh hưởng đến sinh tổng hợp protein 4.5.4.1 Các chất kháng sinh: ADN A... chế thuận nghòch trình sinh Clindamycine tổng hợp protein Chloramphenicol Kháng sinh tác động kế30s t hợp với bán đơn vò 30s gây tích tụ phức chất khởi đầu sinh tổ ng hợp protein đọc sai lầm mã... Diễn tiến tự nhiên Dạng có tính chất sinh lý (cấu trúc bậc II, III, IV) 4.5.3 Sinh tổng hợp protein tế bào có nhân (eukaryot) 4.5.3.1 So sánh với sinh tổng hợp tế bào không nhân TB KHÔNG NHÂN