RNA pol+σ > holoenzym > gắn vào Promoter RNA poly: nhận biết và gắn một cách lỏng lẻo vào trình tự hộp 35 Hộp 10 tháo xoắn dần> sợi đơn DNA “mở dưới dạng tự do, làm khuôn để sinh tổng hợp RNA 2 NTP đầu tiên mang đến vị trí bắt đầu được hoạt hóachúng xếp hàng trên khuôn và lk với nhau bằng lk phosphodiester nhờ enzyme RNA polymerase > đầu 5’ của mRNA được giải phóng.
CHƯƠNG QÚA TRÌNH PHIÊN MÃ 1 Đặc điểm • • • • • Sự phiên mã tạo phân tử ARN bổ sung với sợi AND Enzym tham gia vào trình phiên mã: ARN polymerase, dịch chuyển bước dọc theo ADN khuôn kéo dài chuỗi ARN theo hướng từ 5’-> 3’ Sự phiên mã chép chọn lọc số phần genome -> đơn vị phiên mã: gồm nhiều gen, có trình tự ADN đặc hiệu để khởi đầu (promoter) kết thúc phiên mã Chỉ hai sợi đơn phân tử ADN dùng làm khuôn Sự phiên mã khởi phát không cần mồi: ARN polymerase khởi đầu tổng hợp ARN khuôn mẫu ADN Đơn vị phiên mã Quá trình phiên mã tế bào Prokaryota 2.1 Các yếu tố tham gia: • AND khuôn (gen) • NTP: loại (ATP, GTP, CTP, UTP) • RNA polymease: – Chỉ có loại ARN polymease t.hợp loại ARN: mARN, rARN, tARN – Có tiểu đơn vị: β’, β, σ, α ω – β’+ β + α + ω -> lõi: cần thiết cho hoạt động polymease – Lõi+σ -> holoenzym – σ: giúp ARN pol nhận biết liên kết đặc thù với promoter -10 -35 Cấu trúc enzyme ARN polymease 2.2 Diễn biến: a Khởi đầu • RNA pol+σ -> holoenzym -> gắn vào Promoter • RNA poly: nhận biết gắn cách lỏng lẻo vào trình tự hộp -35 • Hộp -10 tháo xoắn dần-> sợi đơn DNA “mở" dạng tự do, làm khuôn để sinh tổng hợp RNA • NTP mang đến vị trí bắt đầu hoạt hóachúng xếp hàng khuôn lk với lk phosphodiester nhờ enzyme RNA polymerase -> đầu 5’ mRNA giải phóng Giai đoạn khởi đầu b Kéo dài • Sau tổng hợp 10Nu-> σ tách khỏi RNA polymerase RNA polymerase di chuyển dọc sợi DNA khuôn để kéo dài chuỗi RNA • Enzyme chuyển dịch khuôn: mở xoắn phía trước tái xoắn phía sau rN nối tiếp, trì vùng mở xoắn khoảng 17 bp • Sợi RNA tách dần khỏi mạch khuôn DNA Quá trình tổng hợp mARN c Kết thúc • Sự tổng hợp RNA tiếp tục polymerase gặp tín hiệu kết thúc • Tại điểm kết thúc phiên mã, RNA giải phóng khỏi polymerase, enzyme dời khỏi khuôn DNA -> Kết thúc trình phiên mã c Kết thúc Kết thúc phiên mã hình thành cấu trúc kẹp tóc Điểm kết thúc trình tự đặc biệt gồm Hai trình tự đối xứng giàu GC bổ sung cho tạo cấu trúc kẹp tóc phá vỡ phức hợp kéo dài, mở kênh thoát cho RNA khỏi phức hợp phá vỡ liên kết RNA với khuôn mẫu DNA Cuối A liên kết A – U (liên kết yếu khuôn DNA RNA) RNA tách khỏi khuôn DNA, kết thúc phiên mã Cấu trúc hình kẹp tóc 10 Mã di truyền: • Tổ hợp nucleotit qui định cho aa -> mã ba (codon) • loại Nucleotit -> 64 ba: 61 mã ứng với 20 axit amin, mã kết thúc (UAA, UGA, UAG) • Đặc điểm mã di truyền: – Là mã ba – Có tính đặc hiệu – Có tính phổ biến – Có tính thoái hoá 28 29 1.2 tRNA • tRNA vận chuyển aa đến chuỗi polypeptide kéo dài trình dịch mã • Đầu 3’ mang aa • Lá có anticodon: khớp với codon mRNA theo NTBS • Thực chức nhờ enzyme đặc biệt: aminoacyltRNA synthetase, có 20 loại enzyme, tương ứng với 20 amino acid 30 1.3 rRNA • Ribosome: rRNA + Pr: thành phần quan trọng máy dịch mã • Mang vị trí tương tác với tRNA vị trí với mRNA – A: tiếp nhận tRNA mang aa – P: giữ tRNA mang chuỗi polypeptit tổng hợp – E: liên kết với tRNA chuyển giao aa, chuẩn bị khỏi phức hợp dịch mã 31 Quá trình dịch mã 2.1 Hoạt hóa axit amin: aa gắn vào tARN thích hợp nhờ enzyme aminoacyl- tARN synthetase đặc thù Quá trình xảy sau: Các aa cung cấp lượng từ ATP trở thành aa hoạt hoá aa hoạt hoá xúc tác enzim gắn vào tARN, tạo thành phức hợp tARN-aminoacyl 2.2 Quá trình dịch mã: Giai đoạn khởi động Giai đoạn kéo dài Giai đoạn kết thúc 32 Quá trình dịch mã a Khởi động (tiếp) • Tham gia nhiều nhân tố khởi động (Initiation factor – IF) • Bắt đầu tổng hợp từ codon AUG (mã hóa Met) nằm mRNA • Có loại tRNA: – tRNAMet: kết hợp với AUG nằm mRNA – tRNAiMet: kết hợp với AUG khởi đầu, gắn Met vào chuỗi polypeptit • Các bước: – Tiểu phần Rbs nhỏ bám vào mRNA: lk bổ sung rRNA16S với TT đầu 5’UTR mRNA (Shine-Dalgarno SV Prokaryota) -> dò tìm mã khởi đầu (AUG) – Met – tRNAiMet mang Met đến, Anticodon Met-ARNtimet bắt cặp với AUG – Tiểu phần lớn kết hợp với tiểu phần nhỏ-> Met-tRNAiMet bọc lấy vị trí P (thủy phân GTP) -> Sự dịch mã bắt đầu 33 Khởi động dịch mã SV Prokaryota • • • • Met bị khóa (formylMet) Quá trình hình thành phức hợp khởi đầu tham gia nhân tố nhân tố khởi động là: IF-1, IF-2 IF-3 GTP để cung cấp lượng Tiểu phần Rbs nhỏ gắn vào mARN nhờ tương tác cặp bổ sung trình tự bazơ gần đầu 3’ 16S rRNA với trình tự bazơ đoạn 5’UTR mRNA phía trước mã khởi đầu AUG (TT Shine-Dalgarno) để dò tìm mã khởi đầu TT Shine-Dalgarno(S-D): nằm đầu 5’-UTR, có TT đặc thù giàu Purin, khoảng 6-8bp: AGGAGGU Sự tương tác yếu tố ShineDalgarno mRNA đoạn trình tự tương ứng đầu 3' rRNA 16S Khởi đầu dịch mã SV Eukaryota • Met không bị khóa • mRNA SV nhân chuẩn vị trí liên kết Rbs Thay vào cấu trúc mũ Cap đầu 5’ • Protein gắn mũ (một tiểu đơn vị eIF4) liên kết với mũ mRNA • Nhân tố eIF2 liên kết với codon khởi đầu Met-tRNA, nhân tố eIF3 liên kết với tiểu phần nhỏ ribosome (40S) nhân tố eIF4 liên kết với mRNA (thông qua protein bám mũ) • -> Lắp ráp tạo thành phức khởi đầu • Tiểu đơn vị 40S di chuyển dọc theo mRNA từ đầu 5’ tìm thấy codon mở đầu (QT rà soát (quét)) • Xungg quanh codon khởi đầu AUG có TT bảo thủ (GCCRCCAUGG (R=A =G)) Nếu trình tự xung quanh khác xa trình tự bảo thủ AUG bị bỏ qua • Khi AUG phù hợp định vị, eIF5 cần thiết phép tiểu phần 60S tham gia vào cho eIF2 eIF3 rời Khởi đầu dịch mã Eukaryota Giai đoạn khởi đầu 37 b Kéo dài Sau Met đặt vào vị trí P, chuỗi polypeptit bắt đầu tổng hợp (kéo dài) Mang tính lặp lại, cần factor kéo dài (EF) Các bước: • Bước 1: Phức aminocyl-ARNt tương tác với vị trí A: Nu anticodon tARN tạo cặp bổ sung với Nu codon phân tử mARN • Bước 2: Hình thành cầu nối peptít: aa gắn tARN vị trí P tách gắn với aa tARN vị trí A = liên kết peptit: hình thành nhóm cacboxyl aa vị trí P với nhóm amin aa vị trí A nhờ enzim peptydyl transferase • Bước 3: Sự chuyển dịch: mRNA chuyển dịch -> tARN vị trí P chuyển đến vị trí E tARN vị trí A chuyển đến vị trí P vị trí A sẵn sàng tiếp nhận aminoacyl – tARN Cần tham gia EF-G có hoạt tính thủy phân GTP Quá trình lặp lại gặp phải dấu hiệu kết thúc dịch mã 38 c Kết thúc • • • • Ribosome chuyển dịch phân tử mARN liên tục -> chuỗi polypeptide kéo dài Khi gặp codon kết thúc vị trí A (được nhận biết yếu tố giải phóng –RF) Phức hợp peptidyl-ARNt tách làm đôi: phân tử ARNt tự chuỗi polypeptit hoàn chỉnh Ribosome rời khỏi ARNm, tách đôi thành tiểu đơn vị sẵn sàng cho cho chu kỳ dịch mã 40 So sánh trình dịch mã sinh vật Prokaryota Eukaryota Prokaryota Eukaryota mARN đa cistron mARN đơn cistron Phiên mã dịch mã đồng thời Phiên mã dịch mã không đồng thời Không có mũ Cap đầu 5’ mARN Có mũ Cap đầu 5’ mARN Codon khởi đầu nằm sau vị trí Không có vị trí gắn Rbs trước mã gắn Rbs khởi đầu AUG aa formyl -Met aa không bị cải biến Rbs 30S: 16S rARN + 21 Pr Rbs 40S: 18S rARN + 33 Pr Rbs 50S: 23S, 5S rARN + 31 Pr Rbs 60S: 28S, 5.8 S 5S rARN +49Pr Nhân tố khởi đầu: IF1, IF2 IF3 Nhân tố khởi đầu: eIF1, eIF2,Eif3… Nhân tố kéo dài: EF-Tu, EF-G Nhân tố kéo dài: eEF1, eEF2 Cải biến sau dịch mã • • • • • • Pr sau dịch mã biến đổi tiếp để trở thành dạng hoạt động Ở VK:loại bỏ gốc formyl Pr Loại bỏ vài aa nhờ enzyme amino peptidase Gắn thêm đường vào Pr (giúp định hướng di chuyển hđ Pr) Gắn gốc phosphat vào Pr enzyme kinase Hình thành liên kết disulphate (S - S) polypeptide tạo thành Pr phức enzyme phức hoạt động Cắt bỏ đoạn polypeptide: – Loại bỏ peptide di chuyển – Loại bỏ trình tự tín hiệu protein giúp chúng tiến vào mạng lưới nội chất hạt (ER) – Cắt bỏ polypeptide để tăng hoạt tính enzyme