acid nucleic và vai trò trong tổng hợp protein

Nội dung Phiên mã (Transcription) Mã di truyền Dịch mã 6.1 Phiên mã (Transcription) 6.1.1 Đặc điểm chung q trình phiên mã ➢ Q trình chuyển thơng tin di truyền từ DNA sang RNA gọi phiên mã ✓ Diễn tác dụng enzyme RNA polymerase ✓ Vùng DNA chứa gen mở xoắn cục bộ, sợi đơn gọi sợi có nghĩa (sense strand) dùng làm khn (template) cho tổng hợp RNA ✓ Phản ứng tổng hợp RNA diễn theo nguyên tắc bổ sung kéo dài theo chiều 5’-3’, ngược với chiều sợi khuôn ✓ Nguyên liệu cho trình tổng hợp bốn loại ribonucleoside triphosphate: ATP, UTP, GTP CTP ✓ Sản phẩm phiên mã RNA sợi đơn (single RNAs) ✓ Sự khởi đầu kết thúc phiên mã phụ thuộc vào tín hiệu điều hòa trình tự DNA đặc thù nằm trước sau gen phiên mã 6.1.2 Sự phiên mã Prokaryotae ✓ Chỉ có loại RNA polymerase chịu trách nhiệm tổng hợp tất loại RNA ✓ mRNA thường chứa thông tin nhiều gen nối tiếp (polycistronic mRNA) ➢ Quá trình chia làm giai đoạn ▪ Giai đoạn nối (binding): RNA polymerase bám vào DNA vị trí promoter ▪ Giai đoạn khởi đầu (initiation) trình tổng hợp RNA ▪ Giai đoạn kéo dài (elongation) chuỗi RNA ▪ Giai đoạn kết thúc phiên mã (termination) , đặc trưng giải phóng sợi RNA RNA polymerase khỏi khn DNA Hình 6.1 Q trình phiên mã Prokaryotae 6.1.3 Sự phiên mã Eukaryotae chế biến mRNA ✓ RNA polymerase II chịu trách nhiệm tổng hợp mRNA, hai RNA polymerase khác tổng hợp rRNA ribosome loại RNA khác ✓ mRNA chứa thông tin gen (monocistronic mRNA) ✓ Quá trình phiên mã diễn phức tạp nhiều so với Prokaryotae Ở đầu 5’ mRNA có gắn thêm “mũ” metylguanosine, cuối mRNA có thêm đuôi polyadenine ✓ Đặc biệt phiên mã (primary transcript) gọi tiền mRNA (premessager mRNA) chưa sử dụng trực tiếp mà phải qua trình chế biến ✓ Các gen gián đoạn ✓ Trên gen có đoạn mã hóa cho protein gọi exon xen kẽ với đoạn khơng mã hóa cho protein gọi intron ✓ Quá trình chế biến tiền mRNA tạo RNA trưởng thành, tức cắt intron, nối exon lại với gọi splicing 6.1.3 Sự phiên mã Eukaryotae ➢ Diễn biến phiên mã ▪ Giai đoạn mở đầu (gắn “mũ”) ▪ Hình thành đuôi poly-A đầu 3’−OH ▪ Cắt bỏ intron nối exon (splicing) Hình 6.2 Sự hình thành poly -A 6.3.1 Các ribosome ➢ Các kênh ribosome ➢ Cho phép mRNA vào khỏi ribosome, kênh cho phép chuỗi polypeptide sinh khỏi ribosome ➢ mRNA vào khỏi trung tâm giải mã ribosome thông qua hai kênh hẹp tiểu đơn vị nhỏ ➢ Một kênh xuyên qua tiểu đơn vị lớn tạo lối thoát cho chuỗi polypeptide tổng hợp ➢ Khái niệm polyribosome ➢ mRNA dịch mã đồng thời nhiều ribosome ➢ Một mRNA mang nhiều ribosome xem polyribosome hay polysome ➢ 80 nucleotide mRNA cho ribosome 6.3.2 Sự hoạt hoá vận chuyển amino acid ➢ Các phân tử tRNA làm nhiệm vụ vận chuyển amino acid cho trình tổng hợp protein 6.3.2 Sự hoạt hoá vận chuyển amino acid ➢ Sự nhận diện amino acid xác dựa vào kích thước, tích điện gốc R khác amino acid ➢ Sự nhận diện tRNA dựa vào trình tự nucleotide khác tRNA ➢Có hai loại tRNA synthetase: ➢ Loại I bao gồm synthetase gắn amino acid Glu, Gln, Arg, Cys, Met, Val, Ile, Leu, Tyr, Trp vào nhóm 2'-OH ➢ Loại II gồm synthetase gắn amino acid Gly, Ala, Pro, Ser, Thr, His, Asp, Asn, Lys, Phe vào nhóm 3'-OH 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Bắt đầu gắn mRNA tRNA khởi đầu với tiểu đơn vị nhỏ tự ribosome ➢ Phức hợp tiểu đơn vị nhỏ-mRNA thu hút tiểu đơn vị lớn đến để tạo nên ribosome nguyên vẹn với mRNA kẹp hai tiểu đơn vị ➢ Sự tổng hợp protein bắt đầu codon khởi đầu đầu 5' mRNA tiến dần phía 3‘ ➢ Khi ribosome gặp codon kết thúc trình tổng hợp chuỗi polypeptide kết thúc ➢ Quá trình dịch mã chia thành ba giai đoạn khởi đầu, kéo dài kết thúc 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Giai đoạn khởi đầu ➢ Ở prokaryotae ➢ Các yếu tố khởi đầu (IF: initiation factor) ➢ 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 ➢ IF3 ngăn cản tiểu đơn vị nhỏ tái liên kết với tiểu đơn vị lớn gắn với tRNA mang amino acid 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Bước 1: Tiểu đơn vị nhỏ gắn vào codon khởi đầu ➢ Bước 2: tRNA có mang methionine biến đổi đến gắn trực tiếp với tiểu đơn vị nhỏ ➢ Bước 3: Hình thành phức hợp khởi đầu 70S 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Giai đoạn khởi đầu ➢ Ở Eukaryotae ➢ Các yếu tố khởi đầu (eIF: eukaryotae initiation factor) ➢eIF3 eIF1A (tương tự với IF3 prokaryote) tách rời thành tiểu đơn vị lớn tiểu đơn vị nhỏ ➢ eIF2 eIF5B gắn với GTP làm trung gian gian thu hút tRNA khởi đầu gắn methionine đến tiểu đơn vị nhỏ ➢ eIF4F, eIF4B giúp nhận dạng mũ 5’ mRNA 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Ở eukaryotae ➢ Bước 1: Sự hình thành phức hợp tiền khởi đầu 43S ➢ Bước 2: Sự nhận dạng mũ 5’ mRNA ➢ Bước 3: Tiểu đơn vị nhỏ tìm thấy codon khởi đầu cách qt xi dòng từ đầu 5' mRNA hình thành phức hợp khởi đầu 80S 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Giai đoạn kéo dài ➢ Bước 1: Aminoacyl- tRNA đưa đến vị trí A nhờ yếu tố kéo dài EFTu ➢ Bước 2: Hình thành cầu nối peptide ➢ Bước 3: Sự chuyển dịch (translocation) 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Giai đoạn kết thúc ➢ Các yếu tố giải phóng kết thúc dịch mã ➢ Các yếu tố giải phóng loại I nhận diện codon kết thúc thúc đẩy thủy phân để tách chuỗi polypeptide khỏi peptidyl-tRNA vị trí P ➢ Các yếu tố giải phóng loại II kích thích tách yếu tố giải phóng loại I khỏi ribosome sau polypeptide giải phóng chuỗi 6.3.3 Các giai đoạn trình dịch mã ➢ Giai đoạn kết thúc ➢ Sự hoán đổi GDP/GTP thủy phân GTP điều khiển hoạt động yếu tố giải phóng loại II ➢ Sự quay vòng ribosome 6.4 Phiên mã ngược ➢ Phiên mã ngược trình tổng hợp DNA dựa khuôn mẫu RNA ➢ xúc tác loại enzyme đặc biệt gọi enzyme phiên mã ngược (RT: reverse transcriptase), chức giống DNA polymerase RNase H ➢ Enzyme phiên mã ngược phát lần retrovirus Sau retrovirus vào tế bào vật chủ, genome RNA phiên mã ngược thành DNA sợi đơi, tích hợp vào DNA vật chủ ➢ Enzyme phiên mã ngược phát virus động vật (hepadnavirus), virus thực vật (caulimovirus), hoạt tính enzyme phiên mã ngược phát số dòng myxobacteria E coli ➢ giúp nghiên cứu viên phiên mã ngược mRNA tế bào thành cDNA (complementary DNA) Quá trình phiên mã ngược retrovirus Quá trình phiên mã ngược retrovirus ... vận chuyển amino acid ➢ Các phân tử tRNA làm nhiệm vụ vận chuyển amino acid cho trình tổng hợp protein 6.3.2 Sự hoạt hoá vận chuyển amino acid ➢ Sự nhận diện amino acid xác dựa vào kích thước,... tạo tảng kiến thức cho hiểu biết sinh tổng hợp protein ➢ Paul Zamecnik cộng (1960) điều tra nơi tổng hợp protein tế bào ➢ Hoagland Zamecnik họ tìm thấy amino acid hoạt hóa ủ với ATP cytosol tế bào... làm khuôn (template) cho tổng hợp RNA ✓ Phản ứng tổng hợp RNA diễn theo nguyên tắc bổ sung kéo dài theo chiều 5’-3’, ngược với chiều sợi khuôn ✓ Nguyên liệu cho trình tổng hợp bốn loại ribonucleoside