cho một aminoacid nhất định có thể là khác nhau. Sự khác biệt trong cấu trúc bậc một của tRNA giữa nấm men và chuột được khẳng định.
Trước khi aminoacid được sử dụng để tổng hợp protein chúng phải được hoạt hoá nhờ ATP, ATP kết hợp với aminoacyl và pyrophosphate được tách ra (hình 7.22).
Ở đây xuất hiện một adenosinphosphataminoacyl (aminoacid đã hoạt hoá). ATP cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp. Adenosinphosphataminoacyl mang gốc acyl ở ribose cuối cùng của tRNA. Nó kết hợp với aminoacyl ở vị trí carbon thứ 3 của ribose đồng thời giải phóng AMP. Như vậy aminoacyl liên kết với chất mang đặc hiệu và vận chuyển chúng đến vị trí tổng hợp protein. Toàn bộ quá trình hoạt hoá aminoacid và kết hợp aminoacyl với tRNA được xúc tác bởi một enzyme aminoacyl-tRNA-synthetase. Ribosome, mRNA và tRNA-aminoacyl tạo điều kiện cho việc tạo liên kết peptide. Theo kết quả thí nghiệm ở vi khuẩn, đặc biệt là E.coli thì quá trình xảy ra như sau: Tiểu đơn vị nhỏ của ribosome kết hợp với gốc phosphate của mRNA cùng với một tRNA- aminoacyl. Chúng được gọi là “phức hệ khởi đầu” và sau đó mới có khả năng kết hợp với tiểu phần lớn của ribosome, tạo ra bộ máy tổng hợp polypeptide. Tiếp theo một phân tử tRNA-aminoacyl thứ hai kết hợp với ribosome và đảm bảo tRNA-aminoacyl ở đúng vị trí của mình (hình 7.23). Vị trí chính xác là base nitơ của codon được kết hợp bổ sung với base nitơ ở anticodon. N N N N OH HOCH2 OH OH O Hypoxanthine Inosine
Hình 7.22 Hoạt hoá aminoacid và sự kết hợp của aminoacyl vào tRNA
- Amino acid được hoạt hoá bằng cách gắn với tRNA riêng của nó. Quá trình này gồm 2 phản ứng, được xúc tác bởi cùng một enzym đặc hiệu đối với mỗi amino acid, đó là các amino acid-tRNA-synthetase. Như vậy có 20 amino acid thì cũng có 20 loại enzyme khác nhau.
Trong phản ứng thứ nhất amino acid phản ứng với ATP tạo nên AMP- aminoacyl và 1 pyrophosphate (hình 7.22, phản ứng 1). Hợp chất được tạo nên bởi nhóm carboxyl của amino acid và một gốc phosphoric acid và gắn với enzyme nên có khả năng phản ứng cao.
Trong phản ứng thứ hai, nó sẽ phân li, cho phép aminoacyl từ AMP- aminoacyl được vận chuyển đến tRNA. Ở đây aminoacyl thay thế H của nhóm OH ở vị trí carbon thứ 3 tạo thành aminoacyl-tRNA.
O O O
Adenosin–O–P~O~P–O~P–OH
OH OH OH O Adenosin–O–P–O–CO–CH–R OH NH2 R–CH–CO–OH NH2 P - P 1 tRNA-O-CH2 O H O Adenine OH tRNA-O-CH2 O O Adenine OH CO–CH–R NH2 2 AMP
- Ở giai đoạn khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide cần có hai điều kiện: Một là trên mRNA có một khu vực không mã hoá, đó là dấu hiệu kết hợp với ribosome mở đầu cho vùng mã hoá. Hai là có bộ mã khởi đầu AUG làm điểm xuất phát. Ở vi khuẩn đôi khi thấy mã khởi đầu GUG thay cho AUG.
Như ta đã biết bộ mã AUG mã hoá cho methionine. Ở vi khuẩn, người ta thấy có hai loại tRNA đối với methionine: một là tRNA nhận gốc methionine để đưavào thành phần của chuỗi polypeptide Met-tRNA, hai là tRNA nhận gốc formyl-methionine (fMet-tRNA) có vai trò quan trọng trong việc khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide. Ở sinh vật nhân sơ, nhóm amine của methionine có thể được formyl hoá bởi N10
-formyl- tetrahydrofolic acid, nhờ enzyme transformylase đặc hiệu. Do nhóm amine đã bị gốc formyl bao vây nên không cho phép nó tham gia vào quá trình kéo dài chuỗi, mà chỉ tham gia vào quá trình khởi đầu tổng hợp protein.
Ở sinh vật nhân sơ anticodon được định vị ở giữa của 16SrRNA. Base bổ sung kết hợp với base của codon mRNA ở khoảng cách từ 0,3 đến 0,4 nm, như vậy sẽ xuất hiện lực hấp dẫn Van der Waal. Bằng cách này trước hết tRNA-aminoacyl kết hợp với tiểu phần nhỏ của ribosome và thực chất là với mRNA. Phức hệ này phản ứng với “nhân tố kéo dài”. Nhân tố này có trên tiểu phần lớn của ribosome.
Ở sinh vật nhân sơ, ngoài các yếu tố tham gia khởi đầu tổng hợp protein như fMet-tRNA, mRNA, các tiểu đơn vị ribosome 30S và 50S, GTP, còn có 3 protein nữa là các yếu tố khởi đầu: IF1 (M 9000), IF2 (M 65000-80000) và IF3 (M 29000). Kết quả của giai đoạn này là tạo thành phức hợp khởi đầu: fMet-tRNA-mRNA-ribosome 70S.
Quá trình được bắt đầu bằng sự kết hợp giữa yếu tố IF3 với tiểu đơn vị 30S. Nhờ yếu tố này mà tiểu đơn vị 30S kết hợp với mRNA ở vị trí khởi đầu. Trong giai đoạn hai fMet-tRNA gắn với phức IF2-GTP để tạo thành IF2-GTP-fMet-tRNA (tổ hợp 3). Ở giai đoạn ba và bốn phức hợp IF3-30S kết hợp với tổ hợp 3. Nhờ yếu tố IF2 mà fMet-tRNA được đưa vào khu vực P. Người ta chưa biết chính xác vai trò của IF1, có thể nó tham gia vào việc đổi mới chu trình bằng cách góp phần giải phóng yếu tố IF2 ra khỏi phức hợp. Cuối cùng tiểu đơn vị 50S kết hợp với tiểu đơn vị 30S để tạo ra phức hợp ribosome 70S, đồng thời giải phóng cả 3 yếu tố khởi đầu cũng như giải phóng cả GDP và Pi.
Ở sinh vật nhân chuẩn, quá trình tổng hợp polypeptide trong tế bào chất có tRNA khởi đầu cũng mang methionine nhưng không được formyl hoá. Ở đây cũng có các phản ứng với các yếu tố khởi đầu eIF1, eIF2 và eIF3 tương tự như ở sinh vật nhân sơ.
Trên tiểu phần lớn có ba vùng quan trọng: vùng A: là nơi tRNA- aminoacyl được kết hợp, vùng P: nơi gắn tRNA-peptidyl và vùng E: thực hiện sự kéo dài chuỗi peptide (hình 7.23).
Hình 7.23 Những vùng phản ứng quan trọng của ribosome