QÚA TRÌNH DỊCH MÃ Mục tiêu Mô tả chế dịch mã di truyền Trình bày trình dịch mã tế bào nhân nguyên thủy Trình bày trình dịch mã tế bào nhân thật Mô tả cách thức bảo đảm xác trình sinh tổng hợp protein Một số thuật ngữ - khái niệm  Biểu gen: trình sử dụng TT di truyền gen để tổng hợp SP gen có chức năng, protein hay ARN rARN, tARN, snRNA  Sinh tổng hợp protein:  Đôi dùng trình dịch mã  Thường trình liên quan đến việc tạo phân tử protein: sinh tổng hợp acid amin, phiên mã dịch mã  Dịch mã: trình đọc thông tin di truyền mARN thành trình tự acid amin protein thực ribosom  Khung đọc mở (ORF): vùng mã hóa cho protein, có codon bắt đầu kết thúc nằm mARN Khái quát  Xảy sinh vật, tế bào nhân thật phức tạp  Xảy tế bào chất Prokaryote Eukaryote Các yếu tố cần thiết  Ribosom: máy dịch mã  mARN: chứa thông tin trình tự acid amin cần tổng hợp  tARN: vận chuyển acid amin đến ribosom Protein tổng hợp Acid amin Tiểu đơn vị lớn Tiểu đơn vị nhỏ tARN aminoacyl-tARN synthetase tARN: kết nối thông tin mARN acid amin  Nhận biết chuyên biệt, đồng thời  Giải trở ngại không gian  tARN mang đối mã gắn với nhiều codon Aminoacyl t-ARN synthetase:  20 loại ứng với 20 aa Gắn acid amin vào tARN Phản ứng aminoacyl hóa, Xúc tác aminoacyl tARN synthetase 2 bước:  Hoạt hóa acid amin: aa + ATP có enzym xúc tác  aa hoạt hóa  Gắn acid amin: aa hoạt hóa gắn với tARN tương ứng nhờ aminoacyl tARN synthetase, tạo thành phức hợp aminoacyl – tARN Gắn acid amin vào tARN  Có 20 aminoacyl tARN synthetase tương ứng với 20 acid amin, enzym nhận tất tARN đại diện acid amin tương ứng amino acid + ATP → aminoacyl-AMP + PPi aminoacyl-AMP + tRNA → aminoacyl-tRNA + AMP amino acid + ATP → aminoacyl-tRNA + AMP Tính xác bước aminoacyl hóa Ribosom khả xác định tRNA có gắn aminoacid  ăn khớp codon anticodon Không có bước đọc sửa sai sau bước aminoacyl Bước amiocyl cần xác  Aminoacyl-tARN synthetase nhận diện xác aa: hình dạng, kích thước, điện tích; số có hoạt tính sửa sai  Aminoacyl – tARN synthetase nhận diện tARN họ: nhận diện nhánh gắn aa (base định), vòng anticodon góp phần lựa chọn tARN tARNfMet / tARNmMet tARNiMet / tARNmMet  Methionin (Met) mã hóa AUG có loại tARN: dùng cho khởi đầu dùng cho nối dài  Ở Prokaryot: • tARNfMet (N-Formyl-methionine): AUG (đôi GUG hay UUG) để khởi đầu chuỗi peptid • tARNmMet (Methionin): dùng cho AUG khác chuỗi peptid  Ở Eukaryot: • tARNiMet : AUG khởi đầu chuỗi peptid • tARNmMet : AUG khác chuỗi peptid 10 Khởi đầu - Eukaryot 21 Nối dài  Tương đối giống prokaryot eukaryot: yếu tố tham gia, chế  Tiến trình nối dài chu kỳ gồm bước, sau chu kỳ acid amin thêm vào mạch polypeptid Aminoacyl-tRNA có đối mã mang vào A nhờ EFTu-GTP; Khi vào vị trí, hoạt tính GTPase EF-Tu-GTP kích hoạt TĐV lớn  thủy phân GTP thành GDP phóng thích aminoacyl-tRNA GTPase hoạt hóa tRNA vào A có anticodon với mã mARN Liên kết peptid hình thành aminoacyl-tRNA A với peptidyl-tRNA P nhờ peptidyl transferase (rARN 23S đảm nhiệm)  chuyển polypeptid tổng hợp từ tRNA P sang aminoacyl-tRNA A Peptidyl-tRNA hình thành A chuyển vị sang P nhờ hoạt động yếu tố kéo dài EF-G-GTP: lượng thủy phân GTP thành GDP để giải phóng vị trí A cho chu kỳ 22 Nối dài dịch mã 23 Nối dài EF-Tu-GDP EF-G-GDP phải tái tạo lại GTP để tham gia chu kỳ  EF-G có lực yếu với GDP, EF-G-GDP dễ dàng GDP để nhận GTP  EF-Tu-GDP tái tạo GTP nhở yếu tố EF-Ts: EFTu-GDP gắn EF-Ts dẫn đến GDP bị phóng thích, sau GTP gắn vào phức EF-Tu-EFTs dẫn đến phóng thích EF-Ts tái tạo EF-TuGTP 24 Nối dài Bước Bước Bước  Năng lượng cho chu kỳ nối dài: ATP (aminoacyl hóa tARN) GTP (1 cho EF-Tu để tải aminoacyl-tRNA vào vị trí A, cho EF-G để chuyển peptidyl-tRNA từ A sang P) 25 Kết thúc dịch mã Tiến trình nối dài diễn đến codon kết thúc vào vị trí A Yếu tố kết thúc RF nhận diện stop codon kích hoạt kết thúc dịch mã, phóng thích chuỗi polypeptid 26 Kết thúc dịch mã  Có loại yếu tố kết thúc (RF - Release Factor):  Loại I: nhận diện stop codon thủy phân chuỗi polypeptid khỏi tARN vị trí P • Eukaryot: có yếu tố eRF1 nhận diện codon kết thúc • Prokaryot: yếu tố – RF1 nhận diện UAG – RF2 nhận diện UGA – UAA nhận diện RF1 RF2  Loại II: kích hoạt tách yếu tố loại I khỏi ribosom nhờ lượng thủy giải GTP • Eukaryot: eRF3 • Prokaryot: RF3 27 Kết thúc dịch mã 28 Tái sử dụng ribosom mARN  Sau kết thúc ribosom gắn mARN tARN vị trí P E  Yếu tố tái sử dụng ribosom (RRF - Ribosome Recycling Factor) giúp thu hồi máy dịch mã cho chu kỳ  Ở Prokaryot:  RFF gắn vào vị trí A, giả làm tARN, kéo EF-G vào ribosom đẩy tARN khỏi ribosom theo cách tương tự trình nối dài  Khi tARN bị loại ra, RFF EF-G phóng thích khỏi ribosom với mARN  IF3 tham gia phóng thích mARN sau gắn vào tiểu đơn vị nhỏ để ngăn tiểu đơn vị lớn lắp ghép  Kết tiểu đơn vị nhỏ gắn IF3 tiểu đơn vị lớn tự để tham gia chu kỳ dịch mã 29 Polyribosome - Polysome  Khi ribosom dịch mã đoạn ribosom khác gắn vào phía trước ribosom mARN để dịch mã  Do đó, ribosom xếp thành chuỗi mARN tạo nên cấu trúc polyribosom hay gọi polysom  Khoảng 15 – 20 ribosom gắn lúc mARN Nhờ tốc độ tổng hợp protein tăng đáng kể mARN 30 Sai sót trình dịch mã Ribosom đọc lệch khung 10-5 – 10-4 tANR-aa không phù hợp 10-3 Aminoacyl-tRNA synthetase bắt nhầm amino acid 10-5 – 10-4 Aminoacyl-tRNA synthetase bắt nhầm tRNA 10-6 31 Độ xác trình dịch mã Aminoacyl hóa tARN  tARN nhận aa enzym không đúng: aa có cấu trúc tương đồng • Isolecin phân biệt aa nhỏ valin, aa kị nước leucin phenylalanin • Isoleucin-tARN synthetase: có vị trí A H – aa có kích thước lớn: không vào vị trí A – aa nhỏ vào vị trí A, bị thủy phân vị trí H 32 Độ xác trình dịch mã Tương tác codon-anticodon:  Tương thích vị trí 1, codon mARN anticodon  Protein chuyên biệt tiểu đơn vị ribosom định việc gắn codon anticodon Kết thúc sớm, kết thúc muộn:  Do tạo thành cấu trúc kết thúc  Do không nhận stop condon, đột biến codon đối mã 33 Các yếu tố ức chế trình dịch mã 34 Tóm tắt 35 ... nhân thật phức tạp  X y tế bào chất Prokaryote Eukaryote Các y u tố cần thiết  Ribosom: m y dịch mã  mARN: chứa thông tin trình tự acid amin cần tổng hợp  tARN: vận chuyển acid amin đến ribosom... aminoacyl-tARN synthetase tARN: kết nối thông tin mARN acid amin  Nhận biết chuyên biệt, đồng thời  Giải trở ngại không gian  tARN mang đối mã gắn với nhiều codon Aminoacyl t-ARN synthetase:...  Tương đối giống prokaryot eukaryot: y u tố tham gia, chế  Tiến trình nối dài chu kỳ gồm bước, sau chu kỳ acid amin thêm vào mạch polypeptid Aminoacyl-tRNA có đối mã mang vào A nhờ EFTu-GTP;