Quá trình dịch mã

CƠ CHẾ SINH TỔNG HỢP PROTEIN



1. Phần mở đầu
Protein chiếm hơn một nửa trọng lượng khô của tế bào, chúng trực tiếp thực hiện các chức năng sinh lý rất đa dạng: xúc tác, cấu tạo, vận chuyển, điều hoà, bảo vệ.
Vì vậy Quá trình dịch mã tổng hợp protein giữ một vị trí hết sức quan trọng trong cơ thể.
2. Khái niệm
Dịch mã là quá trình tổng hợp mạch polypeptit ở ribosome, trên cơ sở khuôn mẫu mARN

3. mARN
3.1.1. Các Codon
3 nucleotit liên tiếp mã hoá cho 1 axit amin
4 loại nucleotit khác nhau →4^3=64
Có 1 bộ ba mở đầu (start codon) là AUG
Có 3 bộ ba kết thúc (stop codon) là UAA, UGA, UAG
Các bộ ba được đọc liên tục theo 1 chiều 5’→3’
Không xếp gối lên nhau
tARN
Mang bộ ba đối mã (anticodon)
Vận chuyển axit amim đặc hiệu
Ribosome
Là nơi tổng hợp protein
Cấu tạo gồm hai tiểu phần
Prokaryote → 30S + 50S→70S (Svedberg)
Eukaryote → 40S + 60S→ 80S
Tiểu phần lớn có trung tâm peptidyl transferase→ tạo cầu nối peptit
Tiểu phần nhỏ chứa trung tâm giải mã
A→ gắn axit amin-tRNA (tRNA mang axit amin)
P→ hình thành chuỗi polypeptide
E (exit)→ giải phóng tARN
Ribosome
Các axit amin (a.a)

Có 20 loại axit amim khác nhau
Chúng khác nhau ở gốc R
Đã được hoạt hoá→ tham gia tổng
hợp protein
Ngoài ra còn có các thành phần khác như: ATP, các enzyme…

Quá trình dịch mã
Xảy ra ở TBC theo hai giai đoạn: hoạt hoá a.a và tổng hợp mạch polypeptit
Giai đoạn hoạt hoá axit amim
Quá trình gắn axit amin vào tARN nhờ xúc tác của enzyme aminoacyl-tARN synthetase diễn ra theo 2 bước
Bước 1: Enzym nhận biết và gắn với 1 aminoacyl đặc hiệu
Enzym + aminoacyl + ATP → Enzym-aminoacyl-AMP + PPi
Bước 2: Aminoacyl được chuyển từ phức hợp enzym-aminoacyl sang tARN tương ứng
Ez-aminoacyl-AMP + tARN→tARN- aminoacyl + AMP +PPi + Ez


Phản ứng hoạt hoá axit amin
-AMP
Giai đoạn tổng hợp mạch polypeptit
Bắt đầu từ lúc ribosome bám vào mARN đến lúc chuỗi polypeptide được hoàn thành.
Ở TB prokaryote và TB eukayote quá trình dịch mã được chia làm ba giai đoạn là mở đầu, kéo dài chuỗi polypeptide và kết thúc tổng hợp nhưng chúng có sự khác nhau ở giai đoạn mở đầu
sự tổng hợp mạch polypeptit
4.2.1 Giai điạn mở đầu
4.2.1.1. Ở tế bào Prokaryote
Ở tế bào prokaryote do không có màng nhân nên đã thấy có trường hợp ribosome bám vào mARN khi chưa kết thúc quá trình sao mã nên có hệ thống sao mã và dịch mã đồng thời
TB E.coli. Dịch mã mRNA được bắt đầu trong khi phiên mã đang còn tiếp diễn
Tiểu đơn vị nhỏ tương tác với phân tử mARN. Sự tương tác này được quyết định bởi cấu trúc phía trước mã mở đầu trên phân tử mARN của TB prokaryote
Tiểu đơn vị nhỏ bám vào mã mở đầu
IF1 giúp tiểu đơn vị nhỏ gắn vào mRNA
Phức tARN- fMet được gắn vào vị trí P trên tiểu phần nhỏ (khi Methionin gắn vào tARN thì phản ứng formyl hoá được xảy ra tạo phức tARN- fMet)
IF2 thúc đẩy sự liên kết giữa mã mở đầu với đối mã trên phân tử tARN- fMet
Tiểu đơn vị lớn gắn vào tiểu đơn vị nhỏ tạo ribosome hoạt động
Lúc này tại vị trí A còn trống sẵng sàng cho tARN khác mang a.a vào liên kết
Giai đoạn mở đầu trên TB prokaryote
4.2.1.2. Ở tế bào eukaryote
Không có quá trính sao mã và dịch mã đồng thời
Chỉ xảy ra trên mARN trưởng thành
Tiểu phần nhỏ bám vào vị trí mở đầu trên mARN đồng thời tARN- methioin đi vào khớp đối mã ở vị trí codon khởi đầu
Việc gắn tiểu phần nhỏ vào mARN nhờ phức hợp nhận biết là mũ 7mG
Tiểu phần lớn gắn vào tiểu phần nhỏ hình thành ribosome hoạt động (80S)
Nhận biết codon khởi đầu và hình thành ribosom hoạt động
4.2.2 Giai đoạn kéo dài
về cơ bản là giống nhau ở hai loại TB. Nó gồm nhiều chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có 3 bước cơ bản:
Bước 1:
Phức hợp aminoacyl-tARN tương tác với vị trí A
Bước 2:
Chuỗi polypeptit đang gắn ở vị trí P được tách ra và chuyển sang vị trí A
Tạo liên kết peptit của chuỗi này với a.a đang ở vị trí A
tARN ở vị trí P được chuyển sang vị trí E, sau đó giải phóng ra khỏi ribosome



Bước 3:
Phức tARN- chuỗi polypeptit ở vị trí A được chuyển sang vị trí P
Ribosome được chuyển sang chính xác 1 codon
Giai đoạn kết thúc
Khi một trong ba codon kết thúc trên phân tử mARN có mặt ở vị trí A
Các codon này được nhận diện bởi các yếu tố giải phóng (RF: release factor)
Có hai loại yếu tố giải phóng:
Loại I nhận diện codon kết thúc và thúc đẩy sự thủy phân để tách chuỗi polypeptide ra khỏi tRNA tại vị trí P.
Loại II kích thích sự tách yếu tố loại I ra khỏi ribosome sau khi chuỗi polypeptide được giải phóng
2 tiều phần ribosome tách rời nhau - kết thúc quá trình dịch mã