Sinh học - Sinh tổng hợp protein

SINH TỔNG HỢP PROTEIN GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến Mục tiêu  Mô tả được cơ chế dịch mã  Trình bày được quá trình dịch mã ở tế bào nhân nguyên thủy  Trình bày được quá trình dịch mã ở tế bào nhân thật SINH TỔNG HỢP PROTEIN  Giai đoạn cuối của sự biểu hiện TTDT trên mARN thành trình tự acid amin tương ứng trong chuỗi polypeptid  = dịch mã  Xảy ra trong tế bào chất  Khác nhau giữa TB nhân nguyên thủy và TB nhân thật, nhân thật phức tạp hơn CÁC YẾU TỐ CẦN THIẾT  Ribosom  tARN  mARN  Enzym tổng hợp aminoacyl-tARN Ribosom Cấu tạo  2 tiểu đơn vị lớn và nhỏ  Prokaryot  Eukaryot  Khi không dịch mã: tồn tại tự do trong TBC  Dịch mã: kết hợp nhau Ribosom Ribosom Chức năng  Tổng hợp protein  Trước tiên, tiểu đơn vị nhỏ gắn đầu 5’ mARN  Sau đó gắn thêm vào tiểu đơn vị lớn  khởi động dịch mã mARN Cấu trúc  Nhân sơ: polycistron, đầu 5’, 3’ không mã hóa  Nhân thật  Monocistron  Đầu 5’, 3’ không mã hóa  Chóp đầu 5’  Đuôi polyA mARN Chức năng  Chứa các codon quy định trình tự acid amin của protein, được đọc theo hướng 5’3  Codon mở đầu: AUG, GUG (VK)  Codon kết thúc: UAA, UAG hoặc UGA tARN Chức năng: vận chuyển aa đến ribosom  Chất kết nối giữa TTDT được mã hóa ở mARN với trình tự aa của protein tương ứng Vòng D Qtrình aminoacyl hóa tARN Quá trình gắn kết amino acid với tARN  Xúc tác: enzym aminoacyl-tARN synthetase  2 bước: Hoạt hóa acid amin: aa + ATP có enzym xúc tác  aa hoạt hóa Gắn aa hoạt hóa vào tARN tương ứng = enzym aminoacyl-tARN synthetase  aminoacyl- tARN Qtrình aminoacyl hóa tARN Sơ đồ phản ứng Qtrình aminoacyl hóa tARN tARN và codon khởi đầu Tế bào nhân thật  Codon khởi đầu: AUG (~methionin = Met)  Có 2 loại tARN mang Met đến kết hợp với codon AUG/mARN tARNiMet: kết hợp AUG khởi động  gắn Met vào codon AUG mở đầu chuỗi polypeptid tARNmMet: kết hợp AUG nằm giữa mARN  gắn Met vào chuỗi polypeptid đang hình thành tARN và codon khởi đầu Tế bào nhân nguyên thủy  Codon khởi đầu: AUG, GUG  Do sự tổng hợp protein/VK bắt đầu bằng formyl-methionin (fMet) nên: tARNfMet: kết hợp AUG khởi động  gắn fMet vào codon AUG mở đầu chuỗi polypeptid tARNmMet: kết hợp AUG nằm giữa mARN  gắn Met vào chuỗi polypeptid đang hình thành tARN và codon khởi đầu Vi khuẩn TB nhân thật Codon khởi đầu tARN mang Met khởi đầu tARN mang Met giữa pt protein Vi khuẩn TB nhân thật Codon khởi đầu AUG, GUG AUG Aa khởi đầu Formyl-methionin Methionin tARN mang Met khởi đầu tARNfMet tARNiMet tARN mang Met giữa pt protein tARNmMet tARNmMet Diễn biến dịch mã Quá trình dịch mã bao gồm 3 giai đoạn chính:  Khởi đầu  Nối dài  Kết thúc Khởi đầu  Phức hệ mở đầu mARN một tARN mang acid amin mở đầu 2 bán đơn vị của ribosom  Yếu tố khởi đầu  TB VK: IF1, IF2, IF3  TB nhân thật: eIF1, eIF2,, eIF10 Khởi đầu – Prokaryot  Tiểu đơn vị nhỏ 30S gắn vào mARN  fMet-tARNfMet gắn vào tiểu đơn vị 30S  Phức hợp di chuyển dọc mARN đến khi nhận diện codon khởi đầu AUG (GUG)  Tiểu đơn vị lớn 50S đến gắn vào để tạo nên phức hợp mARN-tARN-ribosom  sẵn sàng cho việc nối dài Khởi đầu – Eukaryot  Tiểu đơn vị nhỏ 40S và Met-tARNiMet gắn vào đầu tận cùng 5’ của mARN  Phức hợp trượt trên mARN tới codon AUG  Tiểu đơn vị 60S gắn vào chuẩn bị cho giai đoạn nối dài Khởi đầu Nối dài  Theo hướng 5’ 3’ trên mARN  Giống nhau ở TB nhân sơ và TB nhân thật  Là một chu kỳ, sau mỗi chu kỳ 1 aa mới được thêm vào chuỗi polypeptid  Có sự tham gia của các yếu tố nối dài (EF) Cấu trúc ribosom: có 2 vị trí quan trọng  Vị trí P: gắn phức hợp peptidyl-tARN (chuỗi polypeptid đang hình thành gắn tARN)  Vị trí A (aminocyl) tARN mang 1 aa đến đối mã Nối dài Nối dài Chu kì nối dài:  Tại P có 1 peptidyl-tARN, vị trí A lúc này trống  1 aminoacyl – tARN khác vào vị trí A mà có anticodon khớp mã với codon tại A thì sẽ lưu lại, có sự hỗ trợ của các yếu tố kéo dài EF Nối dài Chu kì nối dài:  Liên kết peptid được hình thành giữa aa mới ở A với chuỗi polypeptid đang hình thành ở P chuyển polypeptid từ tARN ở PA, xúc tác: enzym peptidyl-transferase  tARN cũ tách khỏi vị trí P  Peptidyl-tARN di chuyển từ A P  Ribosom chuyển dịch thêm 1 codon trên mARN, do đó, codon tiếp theo đưa vào vị trí A Nối dài Nối dài Kết thúc  Dịch mã chấm dứt khi gặp codon kết thúc là UAA, UAG và UGA  Mã kết thúc không có anticodon, yếu tố kết thúc RF sẽ kết thúc dịch mã  VK: 3 yếu tố kết thúc RF1, RF2 và RF3  TB nhân thật: 1 yếu tố eRF Kết thúc  Yếu tố kết thúc cắt đứt liên kết giữa aa cuối của chuỗi peptid mới sinh và tARN cuối cùng  Phản ứng cần xúc tác của enzym peptidyl transferase  2 tiểu đơn vị ribosom và mARN được phóng thích Kết thúc Polyribosom  Ở TB nhân nguyên thủy và TB nhân thật, khi ribosom đầu tiên dịch mã được một đoạn thì các ribosom khác có thể gắn vào phía trước ribosom đầu tiên trên mARN để dịch mã  Do đó, các ribosom xếp thành chuỗi trên mARN tạo nên cấu trúc polyribosom (polysom)  Khoảng 15 – 20 ribosom có thể gắn cùng lúc trên mARN  tốc độ tổng hợp protein tăng đáng kể Polyribosom Polyribosom Tóm tắt  Khởi đầu: 1 phức hợp gồm 3 thành phần: tiểu đơn vị nhỏ ribosom, Met-tARNiMet / Met- tARNfMet, mARN. Yếu tố khởi đầu sẽ phát hiện codon AUG giúp phức hợp và tiểu đơn vị lớn của ribosom gắn vào, bắt đầu dịch mã  Nối dài: các yếu tố nối dài tạo ra các bước chuyển vị. Các aa được đưa đến ribosom ở dạng aminoacyl-tARN  Kết thúc: yếu tố kết thúc nhận ra dấu hiệu kết thúc trên mARN, dịch mã dừng lại Tóm tắt