Bài giảng sinh tổng hợp protein (protein translation)

SINH TỔNG HỢP PROTEIN
(PROTEIN TRANSLATION)
ThS. Nguyễn Kim Thạch
BM. Hóa Sinh – Sinh Học Phân Tử
Trường ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch
E-mail:
1
Từ Gene đến Protein
Nhân
Tế bào chất
Điều hòa
sao mã
Chu trình
điều hòa RNA
Điều hòa
vận
chuyển
RNA
Điều hòa dịch mã
Điều hòa thoái
hóa RNA
mRNA mất
hoạt tính
Điều hòa sau
dịch mã
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Sự hoạt hóa tRNA của
giai đoạn dịch mã
Ribosome: 3 vị trí gắn và tunnel
RNA 5S
RNA 23S

Protein
RNA 16s
E P A
Sự dịch mã của mRNA
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
3 vị trí của ribosome: A (vị trí gắn), P (vi trí Peptide) và E (vị trí đầu ra)
Phức hợp tRNA-Met đầu tiên đến gắn vào vùng P (tín hiệu của cho sự dịch mã),
tiểu đơn vị ribosome đến gắn vào vị trí mã hóa khởi đầu AUG (hoặc CUG). Đơn vị
lớn ribosome đến gắn tạo nên cấu trúc ribosome hoàn chỉnh, bước này diễn ra rất
nhanh.
Khi đó, quá trình dịch mã bắt đầu. Phức hợp tRNA-aa tiếp theo đến gắn nối tiếp ở
vùng A. Lúc này liên kết peptid chưa hình thành.
Giai đoạn khởi đầu
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Nếu đơn vị mã hóa và đối mã bắt cặp đúng ở vùng A, cấu trúc ribosome mới
được hình thành. Nếu bắt cặp không đúng, phức hợp tRNA-aa khác đến gắn tuần
tự cho đến khi gắn đúng. Vùng mã đọc (PROOFREADING) từ vị trí A đến mã
kết thúc UAG.
Giai đoạn kéo dài
Sự dịch mã của mRNA
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Sau khi tRNA và Ribosome gắn yên vị trên bộ 3 mã gốc, ngay lập tức amino
acid chuyển vị gắn với amino acid trên tRNA ờ vùng A và liên kết peptid được
hình thành (do peptidyltranferase xúc tác).
Sự dịch mã của mRNA

E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Phân tử Ribosome dịch chuyển qua mã bộ 3 kế tiếp. Ở vùng E, tRNA ở trạng thái
đơn lẻ. Ở vùng P, tRNA mang 1 liên kết peptid (2 amino acids).
Sự dịch mã của mRNA
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Một tRNA-aa mới đến gắn vào vùng A , tRNA ở vùng E tách rời.
Sự dịch mã của mRNA
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Nếu bộ 3 đối mã trên tRNA gắn phù hợp với bộ 3 mã sao ở vùng A, ribosome
sẽ được dịch chuyển qua vùng A.
Sự dịch mã của mRNA
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
2 aa trên tRNA ở vùng P chuyển vị qua tRNA ở vùng A, liên kết peptid được
hình thành.
Sự dịch mã của mRNA
E P A
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Khi có sự chuyển vị, ribosome dịch chuyển qua bộ 3 mã sao kế tiếp, đồng thời
tRNA-aa mới đến gắn vào vùng A.
Sự dịch mã của mRNA
E P A

AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Khi sự chuyển vị đến vùng A - bộ 3 kết thúc (STOP codon), không có một tRNA
nào có thể gắn vào vị trí này, chỉ có 1 protein gắn vào (có hình dạng 3D tương tự
tRNA). Chuỗi peptid được giải phóng.
Giai đoạn kết thúc
Sự dịch mã của mRNA
AUG NNN NNN NNN NNN UAG NNN
AAAAAA
Sự tái sinh của quá trình giải mã
Sự dịch mã của mRNA
GIAI ĐOẠN KHỞI ĐẦU CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Ở PROKARYOTE
Giai đoạn khởi đầu của Prokaryote
1. 2 đơn vị của ribosome
phân tách (IF-1)
2. IF-3 gắn vào 30S
3. IF-1 và IF-2/GTP gắn vào
30S
4. 30S/IFs kết hợp với tRNA
khởi đầu tạo thành phức
hợp khởi đầu
5. 50S gắn vào phức hợp
khởi đầu và loại bỏ IF-1,
IF-3
6. Tách loại IF-2, thủy phân
GTP thành GDP và Pi
GIAI ĐOẠN KÉO DÀI CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Ở PROKARYOTE
Sự chọn lọc:

tRNA-aa
GTP
Các yếu tố kéo dài (eF-Tu)
Tạo thành liên kết peptid ở 23S
rRNA do các yếu tố xúc tác.
Sự chuyển vị giải phóng
EF-G
Tái sinh của EF-Tu bằng EF-Ts
aa
GTP
Tu
GDP
Tu
Ts
GDP
Tu
Ts
GTP
GDP
GTP
Tu
Ts
E P A
E P A
Tu
Tu
E P A
Peptidyl-transférase
E P A
EF-G

E P A
EF-G
Ribosome chuyển vị theo chiều xuôi (3 nucleotides)
Sự chuyển vị
GIAI ĐOẠN KẾT THÚC CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Ở PROKARYOTE
GIAI ĐOẠN KẾT THÚC CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Ở PROKARYOTE
Không có tRNA đến gắn tương ứng với bộ 3 kết thúc (UAG, UAA hoặc
UGA).
Sự phân tách chuỗi polypeptide ở giai đoạn kết thúc như thế nào? Sự tái sử
dụng ribosome như thế nào?
Các yếu tố tham gia ở giai đoạn kết thúc
2 yếu tố tham gia nhận biết phóng thích chuỗi:
- RF-1 nhận biết UAA hoặc UAG,
- RF-2 nhận biết UAA hoặc UGA.
2 yếu tố tham gia giai đoạn kết thúc:
- RF-3
- RF-4
RF1 và RF2 hiện diện với số lượng ít (600 molecules/cell, 1 dùng cho 50 ribosomes).
Ở đơn bào nhân sơ (halobacteria, arman…) yếu tố RF1 nhận biết cho cả 3 bộ 3 kết thúc
(UAA, UAG và UGA)
GIAI ĐOẠN KHỞI ĐẦU CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ
Ở EUKARYOTE
Hình thành phức hợp tiền khởi đầu ở eukaryotic
40S
60S
40S
eIF-6
60S

6
eIF-3 + eIF-1A
40S
3
1A
Met
GTP
2
eIF-2-GTP
Met
Met-RNAti