Dich ma NTT+ DH y duoc Ha noi 2014

QÚA TRÌNH DỊCH MÃ


Mục tiêu
Mô tả được cơ chế dịch mã di truyền
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
Mô tả được cách thức bảo đảm sự chính xác trong
quá trình sinh tổng hợp protein

2


Một số thuật ngữ - khái niệm
 Biểu hiện gen: quá trình sử dụng TT di truyền trên
gen để tổng hợp ra SP gen có chức năng, như
protein hay các ARN như rARN, tARN, snRNA.
 Sinh tổng hợp protein:
 Đôi khi dùng chỉ quá trình dịch mã
 Thường chỉ các quá trình liên quan đến việc tạo ra phân tử
protein: sinh tổng hợp acid amin, phiên mã và dịch mã.

 Dịch mã: quá trình đọc thông tin di truyền trên
mARN thành trình tự acid amin của protein được
thực hiện bởi ribosom.
 Khung đọc mở (ORF): vùng mã hóa cho 1
protein, có codon bắt đầu và kết thúc nằm giữa
mARN
3

Khái quát
 Xảy ra như nhau ở mọi sinh vật, ở tế bào nhân
thật phức tạp hơn.
 Xảy ra trong tế bào chất

Prokaryote
Eukaryote

4


Các yếu tố cần thiết
 Ribosom: bộ máy dịch mã
 mARN: chứa thông tin về trình tự acid amin cần
tổng hợp
 tARN: vận chuyển acid amin đến ribosom
Protein đang tổng hợp
Acid amin
Tiểu đơn
vị lớn

Tiểu đơn vị
nhỏ

5


tARN và aminoacyl-tARN synthetase

tARN: kết nối thông tin mARN và acid amin
 Nhận biết chuyên biệt, đồng thời
 Giải quyết trở ngại về không gian
 tARN mang đối mã có thể gắn với nhiều codon

Aminoacyl t-ARN synthetase:
 20 loại ứng với 20 aa

6


Gắn acid amin vào tARN
Phản ứng aminoacyl hóa,
Xúc tác bởi 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.

7


Gắn acid amin vào tARN
 Có 20 aminoacyl tARN
synthetase tương ứng với 20
acid amin, mỗi enzym có thể
nhận tất cả tARN đại diện
của acid amin tương ứng

amino acid + ATP → aminoacyl-AMP + PPi
aminoacyl-AMP + tRNA → aminoacyl-tRNA + AMP
amino acid + ATP → aminoacyl-tRNA + AMP

8


Tính chính xác của bước aminoacyl hóa
Ribosom không có khả năng xác định tRNA có
gắn đúng aminoacid  ăn khớp giữa codon
anticodon
Không có bước đọc sửa sai sau bước
aminoacyl
Bước amiocyl cần chính xác
 Aminoacyl-tARN synthetase nhận diện chính xác aa:
hình dạng, kích thước, điện tích; một số có hoạt tính
sửa sai
 Aminoacyl – tARN synthetase nhận diện các tARN
cùng họ: nhận diện các nhánh gắn aa (base quyết
định), vòng anticodon góp phần lựa chọn tARN
9


tARNfMet / tARNmMet và tARNiMet / tARNmMet
 Methionin (Met) mã hóa bởi AUG có 2 loại tARN: dùng
cho khởi đầu và 1 dùng cho nối dài
 Ở Prokaryot:
• tARNfMet (N-Formyl-methionine): AUG
(đôi khi là GUG hay UUG) để khởi đầu chuỗi peptid
• tARNmMet (Methionin): dùng cho AUG khác trong chuỗi

peptid

 Ở Eukaryot:
• tARNiMet : AUG khởi đầu
chuỗi peptid
• tARNmMet : AUG khác
trong chuỗi peptid
10


Tiến trình dịch mã
Gồm 3 giai đoạn
 Khởi đầu
 Nối dài
 Kết thúc

11


Khởi đầu dịch mã ở prokaryote
mARN chứa trình tự giàu purin (ShineDalgarno sequence) liên kết với 3‘ của 16S
rRNA
S-D

start

5'----GGAGG-------AUG-----3’
mRNA
3'----CCUCC--------5'
16S rRNA

12


Khởi đầu dịch mã - Prokaryot
 Tiến trình khởi đầu gồm các bước:
1. IF3 gắn vào tiểu đơn vị nhỏ tại vị trí E.
2. IF1 gắn vào tiểu ĐV nhỏ tại vị trí A. IF2 (GTPase) gắn
vào IF1 và chồm qua vị trí P để tiếp xúc với tARNfMet.
3. Tiểu ĐV nhỏ của ribosom gắn mARN nhờ bắt cặp base
giữa vị trí gắn ribosom (rbs) trên mARN với rARN 16S
sao cho codon khởi đầu nằm tại vị trí P.
tARNfMet gắn vào tiểu đơn vị nhỏ tại vị trí P nhờ sự trợ
giúp của IF2.

13


Khởi đầu dịch mã - Prokaryot
4. Khi codon khởi đầu + tARNfMet bắt cặp, tiểu
đơn vị nhỏ thay đổi cấu hình
 IF3 không gắn được và bị phóng thích,
 TĐV lớn mới gắn vào TĐV nhỏ.
5. Sự gắn TĐV lớn kích hoạt GTPase (IF2) thủy
giải GTP thành GDP  phóng thích IF2 và IF1
khỏi ribosom giải phóng vị trí A.

14

Khởi đầu dịch mã - Prokaryot

15


Khởi đầu dịch mã ở Eukaryote
 Khác biệt ở cách gắn kết mARN và xác định
codon khởi đầu
 Đầu 3’ của 18S rARN không có trình tự giàu
pyrimidin
 mARN là monocistron

 Kozak đề nghị ngữ cảnh nhận diện codon khởi
đầu
 Tiểu đơn vị nhỏ 40S gắn vào đầu 5’ của mARN di
chuyển dọc theo mARN khi gặp codon khởi đầu

16


Khởi đầu dịch mã - Eukaryot
 Tiến trình hơi khác prokaryot và có nhiều
yếu tố khởi đầu hơn
1. Chuẩn bị tiểu đơn vị nhỏ:
a. eIF1A và eIF3 gắn vào tiểu đơn vị nhỏ
b. eIF1A giúp eIF5B-GTP gắn vào tiểu đơn vị nhỏ
c. eIF5B-GTP giúp phức eIF2-GTP với tRNAiMet gắn vào,
eIF5B-GTP và eIF2-GTP định vị tRNAiMet vào vị trí P

2. Chuẩn bị mARN

a. elF4E gắn vào chóp 5’ của mARN, giúp elF4A và eIF4G
gắn vào mARN, 3 protein này tạo thành elF4F hoàn chỉnh
b. elF4B được gắn tiếp vào và hoạt hóa hoạt tính helicase
trên elF4F để loại bỏ cấu trúc bậc 2 ở đầu 5’ của mARN

17


Khởi đầu dịch mã - Eukaryot

18


Khởi đầu dịch mã - Eukaryot
3. elF4F/B giúp TĐV nhỏ đã gắn tARNiMet tiếp xúc với
mARN từ phía chóp 5’ nhờ tương tác giữa eIF4F
và eIF3. TĐV nhỏ trượt trên mARN (5’→3’) đến
khi codon khởi đầu AUG vào đúng vị trí P
4. Sự bắt cặp chính xác giữa anticodon của tRNAiMet
và AUG dẫn đến phóng thích elF2 và eIF3; tạo
điều kiện cho TĐV lớn gắn vào TĐV nhỏ.
5. Sự gắn TĐV lớn  phóng thích các yếu tố khởi
đầu còn lại do thủy giải GTP nhờ eIF5B.
 tRNAiMet được đặt đúng vị trí P và vị trí A sẵn sàng
tiếp nhận các tARN đã hoạt hóa khác cho giai
đoạn nối dài.

19

Khởi đầu dịch mã - Eukaryot

20


Khởi đầu - Eukaryot

21


Nối dài
 Tương đối giống giữa prokaryot và eukaryot: các yếu tố
tham gia, cơ chế
 Tiến trình nối dài chu kỳ gồm 3 bước, sau mỗi chu kỳ 1
acid amin mới được thêm vào mạch polypeptid
1. Aminoacyl-tRNA có đối mã đúng được mang vào A nhờ EFTu-GTP; Khi vào đúng vị trí, hoạt tính GTPase của EF-Tu-GTP
được kích hoạt bởi TĐV lớn  thủy phân GTP thành GDP và
phóng thích aminoacyl-tRNA. GTPase chỉ hoạt hóa nếu tRNA
vào đúng A và có anticodon đúng với mã trên mARN.
2. Liên kết peptid được hình thành giữa aminoacyl-tRNA ở A với
peptidyl-tRNA ở P nhờ peptidyl transferase (rARN 23S đảm
nhiệm)  chuyển polypeptid đang tổng hợp từ tRNA ở P sang
aminoacyl-tRNA ở A
3. Peptidyl-tRNA mới hình thành ở A được chuyển vị sang P nhờ
hoạt động của yếu tố kéo dài EF-G-GTP: năng lượng thủy
phân GTP thành GDP để giải phóng vị trí A cho 1 chu kỳ mới.
22


Nối dài dịch mã

23


Nối dài
EF-Tu-GDP và EF-G-GDP phải tái tạo lại
GTP để tham gia chu kỳ mới.
 EF-G có ái lực yếu với GDP, do đó EF-G-GDP
dễ dàng mất 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 đó GTP mới gắn vào phức EF-Tu-EFTs dẫn đến phóng thích EF-Ts và tái tạo EF-TuGTP.

24


Nối dài

Bước 1

Bước 2

Bước 3

 Năng lượng cho 1 chu kỳ nối dài: 1 ATP (aminoacyl hóa tARN)
và 2 GTP (1 cho EF-Tu để tải aminoacyl-tRNA vào vị trí A, 1 cho
EF-G để chuyển peptidyl-tRNA từ A sang P)

25