BÀI GIẢNG SỰ DỊCH MÃ - TRANSLATION

SỰ DỊCH MÃ - TRANSLATION


BỘ MÁY DỊCH MÃ
mRNA
Ribosome
tRNA
Aminoacyl-t-RNA synthetase
Acid amin
Các nhân tố dịch mã


Cấu trúc mRNA


 Mã di truyền:
• Tổ hợp 3 nucleotide qui
định cho một aa -> mã bộ
ba (codon)
• 4 loại Nucleotide -> 64 bộ
ba: 61 mã ứng với 20 acid
amin, 3 mã kết thúc (UAA,
UGA, UAG).
• Đặc điểm của mã di truyền:
– Là mã bộ ba
– Có tính đặc hiệu
– Có tính phổ biến
– Có tính thoái hoá

4

5


5’-ATGCCTAGGTACCTATGA-3’
3’-TACGGATCCATGGATACT-5’

DNA

Phiên mã

5’-AUGCCUAGGUACCUAUGA-3’

mRNA

Bộ ba mã hóa

5’-AUG CCU AGG UAC CUA UGA-3’
Dịch mã

N-MET-PRO-ARG-TYR-LEU-C

Protein


ribosome
• Ribosome: rRNA + Protein:
là một thành phần quan
trọng trong bộ máy dịch mã.
• Mang 3 vị trí tương tác với

tRNA và một vị trí với mRNA
– A: tiếp nhận tRNA mang
aa mới
– P: giữ tRNA mang chuỗi
polypeptit đang được tổng
hợp
– E: liên kết với tRNA đã
chuyển giao aa, chuẩn bị
ra khỏi phức hợp dịch mã.
7



1.2. tRNA
• tRNA vận chuyển aa
đến chuỗi polypeptide
đang kéo dài trong quá
trình dịch mã.
• Đầu 3’ mang aa.
• Phần anticodon: khớp
với codon trên mRNA
theo NTBS.
• Thực hiện chức năng
nhờ enzyme đặc biệt:
aminoacyltRNA
synthetase, có 20 loại
enzyme, tương
ứng
với 20 amino acid.

9


Hiện tượng Wobble base pairing

Adenine

Guanine

tRNA 5'
anticodon base

Xanthine
mRNA 3'
codon base

A

U

C

G

G

C or U

U

A or G

I

A or C or U


QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ BAO GỒM:
1. Chuẩn bị

2. Khởi động

3. Kéo dài

4. Kết thúc


CHUẨN BỊ

Amino acid

Aminoacyl-tRNA
synthetase (enzyme)

-Có sự tham gia của enzyme aminoacltRNA synthetase, ATP, acid amin và
tRNA tương ứng.
-Enzyme synthetase gắn vào 1 phân tử
ATP và 1 acid amin  xúc tác phản
ứng hình thành phức hợp aminoacylAMP và giải phóng gốc pyrophosphate.
-Sau đó, phức hợp bao gồm

aminoacyl-AMP-synthetase sẽ gắn vào
tRNA thích hợp.
-Enzyme synthetase xúc tác phản ứng
tạo aminoacyl-tRNA và giải phóng gốc
AMP. Acid amin sẽ được gắn vào
ribonu cuối của tRNA vào gốc 2’ hoặc
3’OH. Lúc này acid amin đã sẵn sàng
để gắn vào chuỗi peptide.
-Nếu tRNA không phù hợp với acid
amin  liên kết giữa aminoacyl-tRNA
sẽ bị thủy giải

Pyrophosphate
Phosphates
tRNA

AMP

Aminoacyl tRNA
(an “activated
amino acid”)




QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG
-Codon khởi đầu là AUG.
-Cần các nhân tố khởi đầu dịch mã: IF1,
IF2, IF3.
-Có 2 loại tRNA mang acid amin

methionine (Met): tRNAfmet cho codon mở
đầu AUG và tRNAmet cho codon AUG
trong phân tử mRNA
-IF3 gắn vào tiểu phần 30S của ribosome
giải phóng nó khỏi phức hợp với 50S.
-IF1 giúp IF3 gắn vào 30S ribosome và
chiếm vùng A trên 30S, giúp cho phức
hợp fMet- tRNAfmet chỉ gắn vào vùng P.
Ngoài ra, nó còn ngăn chận sự gắn của
các aa-tRNA khác vào vùng A trong quá
trình khởi động.
-IF2 là 1 GTP binding protein. Protein này
gắn vào phức hợp fMet-tRNAfMet và giúp
nó cập vào 30S ribosome.


CẤU TRÚC CỦA FMET


QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG
-Khi mRNA gắn vào ribosome, IF3 giúp
fMet-tRNA gắn chính xác vào codon khởi
động của mRNA là AUG. Vùng ShineDalgarno của mRNA sẽ tương tác với đầu
3’ của 16S rRNA. Sự tương tác này giúp
cho 30S ở vào vị trí thích hợp cho sự khởi
động dịch mã.
-Khi đó, tiểu phần lớn ribosome 50S đến
gắn vào phức hợp trên, GTP trên IF2 sẽ
được ly giải tạo ra năng lượng giúp tách
IF2-GDP và IF1 ra khỏi phức hợp khởi

động dịch mã. Vùng GAP trên 50S chịu
trách nhiệm thủy phân GTP trên IF2.
-Khi 2 tiểu phần của ribosome kết hợp với
nhau thông tin di truyền trên mRNA sẽ
được dịch mã. mRNA sẽ trượt qua một
khe trên ribosome trong quá trình dịch mã.

Sự gắn ở đầu 3’ của 16S rRNA với
trình tự ở đoạn 5’UTR của mRNA phía
trước mã khởi đầu AUG (TT ShineDalgarno) để dò tìm mã khởi đầu.
TT Shine-Dalgarno(S-D): nằm ở đầu
5’-UTR, có TT đặc thù giàu Purin,
khoảng 6-8bp: AGGAGGU


HOÀN TẤT GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG


QUÁ TRÌNH KÉO DÀI
Các bước tiến hành như sau:
Aminoacyl-tRNA thứ hai sẽ đến gắn vào
vị trí A của ribosome nhờ vào liên kết
giữa bộ ba đối mã trên tRNA và bộ ba mã
hóa trên mRNA.
1 liên kết peptide sẽ được hình thành
giữa 2 acid amin ở vị trí P và vị trí A.
Liên kết peptide được hình thành nhờ
vào 23S rRNA của tiểu phần lớn của
ribosome.
tRNAfmet trở thành tRNA tự do không

mang acid amin.


TẠO LIÊN KẾT PEPTIDE
-Phản ứng tạo liên kết peptide giữa hai acid
amin ở vị trí A và P trên ribosome được gọi
là transpeptidation

O

P

-Khi ấy một liên kết peptide giửa acid amin ở
vị trí A và chuỗi peptide ở vị trí P được hình
thành đi kèm với sự giải phóng một phân tử
nước

A site

tRNA
O

O
O CH2

O−

O

H

H
O

Adenine

O

P

O CH2

O−

H

H
H

H
OH

O

O

C
HC

-Nó xảy ra khi có sự tấn công ái nhân
(nucleophilic attack) của nhóm amin NH2 của

acid amin trên vị trí A vào nhóm carbonyl
của acid amin trên vị trí P
-Một proton H+ sẽ được chuyển từ nhóm
NH2 đến carbonyl, sau đó sẽ được chuyển
tiếp đến gốc OH của nucleotide trên tRNA ở
vị trí P làm liên kết ester giữa carbonyl và
hydroxyl bị phá vỡ

P site

tRNA

H
H
OH

O
C

HC

R

Adenine

O

R

:NH2

NH

C

O

HC

R

NH3+

tRNA

P site

O

O
O

P
O

A site

tRNA

O

CH2

−

H
H

OH

O

Adenine
H

O

P
O

O

CH2

−

H
H

H

OH
O

O

C
R

NH
O

C
HC

R

NH

O

C
HC

H
H
OH

O

HC

Adenine

R

NH3+


QUÁ TRÌNH KÉO DÀI
 Cần các nhân tố kéo dài: EF-Tu, EFTs, EF-G. Trong đó, EF-Tu và EF-G
là các GTP-binding protein.

 EF-Tu gắn vào các aminoacyl-tRNA
khác nhau với ái lực như nhau để
chuyển các aminoacyl-tRNA này
đến vị trí A của ribosome.

 Bộ ba đối mã trên tRNA phải bổ
sung với bộ ba mã hóa trên mRNA.
Khi đó, một vùng trình tự bảo tồn
trên 16S rRNA sẽ nhận biết và
tương tác với cấu hình của liên kết
codon/anticodon này.


QUÁ TRÌNH KÉO DÀI
 Một cấu trúc đặc biệt của ribosome
được hình thành từ tương tác này.
Điều này cho phép kiểm tra xem
tRNA có gắn đúng vào vị trí không

 Sự sửa sai dịch mã sẽ xảy ra nếu
cấu trúc đặc biệt này của ribosome
không được tạo ra trước khi hình
thành liên kết peptide giữa 2 acid
amin
 Sự hình thành cấu trúc đặc biệt của
ribosome kết hợp với sự hình thành
cấu
trúc
của
liên
kết
codon/anticodon dẫn tới sự hoạt
hóa chức năng EF-Tu-GTPase của
ribosome
 Ribosome sẽ thủy giải GTP của EFTu-GTP

EF-Tu-GTP

ribosome (GAP)
Pi
EF-Tu-GDP


QUÁ TRÌNH KÉO DÀI
 Khi EF-Tu chuyển aminoacyl-tRNA
đến ribosome, aa-tRNA sẽ có cấu hình
bị vặn xoắn.
 Khi phân tử GTP trên EF-Tu bị thủy
giải thành GDP và Pi  EF-Tu sẽ thay

đổi cấu hình  tách khỏi phức hợp
EF-Tu+aminoacyl-tRNA+ribosome.
 Khi EF-Tu tách khỏi ribosome  cấu
hình bóp méo của tRNA được giải
phóng  vùng acceptor arm của tRNA
được tái bố trí  thúc đẩy sự hình
thành liên kết peptide. Quá trình này
gọi là accommodation.
 EF-Tu sẽ được phục hồi phân tử GTP
gắn trên nó như lúc đầu nhờ EF-Ts.


EF-Ts hoạt
động như
Guanine
nucleotide
Exchange
Factor để tái
hoạt hóa EFTu

EF-Tu-GTP*
GDP
EF-Ts (GEF)

ribosome (GAP)

GTP

Pi
EF-Tu-GDP**

*EF-Tu-GTP (cấu hình 1) gắn và chuyển
aa-tRNA đến vị trí A của riosome
**EF-Tu-GDP (cấu hình 2)
tách khỏi phức hợp aa-tRNA-EF-Tu

Tương tác với EF-Ts sẽ giúp EF-Tu giải phóng GDP ra khỏi phân tử của nó
Khi tách ra khỏi EF-Ts, EF-Tu sẽ có được cấu hình như ban đầu trước khi
tham gia liên kết với aminoacyl-tRNA và bị thủy giải bởi ribosome, là EF-TuGTP


QUÁ TRÌNH KÉO DÀI
Translocation (dịch chuyển vị trí):
Ribosome dịch chuyển sang một bộ ba
mã hóa khác trên mRNA
tRNAfMet tự do được dịch chuyển sang vị
trí E của ribosome và sau đó được phóng
thích ra khỏi ribosome
Chuỗi 2 acid amin gắn trên tRNA thứ hai
được dịch chuyển sang vị trí P, bỏ lại vị trí
A trống để aminoacyl-tRNA thứ ba sẽ đến
gắn vào.
Quá trình kéo dài tiếp diễn cho đến khi
gặp tín hiệu kết thúc trên mRNA.