Bài giảng Sinh tổng hợp protein

SINH TỔNG HỢP PROTEIN
TS.BS.Đỗ Thị Thanh Thủy

1


NỘI DUNG BÀI GIẢNG
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
Nhắc lại về cấu trúc của Protein (Y2)
Nhắc lại về các liên kết trong phân tử protein (Y2)
Các phương pháp phân tích cấu trúc của protein
Liên quan giữa cấu trúc và chức năng của protein
Sinh tổng hợp protein (Y1)
Các biến đổi để tạo protein chức năng

2


MỤC TIÊU BÀI GIẢNG

1. Mô tả được ba giai đoạn và các yếu tố
tham gia sinh tổng hợp protein (Y1)
2. Nêu được các biến đổi chính để tạo
protein chức năng.

3


GENOMICS VÀ PROTEOMICS
GENOME
Bộ gen (hệ gen)

GENOMICS
Nghiên cứu về bộ gen (hệ gen)
PROTEOME
Bộ protein của tế bào hay mô
PROTEOMICS
Nghiên cứu về bộ protein của các loài

4


TỪ GENE ĐẾN PROTEIN CHỨC NĂNG

5


BỘ PROTEIN NGƯỜI
Rất phức tạp
Ước tính > 100.000 phân tử Protein
 Do vị trí splicing khác nhau
 Do biến đổi sau dịch mã

PDB (Protein Data Bank)
2000-2008:48.891 cấu trúc
 2011: 65.998 cấu trúc
 2012: >84.000 cấu trúc
 2013: >93.000 cấu trúc

6

CẤU TRÚC PROTEIN

7


LIÊN KẾT TRONG PT PROTEIN

8


CẤU TRÚC PROTEIN

helix-loop-helix motif gắn Calci

HAIRPIN BETA SHEET motif

Motifs: các dạng cấu trúc bậc 2 trong nhiều polypeptid.

9


CẤU TRÚC PROTEIN

Pyruvate kinase có 3 domain
ADP + phosphoenolpyruvate = ATP + pyruvate

Domains là những vùng chức năng của polypeptid
10

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
1. Tinh thể học tia X
(X ray crystallography)
Cung cấp hình ảnh tĩnh

Tinh thể học tia X là khoa học xác định
sự sắp xếp của các nguyên tử bên trong
một tinh thể dựa vào sự phân tán của các
tia X sau khi chiếu vào các electron của
tinh thể để thu thập mật độ các electron
trong tinh thể, vị trí của ngun tử, các
liên kết hóa học...
11


Photographic film

X-ray
diffraction pattern

Diffracted X-rays
X-ray
source

X-ray
beam
Crystal

Crystal diffracts X-rays
Sơ đồ mật độ Electron

khít với dữ liệu

Sơ đồ nguyên tử khít với
bản đồ mật độ điện tử

model

12


NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy)

Cung cấp hình ảnh động học về cấu trúc protein trong dung dịch,
cấu hình và các tương tác của protein.

13


LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
 Protein có vai trị quan trọng trong cơ thể.
 Mỗi protein có một cấu trúc ba chiều duy nhất
được xác định bởi trình tự aa.
 Cấu trúc của protein liên quan chặt chẽ với
chức năng của nó.
 Cấu trúc của protein có thể được tiên đốn nhờ
các chương trình tin sinh học.

14


LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
Example of enzyme reaction

Hormone receptor

Antibody

substrates
enzyme

A

enzyme

B

enzyme

A
Binding to A
15


16

HbA

HbS

OXY-STATE

DEOXY-STATE

17


LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM

Central Dogma of Biology
DNATranscripti on RNAtranslation Protein
DNA
Replication

Chuyển mã (sao chép)

RNA viruses
Reverse
Transcription
(Retrovirus)

ARNm

Giải mã (phiên mã)

Transcription

RNA
(David Baltimore
và Howard
Temin)

Protein
Francis Crick 1958

Prions: scrapie và mad cow
Stanley Pruisner:1997 Nobel Prize

18


TÓM TẮT QT BIỂU HIỆN GEN

19


30 năm nghiên cứu cấu trúc của Ribosome

EM: Electron Microscopy

Nobel hóa học 2009: Venkatraman Ramakrishnan,
Thomas A. Steitz, Ada E. Yonath
Cấu trúc và chức năng của Ribosome
Hiểu được những vấn đề cơ bản trong STH protein
20

G-protein–coupled receptors (GPCR)
Nobel hóa học 2012: Robert Lefkowitz và Brian Kobilka về họ
các receptor kết hợp với protein G (G-protein–coupled
receptors): đó là các protein nằm ở màng tế bào, đóng vai trị
quan trọng truyền tín hiệu từ ngồi vào trong tế bào.

Cấu trúc tinh thể về GPCR của
Kobilka: β-adrenergic receptor
(blue), hormone (orange), Gprotein (red)

21


G-protein–coupled receptors (GPCR)

22


G-protein–coupled receptors (GPCR)

Các receptor này tiếp nhận ánh sáng, mùi vị, các hormon…..
Khoảng 30 -50% tất cả các thuốc điều trị đạt được hiệu quả qua hệ thống Gprotein–coupled receptor

23


ĐIỀU HỊA SINH TỔNG HỢP PROTEIN
Điều hịa sinh tổng hợp protein
xảy ra ở mỗi bước của quá trình

Figure 7-5 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

24


ĐIỀU HỊA STH PROTEIN
Genes Can Be Turned On/Off

Protein hoạt hóa

Vùng điều hòa

25