Sinh Tổng Hợp Protein

1. Sinh Tổng Hợp Protein
1. Mục tiêu
- Liệt kê các thành phần tham gia tổng hợp protein
- Trình bày cấu trúc, chức năng của tARN và rARN
- Trình bày được các giai đoạn của dịch mã và biến đổi sau dịch mã
- Nêu được các chất ức chế tổng hợp protein
- Nêu được các bệnh lý liên quan đến dịch mã
2. Đại cương
- Sự tổng hợp protein được xem như giai đoạn cuối cùng của quá trình biểu
hiện gene, tuy nhiên quá trình dịch mã trên khuôn m RNA chỉ là bước đầu
tiên để tạo ra phân tử protein có chức năng. Chuỗi polypeptid cần những
tahy đổi về mặt cấu trúc để tạo thành cấu hình không gian 3 chiều phụ hợp
và trải qua nhiều bước biến đổi trước khi trở thành protein dạng hoạt động.
- Sự biểu hiện gene được kiểm soát chủ yếu ở mức độ phiên mã tuy nhiên
cũng có thể được kiểm soát ở dịch mã và là cơ chế kiểm soát quan trọng ở cả
prokaryote và eukaryote.
- Tổng hợp protein là hoạt động trung tâm của tế bào
- Mọi hoạt động sống của cơ thể đều được xúc tác bởi enzyme – bản chất là
protein
3. Mã di truyền
- mRNA của
eukaryote gọi là
monocistronic (một vị
trí khởi đầu dịch mã
duy nhất)
- mRNA của
prokaryote gọi là
polycistronic (nhiều
vị trí khởi đầu dịch
mã)

2. - Có 4 loại nucleotide (A,U,G,C) tham gia tạo m RNA nhưng lại có 20 acid
amin tạo protein => không thể 1 nu mã hóa 1 acid amin
- Trình tự nu trên mRNA được dịch mã thành trình tự acid amin trên
protein theo những đơn vị gọi là mã di truyền.
- Trình tự nu của mRNA được đọc theo từng nhóm bộ ba gọi là codon
- Có 4^3 = 64 bộ ba nhưng chỉ có 61 bộ ba mã hóa acid amin, 3 bộ ba không
mã hóa acid amin sẽ mang thông tin để kết thúc quá trình tổng hợp chuỗi
polypeptid trong phân tử protein gọi là mã bộ ba kết thúc, gồm UAG, UGA,
UAA
- Tính thoái hóa: một acid amin có thể được mã hóa bởi nhiều codon
- Trong đó có 2 acid amin duy nhất không có tính thoái hóa: Methionine được
mã hóa duy nhất bởi AUG còn Trytophan được mã hóa duy nhất bởi UGG.
4. Ribosome
- Ribosome (ribonucleoprotein) bao gồm rRNA và protein ribosome
- Ribosome prokaryote (70S) : 50S + 30S

3. - Ribosome eukaryote (80S): 60S + 40S
- Cấu tạo ribosome của eukaryote
+ Tiểu phần bé (độ lắng 40S): sợi RNA 18 S + 33 protein (S1-S33)
+ Tiểu phần lớn (độ lắng 60S): sợi RNA 5S + 28S + 5,8S + 49 protein (L1-
L49)
- Cấu tạo rRNA của prokaryote:
+ Tiểu phần lớn 50S: 5S,23S, 34 protein (L1-L4)
+ Tiểu phần bé 30S: 16S, 21 protein (S1-S21)
- Tiểu phần nhỏ gắn với mARN, chạy theo chiều 5’-3’
- Tiểu phần lớn xúc tác tạo liên kết peptide giữa các amino acid
- Trong tế bào chất, mỗi acid amin được hoạt hóa gắn với tARN tương ứng
tạo phức hợp aa-tARN
- Ribosome giữ vai trò như khung đỡ cho mRNA và phức hợp aa-tRNA với
nhau.
- Phức hợp aa-tRNA sẽ di chuyển theo trình tự A->P->E
- Ban đầu Met- tARN(UAX) sẽ bổ sung chính xác với codon mở đầu của
mARN là AUG, sau khi hoàn tất dịch mã thì Met sẽ bị cắt đi
- Polyribosome = Polysome

4. 5. RNA thông tin (mARN)
- Cistron: vùng mARN mã hóa cho 1 polypeptide
- UTR: vùng không dịch mã (untranslated region)
- Splicing: ghép exon, bỏ intron
- Thông tin di truyền là trình tự ribonucleotide (đơn phân của acid ribonucleic
- RNA)
6. RNA vận chuyển
(tRNA)
- Vòng anticodon bổ sung
với codon trên m ARN => quyết
định sự gắn đặc hiệu acid amin
trên chuỗi polypeptide.
- Độ chính xác của
polynucleotide phụ thuộc: sự
gắn kết aa chính xác với tARN
đặc hiệu và sự bắt cặp bổ sung
chính xác codon - anticodon
- Vòng D gần đầu 5’
- Vòng T gần đầu 3’(three)
- Cấu trúc ACC là nơi gắn
acid amin
- Cấu trúc bậc 1 hình cỏ ba
lá
Cơ chế hoạt hóa tARN thành aa-tARN:
- Nhờ một enzyme gôi la aminoacyl tRNA synthetase
- Có 20 loại enzyme aminoacyl tRNA synthetase nhận diện từng acid amin
riêng lẻ tương ứng 20 loại acid amin cấu thành protein

5. - Đầu tiên, acid amin cùng ATP
được gắn lên Amnioacyl tRNA
synthetase
- ATP sẽ phân tách 2 P (gốc
Pyrophosphate), sau đó liên kết cùng
acid amin trên Aminoacyl tRNA
synthetase để tạo thành một enzyme
có tên là Aminoacyl AMP
synthetase có chức năng hoạt động
trung gian.
- Sau đó tARN thay AMP liên
kết với acid amin vào phần đầu cuối
3’ (trình tự 3’ ACC) trên Aminoacyl
tARN synthetase
- Phức hợp aa – tRNA tách khỏi
Aminoacyl tARN synthetase
7. Các yếu tố hỗ trợ dịch mã
- IF (initation factor):
khởi đầu
7.1 EF (elongation
factor): kéo dài
- RF (termination
factor): kết thúc

6. 8. Sự khởi đầu dịch mã
- m ARN của prokaryote và eukaryote đều chứa những vùng UTR ở đầu cuối
3’ và 5’ => dịch mã không bắt đầu thực hiện ở đầu cuối 5’.
- Eukaryote : khuôn m RNA chỉ mã hóa 1 polypeptide duy nhất
- Prokaryote: khuôn m RNA mã hóa nhiều chuỗi polypeptide từ những vị trí
khởi đầu khác nhau
- Ở Eukaryote:
+ Quá trình khởi đầu dịch mã luôn bắt đầu từ acid amin methionine được mã
hóa bởi codon AUG
+ Đôi khi có thể bắt đầu bởi GUG nhưng lúc này GUG thường gắn kết với
methionine chứ không phải acid amin mà nó mã hóa là valine
+ Ngoại lệ là ty thể và lục lạp khởi đầu dịch mã từ N-formylmethionine
(giống prokaryote)
- Ở prokaryote: sự tổng hợp protein khởi đầu với N-formylmethionine
8.1 Sự bắt cặp tiểu phần nhỏ Ribosome và mRNA ở prokaryote
- Vị trí để khởi đầu dịch mã trên m RNA ở prokaryote là một trình tự được
gọi là Shine-Dalgarno nằm trước codon khởi đầu AUG.
- Trình tự Shine-Dalgarno này bắt cặp bổ sung với một trình tự gần đầu 3’
trên rRNA 16S thuộc tiểu phần bé của Ribosome.
- Hoạt động bắt cặp tại những trình tự Shine-Dalgarno này cho phép
prokaryote khởi đầu dịch mã không chỉ ở đầu cuối 5’ mà còn ở những vị trí
bên trong phân tử mRNA polycistronic.

7. 8.2 Sự bắt cặp tiểu phần nhỏ Ribosome và mRNA ở eukaryote
- Ở đầu 5’ m RNA của
eukaryote có 1 trình tự mũ chụp là
7-methylguanosine (m7
G)
- Ở đầu 3’ có một trình tự là
poly-A
- Tiểu phần bé 40S của ribosome
sẽ nhận diện và bắt cặp với mRNA
của eukaryote thông qua trình tự 7-
methylguanosine.
- Ribosome sẽ di chuyển theo
chiều 5’-3’ tới khi gặp codon khởi
đầu (thường là AUG)
- Những trình tự xung quanh
trình tự khởi đầu AUG có thể khiến
Ribosome bỏ qua trình tự AUG đầu
tiên và bắt đầu dịch mã tại codon
AUG phía sau.

8. 9. Quá trình dịch mã ở eukaryote
9.1 Giai đoạn khởi đầu
Thực hiện theo 4 bước:
- Tạo phức hợp khởi
đầu: Met- tARN +
tiểu phần 40S + IF
- Phức hợp khởi đầu
dịch mã trên gắn
vào mARN tại mũ
chụp 7-
methylguanosine
- Phức hợp trên
trượt trên mARN
tìm vị trí khởi đầu
dịch mã AUG
- Gắn tiểu đơn vị
lớn

9. 9.2 Giai đoạn kéo
dài
Gồm các bước:
- Ribosome đang ở vị trí
khởi đầu AUG. Trên vị trí
P của Ribosome đang có
Met – tARN
- RNA vận chuyển sẽ bắt
cặp bổ sung với aa-tARN
tương ứng tại vị trí A
- Tiểu phần lớn sẽ xúc
tác để hình thành liên kết
peptide giữa 2 aa cạnh
nhau ở vị trí A và P
- Ribosome trượt 1 codon
về đầu 3’
- 1 t ARN sẽ thoát ra ở vị
trí E và thêm 1 phức hợp
aa- tRNA vào ở vị trí A

10. 9.3 Giai đoạn kết thúc
- Kết thúc khi codon stop (UAA, UGA, UAG) ở vị trí A của ribosome.
- Nhân tố hỗ trợ kết thúc RF sẽ đi vào vị trí A
- Hai tiểu phần Ribosome tách rời nhau ra, giải phóng chuỗi polypeptide mới
được tổng hợp.