Dịch mã (sinh học)

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Tổng quan dịch mã mARN
Sơ đồ cho thấy các bản dịch của mã tổng hợp protein bởi một chú thích

Trong sinh học phân tử và di truyền học, dịch mã là quá trình trong đó ribosome trong tế bào chất hoặc mạng lưới nội chất tổng hợp protein sau quá trình phiên mã từ DNA đến ARN trong nhân. Toàn bộ quá trình được gọi là biểu hiện gen.

Trong dịch mã, ARN thông tin được giải mã trong một ribosome bên ngoài nhân, để tạo ra chuỗi axit amin hay polypeptide. Polypeptide sau đó gấp, co xoắn tạo protein hoạt động và thực hiện các chức năng của nó trong các tế bàoRibosome tạo điều kiện cho sự giải mã bằng cách tạo ra trình tự bộ 3 bổ sung với tARN với các mARN mang mã di truyền. Mỗi tARN mang một axit amin cụ thể được nối với nhau thành một polypeptide khi mARN đi qua và được "đọc" bởi ribosome.

Dịch mã gồm ba giai đoạn:

  1. Khởi đầu: Ribosome gắn với xung quanh đoạn đầu mARN. Các tARN đầu tiên được gắn tại  bộ 3 mở đầu.
  2. Kéo dài: tARN chuyển một axit amin tới tARN tương ứng với codon tiếp theo. Sau đó ribosome di chuyển (translocates) tới bộ 3 mARN tiếp theo để tiếp tục quá trình tạo ra một chuỗi axit amin.
  3. Kết thúc: Khi đạt tới bộ 3 dừng, ribosome giải phóng polypeptide.

Ở sinh vật nhân sơ (vi khuẩn), dịch mã xảy ra trong tế bào chất, nơi các tiểu đơn vị lớn và nhỏ của ribosome liên kết với mARN. Ở sinh vật nhân chuẩn dịch mã xảy ra trong cytosol hoặc trên màng của mạng lưới nội chất trong một quá trình được gọi là chuyển dịch đồng dịch. Trong chuyển dịch đồng dịch, toàn bộ ribosome/DNA liên kết với lớp màng ngoài của lưới nội chất hạt (ER) và protein mới tổng hợp và phóng thích vào cytosol; các polypeptide mới được tạo ra có thể được lưu trữ trong ER cho túi để vận chuyển và tiết ra ngoài tế bào hoặc ngay lập tức tiết ra.

Nhiều loại ARN được phiên mã như tARN, rARN và ARN ở nhân tế bào, không trải qua dịch thành protein.

Một số loại kháng sinh hoạt động bằng cách ức chế dịch mã. Chúng bao gồm anisomycin, cycloheximide, chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, erythromycin và puromycin. Các ribosome nhân sơ có cấu trúc khác nhau so với ribosome nhân thực và do đó kháng sinh đặc hiệu có thể nhắm mục tiêu các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn mà không gây hại cho các tế bào nhân thực của vật chủ.

Cơ chế cơ bản[sửa | sửa mã nguồn]

Một ribosome dịch ra một protein được tiết vào mạng lưới nội chất. tARN có màu xanh thẫm.
Tertiary structure of tRNA. CCA tail in yellow, Acceptor stem in purple, Variable loop in orange, D arm in red, Anticodon arm in blue with Anticodon in black, T arm in green.

Quá trình dịch mã cơ bản là bổ sung một axit amin tại một thời điểm cho đến khi kết thúc polypeptide hình thành. Quá trình này diễn ra bên trong ribosome. Một ribosome được tạo thành từ hai tiểu đơn vị, một tiểu đơn vị nhỏ 40S và một tiểu đơn vị 60S. Các tiểu đơn vị này đến với nhau trước khi dịch mARN tạo thành một protein để cung cấp vị trí cho dịch mã thực hiện và tạo polypeptide.[1] Sự lựa chọn loại axit amin được thêm vào xác định bởi mã di truyền trên mỗi phân tử mARN. Mỗi axit amin được thêm vào khớp với bộ 3 đối mã của mARN. Đối với mỗi bộ 3 như vậy, axit amin tương ứng được lắp thêm. Các axit amin kế bên thêm vào ứng với chuỗi mã hóa mARN. Theo cách này, trình tự nucleotide trong khuôn mẫu mARN xác định trình tự chuỗi axit amin được tạo ra.[2] Bổ sung một axit amin xảy ra ở đầu cuối C của peptide và do đó dịch mã được gọi là định hướng amino-đến-carboxyl.[3]

mARN mang thông tin di truyền được mã hóa là một chuỗi ribonucleotide từ nhiễm sắc thể đến ribosome. Các ribonucleotides được "dịch" các bộ 3 nucleotide gọi là codon. Mỗi bộ 3 mã hóa cho một axit amin cụ thể.

Trên mỗi ribosome có 3 vị trí gắn riêng biệt với tARN. Quá trình khởi đầu, axit amin được hoạt hóa bằng ATP tạo thành axit amin hoạt hóa. Enzym Aminoacyl tRNA synthetase xúc tác cho liên kết giữa một axit amin hoạt hóa và một tARN mà chúng cần. Sản phẩm của quá trình này là một phức hợp axit amin - tARN (Aminoacyl-tRNA).

Quá trình[sửa | sửa mã nguồn]

Quá trình dịch mã của một ribosome

Mở đầu[sửa | sửa mã nguồn]

Tiểu đơn vị nhỏ của ribosome (có bộ 3 của rARN) gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu (gần bộ ba mở đầu) và di chuyển đến bộ ba mở đầu (AUG). Aminoacyl-tRNA phù hợp tiến đến gắn với bộ 3 mở đầu theo nguyên tắc bổ sung (UAX - AUG), sau đó tiểu đơn vị lớn gắn vào tạo ribosome hoàn chỉnh.

Kéo dài[sửa | sửa mã nguồn]

Aminoacyl-tRNA tiếp theo khớp bổ sung đối mã với codon tiếp theo trên mARN. Tiểu đơn vị lớn xúc tác cho sự hình thành liên kết peptit giữa các axit amin mở đầu và tiếp theo lần lượt. Ribosome tiếp tục dịch chuyển tARN tách và di chuyển khỏi ribosome, quá trình vẫn tiếp tục khi ribosome chạy tiếp dọc mARN.

Kết thúc[sửa | sửa mã nguồn]

Khi ribosome chạy đến một codon kết thúc (UAA, UAG, UGA - tương ứng với không axit amin) thì dịch mã chấm dứt, hai tiểu đơn vị ribosome tách nhau ra. Ngay sau đó, một enzym đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầu, quá trình dịch mã hoàn tất.

Dịch nhiều[sửa | sửa mã nguồn]

Một mARN có thể được dịch bởi nhiều ribosome từ đó tạo ra nhiều cấu trúc protein giống nhau.[4]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Biology. McGraw hill education. tr. 249. ISBN 978-981-4581-85-1. 
  2. ^ Neill C (1996). Biology . The Benjamin/Cummings Publishing Company. tr. 309–310. ISBN 0-8053-1940-9. 
  3. ^ Stryer L (2002). Biochemistry . W. H. Freeman and Company. tr. 826. ISBN 0-7167-4684-0. 
  4. ^ “Tế bào”. 

Đọc thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Champe PC, Harvey RA, Ferrier DR (2004). Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry (ấn bản 3). Hagerstwon, MD: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 0-7817-2265-9. 
  • Cox M, Nelson DR, Lehninger AL (2005). Lehninger principles of biochemistry (ấn bản 4). San Francisco...: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6. 
  • Malys N, McCarthy JE (tháng 3 năm 2011). “Translation initiation: variations in the mechanism can be anticipated”. Cellular and Molecular Life Sciences 68 (6): 991–1003. PMID 21076851. doi:10.1007/s00018-010-0588-z. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]