Di truyền phân tử

Quá trình sinh tổng hợp protein

Sinh tổng hợp protein ở sinh vật nhân sơ là quá trình kích hoạt, khởi đầu, kéo dài và kết thúc. Tốc độ diễn ra rất nhanh, tốc độ sinh tổng hợp của vi khuẩn ở 37 độ C là 15 axin amin/s, tốc độ này ở sinh vật nhân thực chậm hơn vi khuẩn, 2 axin amin/s.

quá trình sinh tổng hợp protein
quá trình sinh tổng hợp protein

1, Kích hoạt và vận chuyển axit amin

Axit amin trước khi tham gia vào quá trình dịch mã cần phải được kích hoạt. Quá trình kích hoạt diễn ra dưới tác dụng của chất xúc tác là men kết hợp với ATP, sinh ra hợp chất aminoacyl – AMP – men, còn gọi là axit amin hoạt hóa. Axit amin hoạt hóa mang tRNA đặc biệt, vận chuyển đến ribosome và tiến hành quá trình dịch mã. Vận chuyển axit amin hoạt hóa chính là phản ứng của nhóm acyl axit amin – AMP chuyển sang tRNA, tRNA chuyển tiếp đến ribosome. Men kích hoạt và vận chuyển axit amin là như nhau, men này được gọi là men tổng hợp axit amin, cũng gọi là men tổng hợp axit amin – tRNA hoặc men kích hoạt axit amin.
Trong điều kiện sinh lý, quá trình kích hoạt và vận chuyển axin amin cũng có thể được tổng hợp như sau:
tRNA + axit amin + ATP => aminoacyl – tRNA + AMP + ppi
Phương thức liên kết giữa axit amin và tRNA là OH 2’ hoặc 3’ AMP của CCA trong tRNA. Vị trí liên kết có liên quan đến codon thứ 2 của mã axit amin, giữa mã là liên kết axit amin của codon U và 2’-OH của codon CCA, ở giữa là liên kết axit amin của codon C và 3’-OH. Tính quy luật liên kết trung gian của A hoặc G không lớn.
Một loại men tổng hợp của axit amin có thể phân biệt tRNA có cùng chức năng, cũng có thể nói là một loại men tổng hợp của axit amin có thể phân biệt tRNA axit amin hoặc có chứa axit amin (nhiều nhất là 6 loại). Ở sinh vật nhân thực, một loại axitamin có thể được nhận biết bằng vài loại men. Men tổng hợp có ý nghĩa quan trọng trong việc truyền đạt thông tin di truyền một cách chính xác.

2, Khởi đầu sinh tổng hợp

A, Nhận biết tRNA khởi đầu và mã khởi đầu

Mã khởi đầu sinh tổng hợp là AUG (trong vi khuẩn đôi lúc là GUG). Trong vi khuẩn, đầu N của 50% protein là Met. Sau đó người ta phát hiện ra N – Carboxamido – Methionyl – tRNA, đoạn cuối amino của aminoacyl đã bị methyl hóa, khiến chúng chỉ có thể ứng dụng trong giai đoạn khởi đầu.

B, Sự hình thành của phức hợp khởi đầu và ribosome 70S

Hình thành phức hợp khởi đầu, ngoài tRNA khởi đầu, tiểu đơn vị 30S và 50S, còn cần có 3 nhân tử khởi đầu. Các nhân tử này không dính chặt vào ribosome, mà nhanh chóng tan ra sau khi phức hợp khởi đầu hình thành.

C, Kéo dài

1, Sự hình thành của Gama-GT và chuỗi peptide

Sau khi ribosome hoàn chỉnh hình thành trên mã khởi đầu, vị trí P được lấp đầy bằng mã khởi đầu tRNA, còn vị trí A vẫn trống. Dựa vào tác dụng tương hỗ của codon và anti-codon, aminoacyl tương ứng – tRNA có thể vào được vị trí A. Quá trình này cần 3 nhân tử: EF-Tu, EF-Ts, nhân tử kéo dài EF-G, còn gọi là nhân tử chuyển vị. EF-Tu kết hợp với GTP trước, sau đó tiếp tục kết hợp với aminoacyl– tRNA tạo thành phức hợp bậc ba. Chỉ có phức hợp này mới có thể vào vị trí A, quá trình này cần sự tham gia của GTP, nhưng không cần thủy phân GTP. Sauk hi vào vị trí A, GTP lập tức thủy phân thành GDP, phức hợp bậc hai EF-Tu•GDP phân ly. Sau đó, dưới tác dụng của Gama-GT, Formyl-methionyl đổi từ vị trí P sang vị trí A, hình thành chuỗi peptide thứ nhất.

2, Chuyển vị

Sau khi chuỗi peptide hình thành ở vị trí A, EF-G và GTP kết hợp với nhau. Sau đó, 1 loại protein trong ribosome làm thủy phân GTP, tRNA hình thành tại vị trí A chuyển sang vị trí P, đồng thời chuyển dần tRNA ở vị trí P ra khỏi ribosome, mRNA cũng di chuyển một codon về phía trước. Cứ mỗi axit amin tăng lên thì sẽ lặp lại quá trình này 1 lần, cho đến khi đến codon cuối.

3, Kết thúc và giải phóng chuỗi peptide

Phản ứng kết thúc bao gồm hai quá trình:
– Nhận biết codon kết thúc trên mRNA;
Protein sinh ra từ sự giải phóng liên kết ester giữa chuỗi peptide và tRNA sau khi thủy phân. Codon kết thúc là UAA, UAG, UGA. Phản ứng kết thúc cần 3 nhân tử giải phóng RF1, RF2, RF3. Nhân tử RF1 cần thiết trong việc nhận biết UAA và UAG, Nhân tử RF2 cần thiết trong việc nhận biết UAA và UGA, Nhân tử RF3 có thể kích thích hoạt tính của RF1 và RF2.
Trên thực tế, protein tổng hợp trong cơ thể sinh vật là sự kết hợp giữa nhiều ribosome và một mRNA trong cùng một thời gian, mỗi ribosome tiến hành các bước như trên và tổng hợp thành một chuỗi peptide. Quá trình sinh tổng hợp protein của tế bào nhân thực gần giống như ở vi khuẩn.

Leave a Reply

Back to top button