Các giai đoạn của quá
trình dịch mã
Quá trình hình thành chuỗi polipeptit hay dịch mã là sự kết hợp của luồng
thông tin và luồng nguyên liệu tại ribôxôm. Dịch mã là quá trình chuyển trình
tự nuclêôtit trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi polipeptit.
Dịch mã là quá trình phức tạp với sự tham gia của 3 loại ARN:
- mARN mang thông tin di truyền mã hóa dưới dạng codon, mỗi codon là
một tổ hợp ba nuclêôtit mã hóa cho một axit amin.
- rARN là thành phần của ribôxôm, nơi tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
- tARN là nhân tố mang các axit amin đã được hoạt hóa tương ứng với các
codon trên khuôn mARN đến gắn vào chuỗi polipeptit đang hình thành tại
ribôxôm.
Quá trình dịch mã gồm 3 giai đoạn: khởi động, kéo dài và kết thúc
1. Giai đoạn khởi động
Đầu tiên là sự hình thành phức hợp gồm 3 thành phần : tiểu đơn vị của
ribôxôm, tARN có mang mêtionin (Met), mARN. Một nhân tố khởi động sẽ
phát hiện codon AUG giúp phức hợp Met-tARN và ribôxôm gắn vào và sự
dịch mã bắt đầu.
2. Giai đoạn kéo dài
Ribôxôm có hai vị trí chuyên biệt: vị trí A nhận aa-tARN kế tiếp và vị trí P
giữ phức hợp peptit-tARN. Sau khi mêtiônin hay foocmin mêtiônin (ở sinh
vật nhân sơ) được đặt vào vị trí P, aa-tARN kế tiếp sẽ đến xếp đúng vào vị trí
A cạnh Met-tARN trên ribôxôm nhờ nhân tố kéo dài và hình thành liên kết
peptit giữa hai axit amin. Sau đó, ribôxôm dịch chuyển tương ứng một bộ ba
theo chiều 5' -> 3' trên mARN, giải phóng met-tARN đầu tiên và chuẩn bị
đón aa-tARN mới.
Quá trình được lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi xuất hiện dấu hiệu kết
thúc hay trình tự kết thúc dịch mã (UAA, UAG, UGA) thì dừng lại.
3. Giai đoạn kết thúc
Khi dấu hiệu kết thúc dịch mã (một trong các codon UAA, UAG, UGA) được
nhận biết bởi nhân tố kết thúc hay giải phóng là một prôtêiin. Nhân tố này sẽ
liên kết với bộ ba kết thúc ở vị trí A và bổ sung một phân tử nước vào chuỗi
polipetit đang kéo dài. Phản ứng này làm đứt gãy (thủy phân) liên kết giữa
chuỗi polipeptit vừa được tổng hợp với tARN đang ở vị trí P, giải phóng
chuỗi polipeptit, tARN được tự do, đồng thời axit amin mở đầu (Met hay
fMet) cũng được tách khỏi chuỗi polipeptit. Sau đó chuỗi polipeptit hình
thành cấu trúc bậc cao hơn trở thành phần tử prôtêin hoàn chỉnh có hoạt tính
sinh học. Lúc đó ribôxôm không còn mang phức hợp pilpeptit-tARN sẽ rời
khỏi mARN, tách đôi thành hai tiểu phần sẵn sàng cho một đợt dịch mã mới.
Nhìn chung năng lượng được sử dụng cho quá trình dịch mã ở dạng GTP.
Cần chú ý rằng, nếu mARN là phần tử đa cistron (mARN nhân sơ tương ứng
với nhiều gen) và khoảng cách giữa codon kết thúc phía trước và codon khởi
đầu phía sau của hai gen liền kề không quá lớn, thì ribôxôm sẽ không tách
khỏi mARN mà nó tiếp tục di chuyển đến codon AUG để hình thành nên một
phức hợp khởi đầu mới và bắt đầu tổng hợp chuỗi polipeptit mới.
4. Poliriboxom
Trên mỗi phân tử mARN thường có một số ribôxôm cùng hoạt động được gọi
là poliriboxom. Nhờ đó, một phân tử mARN có thể tổng hợp hàng chục đến
hàng trăm chuỗi polipeptit cùng loại, nghĩa là làm tăng năng suất tổng hợp
prôtêin cùng loại. Các ribôxôm được sử dụng qua vài thế hệ tế bào và có thể
tham gia vào tổng hợp bất cứ loại prôtêin nào.
5. Mối liên hệ ADN - ARN - Prôtêin - Tính trạng
- Thông tin di truyền trong ADN được truyền đạt qua các thế hệ tế bào thông
qua cơ chế sao chép.
- Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể
thông qua các cơ chế phiên mã và dịch mã.
Mối liên hệ ADN -> ARN -> Prôtêin được cụ thể hóa là mối quan hệ 3 cặp
nuclêôtit trong ADN -> 3 nuclêôtit trong mARN -> 1 axit amin-tARN -> 1
axit amin. Mối liên hệ trên là cơ chế hình thành các tính trạng trong đời cá
thể. Bố mẹ không truyền cho con những tính trạng đã hình thành sãn mà
truyền một hệ gen trong ADN quy định sự tổng hợp những prôtêiin đặc thù,
tạo nên tính trạng.
Sự kết hợp 3 quá trình tự sao, phiên mã và dịch mã là cơ chế của hiện tượng
di truyền ở cấp phân tử, bảo đảm sự truyền đạt các tính trạng từ thế hệ trước
sang thế hệ sau.