Gene dịch: RNA -> Protein
Vấn đề: Làm thế nào một trình tự cụ thể của nucleotide chỉ
định một trình tự cụ thể của các axit amin ?
Câu trả lời: bằng phương tiện chuyển ARN phân tử, mỗi cụ
thể cho nhiều acid amin và đặc biệt cho một bộ
ba nucleotide trên mRNA được gọi là codon .Gia đình của
các phân tử RNA vận chuyển cho phép các codon trong một
phân tử mRNA được dịch thành các trình tự của các axit
amin trong protein.
Hình ảnh này thể hiện cấu trúc của RNA chuyển alanine ( tRNA ALA ) từ nấm
men. Nó bao gồm một dải đơn của 77 ribonucleotides. dây chuyền này được
xếp vào chính nó, và rất nhiều các cặp cơ sở với nhau tạo thành bốn vùng khác
xoắn. Các vòng được hình thành ở khu vực lẻ của chuỗi. (Các căn cứ vòng
trong xanh đã được biến đổi hóa học sau đây tổng hợp các phân tử.)
Ít nhất một loại tRNA là hiện nay cho mỗi trong số 20 axit amin được sử dụng
trong tổng hợp protein. (Một số các axit amin sử dụng các dịch vụ của hai hoặc
ba tRNAs khác nhau, vì vậy hầu hết các tế bào chứa nhiều như 32 loại khác
nhau của RNA vận chuyển.) Các acid amin được gắn vào tRNA phù hợp bởi
một enzyme kích hoạt (một trong 20 -tRNA synthetases aminoacyl ) cụ thể
cho rằng acid amin cũng như cho các tRNA được giao.
Mỗi loại tRNA có một trình tự của 3 nucleotide lẻ - các anticodon - mà có thể
ràng buộc, sau các quy tắc của kết nối cơ sở , đến các bộ ba nucleotide bổ sung
- các codon - trong một messenger RNA ( mRNA phân tử). Cũng giống như
sao chép và phiên mã DNA liên quan đến cơ sở kết nối của các nucleotide chạy
theo hướng ngược lại, do đó, việc đọc codon trong mRNA (5 '-> 3') yêu cầu các
kết anticodons theo hướng ngược lại.
Anticodon: 3 'CGA 5' Codon: 5 'GCU 3'
RNA codon
Thứ hai nucleotide
U C A G
UUU phenylalani
ne (Phe)
UCU Serine (S
er)
UAU Tyrosine (
Tyr)
UGU Cysteine
(Cys) U
Phe UUC UCC Ser UAC Tyr Cys UGC C
UUA Leucin (Leu)
UCA Ser UAA STOP UGA STOP A
U
ABH Leu UCG Ser UAG STOP UGG Tryptopha
n (TRP) G
CỬU Leucin (Leu)
Chăm sóc
khách
hàng Proline (
Pro)
CẦU histidine (c
ủa ông)
CGU Arginine (A
rg) U
CUC Leu CCC Pro CAC của ông CGC Arg C
CUA Leu CCA Pro CAA Glutamine
(GLN) CGA Arg A
C
CUG Leu CCG Pro CAG GLN CGG Arg G
AUU isoleucine (Il
e)
ACU threonin
e (Thr)
AAU asparagin
(ASN) AGU Serine (Ser)
U
AUC Ile ACC Thr AAC số hiệu
mạng AGC Ser C
Ile AUA ACA Thr AAA Lysine (Ly
s)
AGA Arginine (A
rg) A
A
Tháng
Tám Methionin (
Met) hoặc START
ACG Thr AAG Lys Agg Arg G
GUU Valine Val GCU Alanine (
Ala)
GAU aspartic
acid (Asp)
GGU Glycine (gl
y) U
Gục (Val) GCC Ala GAC Asp GGC gly C
Val GUA GCA Ala GAA acid
glutamic (Glu) GGA gly A
G
GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG gly G
Lưu ý:
Hầu hết các axit amin được mã hóa bởi
codon đồng nghĩa rằng khác biệt ở vị trí
thứ ba của codon này.
Trong một số trường hợp, một tRNA duy
nhất có thể nhận ra hai hoặc nhiều codon
đồng nghĩa.
Ví dụ: phenylalanine tRNA với anticodon
3 'AAG 5' nhận ra không chỉ UUC mà còn
UUU.
Các hành vi vi phạm các quy tắc thông
thường của cơ sở ghép nối ở nucleotide thứ
ba của codon một được gọi là "lắc lư"
Các codon Tháng Tám phục vụ hai chức
năng liên quan
o Nó bắt đầu mỗi tin nhắn, có nghĩa là,
nó báo hiệu sự bắt đầu của dịch đặt
acid amin methionine tại thiết bị
đầu cuối amin của chuỗi polypeptide
để được tổng hợp.
o Khi nó xảy ra trong một tin nhắn, nó sẽ hướng dẫn sự hợp nhất
của methionine.
Ba codon, UAA , UAG và UGA , hoạt động như tín hiệu để chấm dứt
dịch. Chúng được gọi là STOP codon.
Các bước của dịch
1. Bắt đầu
Các tiểu đơn vị nhỏ của ribosome liên kết đến một trang web "ngược
dòng" (trên 5 'bên cạnh) của sự bắt đầu của tin nhắn.
Nó hạ nguồn tiền thu được (5 '-> 3') cho đến khi nó gặp các codon bắt
đầu tháng tám . (Các khu vực giữa nắp và tháng tám được biết đến như
là 5'-khu vực chưa được dịch [ 5'-UTR ].)
Ở đây là sự tham gia của các tiểu đơn vị lớn và một đặc biệt khởi
tRNA .
Các tRNA khởi tạo liên kết với các trang web P (thể hiện trong màu
hồng) trên ribosome.
Ở sinh vật nhân chuẩn, khởi tRNA mang methionine (Met). (Vi khuẩn
sử dụng một sửa đổi lần methionine được fMet .)
2. Độ giãn dài
An -aminoacyl tRNA (tRNA covalently một liên kết với acid amin của
nó) có thể ghép nối cơ bản với các codon tiếp theo trên mRNA về
đếntrang web của A (màu xanh) kết hợp với:
o một yếu tố kéo dài (gọi là EF-Tu ở vi khuẩn)
o GTP (nguồn năng lượng cần thiết)
Các amino acid trước (Met ở đầu bản dịch) là covalently liên kết với các
acid amin đến với một kết peptide (màu đỏ).
Các tRNA khởi xướng được phát hành từ các trang web P.
Các ribosome di chuyển một codon hạ lưu.
Thay đổi này càng đến gần đây-tRNA, với peptide trực thuộc, các trang
web P và mở các trang web của A đối với sự xuất hiện của một
aminoacyl tRNA mới.
Bước cuối cùng là thúc đẩy bởi một protein yếu tố kéo dài (gọi là EF-G
ở vi khuẩn) và năng lượng của một phân tử của GTP .
Lưu ý: các tRNA khởi là thành viên duy nhất của gia đình tRNA có thể liên kết
trực tiếp đến trang web P. Các trang web của P là cái tên bởi vì, với ngoại lệ
của tRNA khởi, nó liên kết chỉ đến một p -tRNA eptidyl phân tử, có nghĩa là,
một tRNA với các peptide đang phát triển kèm theo.
Các trang web là cái tên bởi vì nó liên kết chỉ đến đến một tRNA-minoacyl, đó
là các tRNA mang amino acid tiếp theo. Vì vậy, ví dụ, các tRNA mang Met
vào nội thất của polypeptide các ràng buộc có thể chỉ cho trang web Một.
3. Chấm dứt
Sự kết thúc của dịch xảy ra khi ribosome đạt đến một hoặc
nhiều STOP codon ( UAA , UAG , UGA ). (Các nucleotide từ điểm này
đến đuôi (A) nhiều tạo nên vùng 3'-chưa được dịch [ 3'-UTR ] của
mRNA.)
Không có phân tử RNA vận chuyển với anticodons cho codon STOP.
(Với một vài ngoại lệ đặc biệt: liên kết đến gene ti thể và các axit amin
không chuẩn .)
Tuy nhiên, protein yếu tố phát hành nhận ra codon này khi họ đến các
trang web của A.
Liên kết của các protein này, cùng với một phân tử GTP - phát hành các
polypeptide từ các ribosome.
Ribosome chia thành những tiểu đơn vị của nó, mà sau này có thể được
tập hợp lại cho một vòng tổng hợp protein.
Liên kết bên ngoài
Liên kết với hình ảnh động tuyệt vời của John Kyrk của toàn bộ quá trình.
Xin vui lòng cho tôi biết bằng thư điện tử nếu bạn tìm thấy một liên kết bị hỏng trong các trang
của tôi.)
Polysomes
Một phân tử mRNA đơn thường có nhiều ribosome đi du lịch cùng nó, trong
các giai đoạn khác nhau của tổng hợp protein. Phức tạp này được gọi là
một polysome [ Xem ].
Codon Bias
Tất cả, nhưng hai trong số các axit amin (Met và trp) có thể được mã hóa bởi 2-
6 codon khác nhau. Tuy nhiên, bộ gen của hầu hết các sinh vật cho thấy codon
nào đó được ưu tiên hơn những người khác. Ở con người, ví dụ, alanine được
mã hóa bởi GCC bốn lần thường xuyên như bởi GCG. Điều này có lẽ phản ánh
một hiệu quả dịch lớn của bộ máy dịch thuật cho một số codon hơn từ đồng
nghĩa của họ.
Khi bắt đầu dịch thuật, hai hoặc nhiều hơn một tập hợp các codon đồng
nghĩa (ví dụ, trong 6 codon có kết hợp leucine trong protein phát triển)
được sử dụng luân phiên . Sự cần thiết để xác định vị trí đầu tiên và sau
đó tRNA khác cho rằng acid amin làm chậm tốc độ của bản dịch.
o Điều này có thể trợ giúp trong việc giữ ribosome từ va chạm vào
nhau trên polysome.
o Nó cũng có thể cung cấp thêm thời gian để các protein mới sinh
để bắt đầu gấp một cách chính xác như nó xuất hiện từ các
ribosome.
Một khi dịch cũng là triển khai (sau 30-50 axit amin đã được thêm vào),
một trong những đặc biệt codon có xu hướng được lựa chọn mỗi khi
amino acid của nó được gọi là cho. Có lẽ bây giờ điều này làm tăng hiệu
quả, tức là, tốc độ, dịch thuật.
Hầu hết các sinh vật có nhiều hơn 61 gene cần thiết để mã hóa RNA vận
chuyển cho mỗi trong số 61 codon (chúng tôi có 270 gen tRNA). Sự
hiện diện của nhiều gen cho tRNAs với anticodon giống nhau làm tăng
nồng độ của tRNAs thể ràng buộc một codon cụ thể. Messenger RNA -