Protein dịch mã - biến đổi sau dịch mã môn sinh học phân tử | Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

https://www.macmillanhighered.com/BrainHoney/Resource/6716/digita
l_first_content/trunk/test/hillis2e/asset/img_ch10/c10_fig21.jpg Protein
DỊCH MÃ - BIẾN ĐỔI SAU DỊCH MÃ BIO10012-HCMUS_ver.2025 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM ➢ Mã di truyền ➢ Thuyết Wobble
➢ Khung đọc/ Khung đọc mở BIO10012-HCMUS_ver.2025 2 Mã di truyền (Genetic code)
Mã di truyền là bộ 3 nucleotide, gọi là bộ ba mã
hóa/codon, 1 bộ ba tương ứng với 1 amino acid
(a.a)/tín hiệu kết thúc (*, stop codon)
Tính chất của mã di truyền, gồm: (1) Phổ quát, 1 hệ
thống mã sử dụng cho “toàn bộ” sinh giới; (2) Suy
thoái, 1a.a có thể được mã hóa bởi nhiều codon; (3)
Đặc hiệu, 1 codon chỉ mã hóa cho 1 a.a
“Luật” đọc mã di truyền: (1) Mã di truyền được đọc
theo chiều 5’3’mRNA; (2) Các mã được “đọc” liên tục
Bảng mã di truyền chứa thông tin quy ước cho hoạt động “dịch”
(không trùng lắp/ngắt quãng); (3) Quá trình đọc-dịch
từ codon/mRNA → a.a./tín hiệu kết thúc/polypeptide/protein
bắt đầu từ mã mở đầu – kết thúc đọc ở mã kết thúc. BIO10012-HCMUS_ver.2025 3
Ngoại lệ trong tính phổ quát, suy thoái của mã di truyền
❑ Một số mã (codon) được hệ thống dịch
của một số loài/ ty thể/ lục lạp “đọc”
không tuân theo bảng mã chung (Universal Code)
❑ Một số mã không thể hiện tính suy
thoái như: Met (AUG), Tryp (UGG) BIO10012-HCMUS_ver.2025 4 Thuyết Wobble F.H.C. Crick
❑ Vị trí bắt cặp giữa rNu thứ 3/codon với
rNu thứ 1/anticodon không hoàn toàn tuân theo A=U, G≡C
❑ 1 anticodon được hệ thống dùng để đọc-
dịch nhiều hơn 1 codon. Các codon này
giống nhau ở 2 rNu đầu.
❑ 1 codon có thể được đọc-dịch bởi nhiều
hơn 1 anticodon. Các anticodon giống nhau ở 2rNu cuối.
❑ Tế bào có hơn 20 và ít hơn 61 loại tRNA BIO10012-HCMUS_ver.2025 tham gia dịch mã 5
Khung đọc (Reading Frame)- khung đọc mở (Open Reading Frames, ORFs) Khung 1/Frame 1 * (ORF)
Trong 3 khung đọc trình tự của
1 mạch nucleic acid, khung 1 Khung 2/Frame 2
xuất hiện một khung đọc mở * * (ORF) Khung 3/Frame 3
❑ Một mạch nucleic acid có 3 khung đọc (reading frames). Mỗi khung đọc thể hiện 1 cách đọc/dịch các
mã bộ ba trên mạch nucleic acid theo chiều 5’3’.
❑ Khung đọc mở (ORF) là khung đọc xuất hiện [bộ ba mở đầu…bộ ba kết thúc]. 1 ORF có thể thành 1
CDS (CoDing Sequence)/mRNA, được dịch thành polypeptide trong tế bào.
❑ Xét về cấu trúc, ORF = CDS/mRNA = codon mở đầu ….. codon kết thúc. Sử dụng “ORF” mang tính dự
đoán tiềm năng trở thành vùng CDS/mRNA. BIO10012-HCMUS_ver.2025 6
Việc tìm kiếm ORF trên 1 trình tự nucleic acid/gen (chưa xác định) cho phép dự đoán:
➢ Trình tự DNA có khả năng là gen/một phần của gen/mã hóa cho 1 polypeptide/protein
➢ Vùng mang mã (CoDing Sequence) của gen
➢ Trình tự amino acid của polypeptide/protein được mã hóa bởi vùng ORF tìm được
➢ (….biết thêm ứng dụng tìm kiếm ORF trong TT Tin Sinh) BIO10012-HCMUS_ver.2025 7
3 dạng đột biến biến đổi thông tin đọc/dịch mã di truyền
❑ Đột biến sai nghĩa (Missense mutation) là những biến
đổi làm thay đổi thông tin mã hóa của codon từ
amino acid này thành amino acid khác.
❑ Đột biến vô nghĩa (Nonsense/ Stop mutation) là
những biến đổi làm thay đổi thông tin mã hóa amino
acid của codon thành thông tin kết thúc.
❑ Đột biến lệch khung (Frameshift Mutation) là những
biến đổi mất/ thêm một hoặc vài nucleotide làm lệch khung đọc mã di truyền. BIO10012-HCMUS_ver.2025 8
❑ Khi chuyển 1 vùng trình tự mã hóa insulin ở người vào tế bào E.coli để biểu hiện thì cần lưu ý tính
ngoại lệ nào của mã di truyền? Vì sao?
❑ Tế bào cần tạo tối thiểu bao nhiêu loại tRNA có anticodon nào để đọc/dịch được 6 codon (UUA/G,
CUA/U/G/C) cho Leucine (Leu, L) ?
❑ Điểm giống, khác biệt giữa 1 khung đọc mở ORF và trình tự mang mã (CDS) là gì? BIO10012-HCMUS_ver.2025 9
THÀNH PHẦN THAM GIA DỊCH MÃ ➢ mRNA ➢ Ribosome ➢ tRNA-amino acid (tRNA-a.a)
➢ Các nhân tố dịch mã (IFs, EFs, RFs,….) BIO10012-HCMUS_ver.2025 10 mRNA
❑ “cistron” chỉ vùng trình tự trên RNA được dịch mã →cistron ~ CDS ~ ORF
❑ mRNA/Prokaryote thường là “polycistron”; mRNA/Eukaryote là “monocistron”
❑ Thượng nguồn và hạ nguồn của mỗi cistron/CDS trên mRNA lần lượt là vùng 5’UTR và 3’UTR. BIO10012-HCMUS_ver.2025 11 BIO10012-HCMUS_ver.2025 12 Ribosome (Rb) 2 tiểu phần tách rời
(không tham gia dịch mã) sáp nhập (tham gia dịch mã)
https://www.open.edu/openlearn/pluginfile.php/313588/mod_oucontent/oucontent/3807/975837b7/e9c9e8f5/s294_b1_f03_15.eps.png BIO10012-HCMUS_ver.2025 13 Ribosome (Rb)
Vị trí chức năng của Rb
❑ Vị trí A chứa tRNA-amino acid cùng nhân tố dịch mã
(EFs). “factor-binding center” (FBC) chứa nhân tố dịch
mã (EFs, RFs) và xúc tác thủy giải.
❑ Vị trí P chứa tRNA-polypeptidyl
❑ Vị trí E chứa tRNA không còn liên kết aa sẽ rời Rb.
❑ Tiểu phần lớn/Rb, vị trí giữa A và P có trung tâm xúc
tác liên kết peptide, gọi là Peptidyl Transferase Center
(PTC). PTC là ribozyme domain của 23SrRNA
(Prokaryote) hay 28SrRNA (Eukaryote). BIO10012-HCMUS_ver.2025 14
Peptidyl Transferase Center/Rb BIO10012-HCMUS_ver.2025 15 Quá trình tạo tRNA-a.a/ amino acid - tRNA charging
❑ 20 loại Aminoacyl-tRNA synthetase gắn chuyên
biệt 20 loại amino acid lên tRNA.
❑ 2 giai đoạn cơ bản của quá trình hoạt hóa:
a. Loại 2P của ATP để gắn Adenosine
MonoPhosphate vào đầu COO- của amino acid
tạo a.a – AMP (a.a hoạt hóa/adenylated amino acid)
b. Loại AMP tạo liên kết nối đầu COO- của a.a vào đầu tRNA-CCA-3OH’ BIO10012-HCMUS_ver.2025 16
Nhân tố dịch mã/ Prokaryote
Nhóm nhân tố khởi sự, IFs
Nhóm nhân tố kéo dài, EFs
Nhóm nhân tố kết thúc, RFs BIO10012-HCMUS_ver.2025 17
Nhân tố dịch mã/Eukaryote BIO10012-HCMUS_ver.2025 18 QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ BIO10012-HCMUS_ver.2025 19
3 giai đoạn cơ bản của dịch mã 1. Khởi sự 2. Kéo dài 3. Kết thúc BIO10012-HCMUS_ver.2025 20