Sinh tổng hợp protein

Sinh tổng hợp protein ở tế bào nhân sơ... Phức hợp này gắn với phức hợp 30S-IF3-mRNA-IF1 tạo nên phức hợp mở đầu và giải phóng IF3 cho phép tiểu phần 50S kết hợp với tiểu phần 30S... Ho

TS Trần Huy Thịnh

Dept of Biochemistry,

Hanoi Medical University

Cấu tạo của Protein

Vai trò của Protein

Phiên mã

Dịch mã

Quá trình phiên mã

Protein được tổng hợp tại Ribosome

Sinh tổng hợp protein

ở tế bào nhân sơ

Các yếu tố tham gia

•  DNA: là cơ sở vật chất di truyền

•  mRNA: chất truyền thông tin di truyền

•  tRNA: vận chuyển acid amin

•  rRNA: là nơi sinh tổng hợp protein, gồm

2 tiểu đơn vị 30S và 50S tạo ribosom

70S

Các yếu tố tham gia

Các yếu tố tham gia

•  Yếu tố mở đầu: IF1, IF2, IF3 (F1, F2, F3)

•  Yếu tố kéo dài:

•  EFT (EFTu, EFTs): hoạt tính GTPase (thủy phân GTPase GP năng lượng) giúp chuyển aa-tRNA đến ribosom

•  EFG: cần cho sự chuyển vị của

peptidyl-tRNA trong ribosom

•  Yếu tố kết thúc: RF1, RF2, RF3

Các yếu tố tham gia

•  Năng lượng: ATP, GTP

•  Các ion: Mg2+, NH4+, K+

•  Nguyên liệu: 20 acid amin

Các acid amin

Quá trình dịch mã

Vị trí: Xảy ra ở bào tương

Gồm 2 giai đoạn:

•  Hoạt hóa acid amin

•  Tổng hợp chuỗi polypeptid: 3 bước

-  Kéo dài

-  Kết thúc

Hoạt hóa acid amin

Cấu trúc tRNA

Có chức năng gắn

kết và VC aa

trong bào tương

tới nơi diễn ra QT

tổng hợp protein

là ribosom

Cấu trúc ribosom

and mitochondria

Hoạt hóa acid amin

•  Gồm 2 bước:

-  Bước 1: Tạo aminoacyl – AMP

-  Bước 2: Tạo phức hợp aminoacyl- tRNA

Hoạt hóa acid amin

Hoạt hóa acid amin

tRNAs are activated by amino-acyl tRNA synthetases

Structure of the 7-methyl guanosine cap

The 7me-G cap is required

for an mRNA to be

translated

Bước 1: Mở đầu chuỗi

•  Mã mở đầu: AUG mã hóa acid amin Met

•  Quá trình:

-  Tạo phức hợp mở đầu: tiểu phần 30S - IF3 - mRNA - IF1

-  Gắn tiểu phần 50S: Giải phóng IF3

-  Tạo ribosom 70S hoạt động: nhờ GTP gắn 2 tiểu phần, giải phóng nốt IF1 và IF2

Đầu tiên 30S gắn với IF3 và phức hợp này gắn với mRNA rồi gắn với IF1

Sau đó fMet-tRNA và GTP gắn với IF2 tạo thành phức hợp

Phức hợp này gắn với phức hợp 30S-IF3-mRNA-IF1 tạo nên phức hợp mở đầu và giải phóng IF3 cho phép tiểu phần 50S kết hợp với tiểu phần

30S

Thuỷ phân GTP gắn trên IF2 tạo năng lượng gắn 50S vào 30S giải phóng IF1 và IF2, tạo ribosom 70S hoạt động

•  Kết quả:

Ribosom 70S hoạt động gắn với fMet-tRNA

và mRNA ở vị trí P tương ứng với mã mở đầu AUG

Bước 1: Mở đầu chuỗi

Bước 2: kéo dài chuỗi

•  Đây là giai đoạn lắp ráp các aa theo trình tự nhất định đã mã hóa trên

•  Quá trình:

EFTu – GTP- (aa-tRNA)

hợp bộ ba mã hóa nhờ thủy phân GTP, giải phóng EFTu-GDP

Bước 2: kéo dài chuỗi

•  Quá trình (tiếp):

•  Hình thành liên kết peptid: nhờ enzym peptidyl transferase và năng lượng thủy phân fMet-tRNA

•  Tạo thành: peptidyl-tRNA

(fMet-aa-tRNA)

Bước 2: kéo dài chuỗi

•  Quá trình (tiếp):

mã hóa theo chiều 5’-3’

→ peptidyl-tRNA chuyển từ vị trí A sang P → vị trí A trống

→ tiếp tục nhận aa mới

Bước 2: kéo dài chuỗi

Messenger RNAs are translated on polyribosomes

Tóm tắt

Hoàn thiện chuỗi

polypeptid

•  Loại bỏ fMet và một vài aa đầu N tận nhờ enzym deformylase hoặc

aminopeptidase

•  Cắt bỏ đoạn peptid tín hiệu bởi

peptidase với protein tiết ngoài tế bào

•  thay đổi một số aa: phosphoryl hóa Ser, Thr, Tyr ở các gốc –OH (casein sữa)

•  Gắn thêm các nhóm chức năng khác:

coenzym, hem

(enzym tiêu hóa)

•  Tạo liên kết nội chuỗi hoặc với chuỗi

khác tạo cấu trúc bậc 2-4 (liên kết hidro, disunfua…)

Hoàn thiện chuỗi

polypeptid

Sinh tổng hợp protein

Sinh tổng hợp protein

bào chất nên dịch mã xảy ra ngay cả khi sao mã chưa kết thúc Nhân thật dịch mã chỉ xảy ra khi sao mã đã kết thúc và hoàn thiện mRNA

•  Đòi hỏi nhiều yếu tố tham gia hơn,

nhiều giai đoạn phức tạp hơn

Sinh tổng hợp protein

•  aa đầu tiên là Met, nhân sơ là formyl

Met

nhiều điểm xuất phát chung một operon trên DNA

60S

Ý nghĩa sinh tổng hợp

protein

•  Nhờ quá trình tổng hợp protein một

cách chính xác từ trật tự sắp xếp các bộ

ba mã hĩa qui định trật tự sắp xếp các aa trong phân tử protein, đảm bảo thông

tin di truyền được truyền đạt nguyên

vẹn từ nhân ra tế bào chất

Sinh tổng hợp Protein thường được điều

hoà ở mức khởi đầu dịch mã

Đ iều hòa sinh tổng hợp protein (nhân sơ)

lactose): điều hòa dương tính

tryptophan): điều hòa âm tính

Operon lactose

Galactosidase

Operon lactose

Galactosidase

•  Điều hòa tổng hợp chuỗi globin bởi Hem (kích thích)

chế quá trình tổng hợp globin

HCR giải phóng yếu tố eIF2→ kích thích

tổng hợp globin

Điều hòa sinh tổng hợp

protein (nhân thật)

•  Điều hòa tổng hợp protein bởi interferon (ức chế tổng hợp)

eIF2 eIF2 - P

eIF2 - P eIF-2B

proteinkinase ATP ADP

interferon

Phức hợp bền

Điều hòa sinh tổng hợp

protein (nhân thật)

Đ iều hòa sinh tổng hợp

thông qua các yếu tố mở đầu

Kháng sinh ức chế quá trình sinh tổng hợp Protein

Hemophilia A

A “Royal Disease”

Queen Victoria (1837 to 1901) passed hemophilia on to German, Russian and Spanish royal families Her son, Leopold, had frequent hemorrhages (British Medical Journal,1868) and died of a brain hemorrhage at 31 His

Col G Health Economics

The Genetics of Hemophilia

XX = Female

XY = Male

Recombinant FactorVIII