Bài giảng Sinh học phần tử - Chương 5: Quá trình sinh tổng hợp protein - Nguyễn Hữu Trí

24/03/2016
1
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí1
Chương 5
Quá trình sinh tổng hợp Protein
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí2
Gene
Gene biểu hiện thành protein thông qua con đường
phiên mã (transcription) và dịch mã (translation).
24/03/2016
2
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí3
Sự biểu hiện của gen
• DNA là vật liệu di truyền của sự sống
• Quá trình chuyển thông tin di truyền từ DNA sang
protein còn gọi là quá trình biểu hiện của gen
• Bao gồm 2 bước, được gọi là phiên mã (transcription)
và dịch mã (translation).
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí4
Prokaryote
• Phiên mã và dịch xảy ra gần như đồng thời
Tế bào Prokaryote. Tế bào không có màng nhân, mRNA
được tổng hợp bởi quá trình transcription thì ngay lập tức được translation
mà không thông qua quá trình chế biến.
(a)
TRANSLATION
TRANSCRIPTION
DNA
mRNA
Ribosome
Polypeptide
24/03/2016
3
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí5
Eukaryote
• RNA transcript được biến đổi trước khi trở thành mRNA trưởng
thành
• RNA được phiên mã trong nhân, mRNA được dịch mã ở tế bào chất
Tế bào Eukaryote. Quá trình transcription xảy ra trong
nhân được ngăn cách bởi màng nhân. Khi RNA
mới được phiên mã, gọi là pre-mRNA, sau khi qua chế
biến mRNA được gọi là trưởng thành hay mRNA thật sự
và rời nhân.
(b)
TRANSCRIPTION
RNA PROCESSING
TRANSLATION
mRNA
DNA
Pre-mRNA
Polypeptide
Ribosome
Màng nhân
RNA tổng số
•Messenger RNA (mRNA): 1-5%
Là mạch khuôn cho quá trình sinh tổng hợp protein
• Ribosomal RNA (rRNA): >80%
Thành phần cấu trúc nên ribosome
• Transfer RNA (tRNA): 10-15%
Vận chuyển acid amino tương ứng với codon trên mRNA
24/03/2016
4
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí7
RNA thông tin (mRNA)
mRNA là bản sao của những trình tự nhất định trên DNA, đóng vai trò trung gian
chuyển thông tin mã hóa trên phân tử DNA đến bộ máy giải mã thành protein 
tương ứng.
mRNA được tạo ra nhờ qúa trình phiên mã khi có nhu cầu; và do đó nó sẽ mã hóa
cho các protein đặc hiệu cho tế bào.
mRNA ở tế bào eukaryote sau khi được dịch mã sẽ được xử lý (processing) trước
khi rời nhân đi ra tế bào chất là nơi xảy ra quá trình dịch mã
ở Prokaryote quá trình dịch mã diễn ra gần như đồng thời cùng với quá trình
phiên mã.
mRNA
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí8
Khung đọc mở ORF
24/03/2016
5
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí9
RNA ribosome (rRNA)
• RNA ribosome chiếm đến hơn 80% tổng số RNA tế bào
• Các RNA kết hợp với các protein chuyên biệt tạo thành ribosom.
• Một ribosome gồm một tiểu đơn vị nhỏ và một tiểu đơn vị lớn.
Mỗi tiểu đơn vị gồm nhiều protein và rRNA có kích thước khác
nhau
• Tiểu đơn vị nhỏ có vị trí gắn với phân tử mRNA. Tiểu đơn vị
lớn có ba vị trí gắn cho phân tử tRNA, vị trí P (Peptide site), vị
trí A (Amino acid site) và vị trí E (Exit site). Trong suốt quá
trình sinh tổng hợp protein hai tiểu phần này gắn với nhau.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí10
RNA vận chuyển (tRNA)
• Hầu hết các phân tử tRNA của prokaryote và
eukaryote có cấu trúc rất giống nhau.
• Dây đơn RNA gấp khúc tạo thành vòng (loop), cho
ra một phân tử có cấu trúc bậc hai trên thân chính.
– Thân (stem) hoặc nhánh (arm) là vùng chứa các cặp base
nối với nhau, tương ứng theo mã di truyền.
– Ở các loop không có sự bắt cặp giữa các base
24/03/2016
6
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí11
Cấu trúc RNA vận chuyển
C
• Phân tử tRNA
• Là một chuỗi RNA mạch đơn có chiều dài khoảng 76 nucleotide
– Có hình L
– Mỗi tRNA mang một amino acid đặc hiệu với đầu cuối.
– Mỗi tRNA mang một anticodon ở đầu khác
Cấu trúc 3-D Kí hiệu
Vị trí gắn
Amino acid
Liên kết
hydro
Anticodon Anticodon
A A G
5
3
3 5
Cấu trúc RNA vận chuyển
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí12
24/03/2016
7
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí13
Mã di truyền
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí14
Codon
24/03/2016
8
Đột biến làm thay đổi khung đọc
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí15
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí16
Sự tiến hóa của mã di truyền
• Mã di truyền gần như có tính vạn năng
(universal)
– Tức là toàn bộ thế giới các sinh vật từ đơn giản nhất
là vi khuẩn tới các loài động vật phức tạp nhất có
chung bộ mã di truyền.
• Các codon phải được đọc đúng khung đọc để
tổng hợp nên một chuỗi polypeptide đặc hiệu
24/03/2016
9
Khung đọc mã bộ ba
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí17
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí18
Sự dịch mã
Trình tự của bốn loại nucleotide trên mRNA được dịch mã thành
trình tự của các acid amin trên protein.
• 1. RNA vận chuyển (tRNA) đóng vai trò vận chuyển các amino
acid cần thiết đến bộ máy dịch mã để tổng hợp protein ừ mRNA
tương ứng
• 2. Ribosome xúc tác cho quá trình dịch mã.
• 3. Protein, là polymer của các amino acid, được tổng hợp nhờ các
aminoacyl‐tRNA
• 4. Protein được tổng hợp theo hướng từ N‐C, trong khi mRNA
(mRNA) được dịch mã theo hướng 5'‐3'.
• 5. Nhóm amino của aminoacyl‐tRNA gắn vào đầu C‐terminal
carbonyl của chuỗi peptide đang hình thành để tạo cầu nối
peptide.
• 6. Tỉ lệ sai sót khoảng ∼ 10−4
24/03/2016
10
Học thuyết trung tâm
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí19
Chiều 3′ - 5′ trên mạch DNA được phiên mã thành phân tử mRNA
và được dịch mã thành protein. Chú ý, mRNA được tổng hợp theo
chiều 5′ - 3′ và protein được tổng hợp theo chiều từ đầu N.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí20
Quá trình dịch mã (Translation)
24/03/2016
11
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí21
• Hai sự kiện quan trọng nhất xảy ra trước
khi khởi đầu dịch mã xảy ra đó là
– Sự tạo thành các aminoacyl-tRNA
• Amino acid phải tạo được cầu nối đồng hóa trị với
tRNA
• Quá trình nối tRNA với amino acid được gọi là nạp
tRNA (tRNA charging).
– Sự phân ly của ribosom thành hai tiểu phần
• Tế bào hình thành phức hợp khởi đầu dịch mã trên tiểu
phần nhỏ của ribosome
• Hai tiểu phần phải được tách nhau trước khi quá trình
khởi đầu dịch mã xảy ra.
Sự khởi đầu dịch mã (Intiation)
24/03/2016 3:03:44 SA
Nguyễn Hữu Trí
22
Nạp tRNA
3
C
C
A
C
G
C
U
U
A
A
GACAC
CU*
G
C
* *
G U G U *CU
* G AG
G
U
*
*A
*
A
A G
U
C
A
G
A
C
C
*
C G A G
A G G
G
*
*
GA
CUC*A
U
U
U
A
G
G
C
G
5
Vị trí gắn
Amino acid
Liên kết
Hydro
Anticodon
A
• Tất cả tRNA có cùng 3 base tại đầu cuối 3’-
(CCA)
• Đầu cuối adenosine là điểm nạp của amino acid
• Amino acid được gắn bởi cầu nối ester giữa
– Nhóm carboxyl của amino acid
– Nhóm 2’-OH hoặc 3’-OH của đầu cuối adenosine của
tRNA
24/03/2016
12
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí23
Nạp tRNA
• Các Aminoacyl-tRNA synthetase gắn các amino acid
vào các tRNA chuyên biệt với chúng.
• Quá trình này hoàn thành thông qua hai bước phản
ứng:
– Khởi đầu là quá trình hoạt hóa amino acid với AMP có
nguồn gốc từ ATP
– Bước thứ hai, năng lượng từ aminoacyl-AMP được sử dụng
để chuyển amino acid tới tRNA
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí24
Nạp tRNA
Amino acid
ATP
Adenosine
Pyrophosphate
Adenosine
Adenosine
Phosphate
tRNA
P P P
P
P Pi
Pi
Pi
P
AMP
Aminoacyl tRNA: Một amino acid được “nạp”)
Aminoacyl-tRNA synthetase (enzyme)1. Vị trí hoạt động của enzyme
aminoacyl-tRNA synthetase
được gắn với amino acid và
ATP.
2. ATP mất hai nhóm P và nối
với amino acid ở dạng AMP.
3. tRNA thích hợp kết hợp với
enzyme và hình thành cầu nối
đồng hóa trị với amino acid,
thay thế AMP.
4. Amino acid được hoạt hóa
được phóng thích khỏi enzyme.
1
2
3
4
24/03/2016
13
Sự sửa sai
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí25
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí26
Ribosome
Là một thành phần nằm trong tế bào chất tham gia vào
quá trình dịch mã (translation), tổng hợp chuỗi
polypeptide.
24/03/2016
14
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí27
Ribosome
• Ribosome có ba vị trí gắn cho tRNA
– Vị trí P
– Vị trí A 
– Vị trí E 
E P A
Vị trí P (Peptidyl-tRNA binding site)
Vị trí E (Exit site)
Vị trí gắn mRNA
Vị trí A (Aminoacyl-
tRNA binding site)
Tiểu đơn vị lớn
Tiểu đơn vị nhỏ
Mô hình cho thấy các vị trí gắn của Ribosome. 
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí28
Ribosome
24/03/2016
15
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí29
Codon và aminoacyl-tRNA đầu tiên
Khi dipeptide được hình thành, α−NH2
của Met mở đầu có thể tác kích vào nhóm
−C=O của gốc aa thứ hai. Quá trình này
không xảy ra nếu α−NH2 của Met khởi đầu
được formyl hóa thành −NH−CHO.
Codon khởi đầu ở Prokaryote là:
Thông thường là AUG
Có thể là GUG
Đôi khi là UUG
Codon và aminoacyl-tRNA đầu tiên
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí30
Aminoacyl-tRNA khởi đầu là
N-formyl-methionyl-tRNA
N-formyl-methionine (fMet) là
amino acid đầu tiên của chuỗi
polypeptide được tổng hợp
Amino acid này sau đó được
tách khỏi phân tử protein trong
suốt quá trình trưởng thành
24/03/2016
16
24/03/2016 3:03:44 SA
Nguyễn Hữu Trí
31
Sự phân tách của Ribosome
• Các ribosome E. coli phân
tách thành các tiểu phần tại
bước cuối của quá trình
dịch mã
• IF1 xúc tác hoạt hóa cho
quá trình phân tách này
• IF3 gắn vào tiểu phần 30S
tự do và ngăn cản sự tái
liên kết với tiểu phần 50S
để hình thành ribosome
hoàn chỉnh.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí32
Phức hợp 30S khởi đầu dịch mã
Khi ribosome hoàn toàn tách thành hai tiểu phần
50S và 30S, tế bào tiến hành thiết lập một phức
hợp khởi đầu dịch mã hoàn chỉnh trên tiểu phần
30S gồm:
– mRNA
– fMet-tRNA
– GTP
– Yếu tố IF1, IF2, IF3
24/03/2016
17
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí33
Gắn mRNA vào tiểu phần 30S
• Phức hợp 30S khởi đầu dịch mã được hình thành
từ một tiểu phần ribosome 30S tự do cộng thêm
mRNA và fMet-tRNA
• Việc gắn giữa tiểu phần ribosome 30S ở
prokaryote vào vị trí khởi đầu dịch mã (initiation
site) của mRNA phụ thuộc vào sự bắt cặp bổ
sung giữa:
– Một trình tự ngắn Shine-Dalgarno của mRNA nằm ở 
upstream của codon khởi đầu.
– Trình tự bổ sung ở đầu cuối 3’ của 16S RNA
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí34
Ở vi khuẩn, tiểu đơn vị nhỏ gắn với mRNA tại trình tự Shine-
Dalgarno (RBS = ribosome binding site) ở upstream của
codon AUG khởi đầu.
24/03/2016
18
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí35
Initiation Factor và tiểu phần 30S
• Liên kết giữa trình tự
Shine-Dalgarno trên
mRNAvới trình tự bổ
sung của 16S rRNA
được hoạt hóa bởi IF3
– Trợ giúp bởi IF1 và IF2
– Lúc này cả 3 initiation
factor đều liên kết với
tiểu phần 30S
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí36
Gắn fMet-tRNA vào phức hợp 30S khởi đầu
• IF2 là nhân tố chính xúc tác cho việc gắn của
fMet-tRNA vào phức hợp 30S khởi đầu dịch
mã.
• Hai yếu tố khởi đầu dịch mã còn lại cũng đóng
vai trò trợ giúp quan trọng.
• GTP cần thiết cho việc gắn của IF2. GTP
không bị thủy phân ở bước này.
24/03/2016
19
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí37
Phức hợp 70S khởi đầu dịch mã
• GTP được thủy phân sau khi
tiểu phần 50S gắn vào phức
hợp 30S để hình thành phức
hợp 70S khởi đầu dịch mã
(70S initiation complex).
• Mục đích của sự thủy phân
là tách IF2 và GTP khỏi
complex giúp quá trình kéo
dài chuỗi polypeptide có thể
được bắt đầu.
24/03/2016 3:03:44 SA
Nguyễn Hữu Trí
38
1. IF1 tác động làm tách
ribosome 70S thành
50S và 30S.
2. Gắn IF1, IF3 vào 30S,
ngăn cản sự tái hình
thành ribosome hoàn
chỉnh.
3. IF3 xúc tác cho việc
gắn tiểu phần 30S vào
mRNA
Khởi đầu dịch mã
24/03/2016
20
24/03/2016 3:03:44 SA
Nguyễn Hữu Trí
39
4. IF2 xúc tác cho việc gắn
fMet-tRNA và GTP vào phức
hợp. Khi fMet-tRNA gắn vào
mRNA, phức hợp 30S khởi đầu
dịch mã được hình thành.
5. Việc gắn vào của 50S cùng
với việc tách ra của IF1 và IF3.
IF2 tách ra và thủy phân GTP.
6. Hoàn thành phức hợp 70S
khởi đầu dịch mã. Lúc này
fMet-tRNA nằm ở vị trí P.
Khởi đầu dịch mã
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí40
Sự kéo dài chuỗi Polypeptide
Sự kéo dài bắt đầu khi ribosome mang fMet-tRNA ở vị trí P site
và aminoacyl-tRNA ở vị trí A. Sự kéo dài gồm 3 bước.
24/03/2016
21
18-41
Các protein factor và hình thành liên kết peptide
• Factor thứ nhất T (transfer).
– Vận chuyển aminoacyl-tRNAs tới ribosome
– Có 2 protein khác nhau
• Tu, không bền (unstable)
• Ts, bền (stable)
• Factor thứ hai, G, có hoạt tính GTPase.
• Factor EF-Tu và EF-Ts tham gia vào bước đầu tiên của quá
trình kéo dài.
• Factor EF-G tham gia vào bước thứ ba.
Sự kéo dài chuỗi Polypeptide
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí42
1. EF-Tu/GTP kết hợp aminoacyl-tRNA gắn vào
vị trí A trên ribosome.
2. Peptidyl transferase tạo một liên kết peptide giữa
peptide trên vị trí P và aminoacyl-tRNA mới đến ở vị trí
A. Kéo dài chuỗi peptide thêm một amino acid và dịch
chuyển nó sang vị trí A.
24/03/2016
22
Sự kéo dài chuỗi Polypeptide
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí43
3. EF-G/GTP sử dụng hoạt tính GTPase thủy phân GTP
và chuyển vị trí của peptidyl-tRNA với mRNA codon
tương ứng sang vị trí P.
44
Cơ chế kéo dài
24/03/2016
23
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí45
1. Dựa vào việc bắt cặp Codon –
Anticodon: Khi quá trình bắt cặp đúng xảy
ra, hai cầu nối hình thành giữa 16S rRNA
và anticodon. Khi bắt cặp sai của tRNA và
codon, sẽ thiếu sự thêm vào hai cầu nối này
nên quá trình phân ly dễ dàng xảy ra hơn.
2. Sự định vị của aa – tRNA trong vị trí A
bởi EF-Tu/GTP: Nếu bắt cặp đúng thì vị trí
của EF-Tu/GTP nằm tại Factor binding
center (FBC) vì vậy GTP có thể bị thủy
phân và EF-Tu tách khỏi aminoacyl-tRNA.
Nếu bắt cặp sai, FE-Tu/GTP tạo phức hợp
với aa-tRNA sẽ không tiếp xúc với FBC
theo đúng cách. GTP không được thủy phân
và EF-Tu/GTP/ aa-tRNA bị đẩy ra.
3. Sự thích nghi: Nếu bắt cặp đúng sẽ giúp
cho tRNA ở vị trí A dễ dàng hình thành liên
kết peptide giữa aa và chuỗi polypeptide
đang hình thành. Nếu tRNA ở vị trí A sai thí
nó sẽ bị đẩy ra khỏi ribosome.
Cơ chế sửa sai
46
Nhân tố kết thúc (Release Factor)
• Sự kết thúc dịch mã ở Prokaryotic
được thực hiện thông qua 3 nhân
tố kết thúc RF:
– RF1 nhận stop codon UAA và UAG
– RF2 nhận stop codon UAA và UGA
– RF3 là một GTP-binding protein hỗ
trợ RF1 và RF2 bám vào ribosome
24/03/2016
24
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí47
Sự kết thúc quá trình dịch mã
• Bước cuối cùng của dịch mã là sự kết thúc khi
ribosome đi tới stop codon trên mRNA
Release factor Polypeptide 
được giải phóng
Stop codon
(UAG, UAA, hoặc UGA)
5
3 3
5
3
5
Khi một ribosome tiến tới một stop 
codon trên mRNA, vị trí A của
ribosome được gắn protein gọi là
release factor thay vì một tRNA.
1 Release factor thủy phân cầu 
nối giữa tRNA ở vị trí P và amino
acid cuối cùng của chuỗi
polypeptide. Chuỗi polypeptide 
Được giải phóng khỏi ribosome.
2 3 Hai tiểu phần của ribosome
Và các cấu tử khác của phức
hợp phiên mã tách nhau ra.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí48
Sự dịch mã
•Eukaryote
– Bắt đầu với methionine
– tRNA khởi đầu không giống như
tRNA tham gia vào quá trình
kéo dài
– Có trình tự Kozak (ACCAUGG)
– mRNA có mũ chụp tại đầu 5’
• Prokaryote
– N-formyl-methionine
– Trình tự Shine-Dalgarno
chỉ cho ribosome biết
đâu là điểmkhởi đầu dịch
mã
24/03/2016
25
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí49
• Sự khác nhau giữa quá trình biểu hiện gen của tế bào prokaryote
và tế bào eukaryote
• Prokaryote thiếu màng nhân cho phép quá trình dịch mã bắt đầu
trong khi quá trình phiên mã vẫn đang diễn ra.
Sự dịch mã
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí50
Polyribosome
Nhiều ribosome có thể tham gia dịch mã một phân tử
mRNA cùng một lúc hình thành nên polyribosome
DNA
Polyribosome
mRNA
Hướng phiên mã 0.25 mRNA
polymerase
Polyribosome
Ribosome
DNA
mRNA (5 end)
RNA polymerase
Polypeptide
(amino cuối)
24/03/2016
26
α-Amino acid và liên kết peptide
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí51
Protein được tổng hợp như thế nào?
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí52
24/03/2016
27
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí53
Biến đổi sau dịch mã
Mặc dù mã di truyền chỉ mã hóa cho 20 amino acid, nhưng nhiều
amino acid khác vẫn được tìm thấy trong các protein. Ngoài
selenocysteine và pyrrolysine, còn có những amino acid khác
được tạo thành do sự biến đổi của chuổi peptide sau khi được
tổng hợp. Quá trình này được gọi là biến đổi sau dịch mã.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí54
Hình thành Protein có chức năng
• Chuỗi polypeptide tiếp tục trải qua sự biến đổi
sau khi dịch mã
• Sau khi dịch mã protein có thể được biến đổi
theo nhiều con đường để hình thành nên hình
dạng 3-D.
24/03/2016
28
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí55
Protein được đưa đến hệ thống nội màng hoặc
được tiết ra
– Được chuyển đến ER
– Có signal peptides được nối với signal-recognition
particle (SRP), giúp ribosome dịch mã tới liên kết
với ER
Hình thành Protein có chức năng
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí56
Ribosome
mRNA
Signal
peptide
Signal-
recognition
particle
(SRP) SRP
receptor
protein
Translocation
complex
CYTOSOL
Signal
peptide
bị loại
Màng ER
Protein
ER LUMEN
Cơ chế chuyển protein mục tiêu đến ER
Tổng hợp
Polypeptide bắt
đầu trên một
ribosome tự do
trong cytosol.
1 Một SRP gắn với
signal peptide, làm
gián đoạn quá trình
sinh tổng hợp trong
giây lát.
2 SRP gắn với một receptor
trên màng ER. Receptor này
là một phần is của phức hợp
protein (một phức hợp
chuyển vị) có một kênh trên
màng và một enzyme
signal-cleaving
3 SRP tách ra, và
chuỗi polypeptide tiếp tục
được tổng hợp trong khi
nó được chuyển qua màng
. (signal peptide vẫn
bám vào màng.)
4 Signal-cleaving
enzyme cắt đứt
signal peptide.
5 Phần còn lại của chuỗi
polypeptide rời ribosome
và gấp cuộn lại hình thành
cấu trúc cuối cùng.
6
24/03/2016
29
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí57
Điều hòa sự gấp cuộn protein
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí58
24/03/2016
30
Selenocysteine: Amino Acid thứ 21
• Selenocysteine (Sec) không phải là một amino acid điển hình, và nó chỉ được
gắn vào chuổi polypeptide trong một số protein hiếm thông qua quá trình dịch
mã trên mRNA bởi ribosome. Quá trình này xảy ra ở cả prokaryote và
eukaryote, bao gồm cả con người. Selenocysteine được mã hóa bởi UGA. Tuy
nhiên, UGA lại là một stop codon. Sự lựa chọn giữa “stop” và selenocysteine
phụ thuộc vào một trình tự đặc biệt gọi là selenocysteine insertion sequence
(SECIS element).
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí59
Selenocysteine vs cysteine
• Selenocysteine có tRNA của riêng nó. Trên thực tế,
selenocysteine-tRNA được khởi đầu bằng cách nạp
với serine. Sau đó serine được enzyme biến đổi thành
selenocysteine. Selenocysteine là một analog của
cysteine, nhưng nó có selenium thay vì sulfur.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí60
24/03/2016
31
Pyrrolysine: Amino Acid thứ 22
Vào năm 2002, một amino acid
thứ 22 được khám phá -
pyrrolysine, một dẫn xuất của
lysine gắn với vòng pyrroline.
Amino acid này được tìm thấy
ở vài archaebacteria, nó được
mã hóa bởi stop codon UAG.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí61
Cơ chế nạp Pyrrolysin vào tRNA cũng như việc chèn
pyrrolysin vào chuỗi polypeptide được cho rằng tương tự
với trường hợp của selenocysteine.
Cofactor vs prosthetic
• Để có đầy đủ chức năng, nhiều protein cần những
phần không có bản chất là protein, được gọi là
cofactor hay nhóm prosthetic. Nhiều protein sử
dụng một nguyện tử kim loại làm cofactor; có
những nhóm phức tạp hơn là là các hợp chất hữu
cơ.
• Do đó, prosthetic là những nhóm cố định với một
protein, trong khi cofactor thành phần trương đối tự
do tương tác với protein.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí62
24/03/2016
32
Nhóm prosthetic.
• Tên gọi chung của những
nhóm không phải là protein
mà liên kết chặt với protein và
giúp nó có được chức năng gọi
là nhóm prosthetic.
• Một protein không có nhóm
prosthetic được họi là một
apoprotein.
• Một số protein liên kết chặt
chẽ với các ion kim loại để có
chức năng. VD: Hemoglobin.
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí63
24/03/2016 3:03:44 SA Nguyễn Hữu Trí64