5 giai đoạn chính của tổng hợp protein (giải thích bằng sơ đồ)

Một số giai đoạn chính của quá trình tổng hợp protein là: (a) Kích hoạt axit amin, (b) Chuyển axit amin thành tRNA, (c) Khởi tạo chuỗi polypeptide, (d) Chấm dứt chuỗi, (e) Chuyển dịch protein

Có năm giai đoạn chính trong tổng hợp protein, mỗi giai đoạn đòi hỏi một số thành phần trong E. coli và các prokaryote khác.

Tổng hợp protein trong các tế bào nhân chuẩn theo cùng một mô hình với một số khác biệt.

Các bước chính là:

(a) Kích hoạt các axit amin:

Phản ứng này được tạo ra bởi sự liên kết của một axit amin với ATP. Bước này đòi hỏi các enzyme gọi là amino acyI RNA synthetase. Do phản ứng này axit amin (AA) và adenosine triphosphate (ATP), qua trung gian enzyme, amino acyl - AMP - phức hợp enzyme được hình thành (Hình 6.40).

Enzyme AA + ATP -AA - AMP - phức hợp enzyme + PP

Cần lưu ý rằng các synthetase amino acyl đặc trưng với các axit amin khác nhau.

(b) Chuyển axit amin sang tRNA:

Phức hợp enzyme AA - AMP - được hình thành phản ứng với tRNA cụ thể. Do đó axit amin được chuyển đến tRNA. Kết quả là enzyme và AMP được giải phóng.

AA - AMP - Phức hợp enzyme + enzyme tRNA- AA - tRNA + AMP

(c) Bắt đầu chuỗi polypeptide:

Các tRNA tích điện chuyển sang ribosome (Hình 6.41). Ribosome bao gồm các RNA cấu trúc và 80 protein khác nhau. Ribosome là nơi xảy ra quá trình tổng hợp protein. MRNA liên kết với đơn vị phụ SOS của ribosome loại 70S.

Người ta đã thảo luận rằng các ribosome được tạo thành từ rRNA (RNA ribosome) và protein. Ribosome cũng hoạt động như một chất xúc tác (23sRNA trong vi khuẩn là enzyme enzyme ribozyme) để hình thành liên kết peptide. Ribosome bao gồm hai tiểu phần, một lớn hơn và nhỏ hơn.

Thông tin về trình tự các axit amin có trong trình tự các bazơ nitơ của mRNA. Mỗi axit amin được mã hóa cho ba chữ cái của axit nucleic. Sự khởi đầu của chuỗi polypeptide ở prokaryote luôn được tạo ra bởi axit amin methionine thường được mã hóa bởi AUG nhưng hiếm khi cũng được GUG (đối với valine) cũng bắt đầu từ codon. Ở prokaryote, công thức khởi đầu axit amin methionine là yêu cầu thiết yếu.

Ribosome có hai vị trí để liên kết amino-acyl-tRNA.

(tôi) Amino-acyl hoặc A site (trang chấp nhận).

(ii) Trang web peptidyl hoặc trang web P (trang web của nhà tài trợ). Mỗi trang web là tổng hợp của các phần cụ thể của các đơn vị phụ SOS và 30S. Các tRNA formyl methionine khởi đầu tức là (AA, f Met tRNA) chỉ có thể liên kết với trang web P (Hình 6.41).

Tuy nhiên, nó là một ngoại lệ. Tất cả các amino-acyl-tRNA mới xuất hiện khác (AA ₂, AA ₃ - tRNA) liên kết với trang A. Do đó, trang web P là trang web mà từ đó tRNA trống rỗng và peptidyl tRNA đang phát triển trở nên gắn kết.

Trong bước đầu tiên, amino acyl-tRNA tiếp theo liên kết với phức hợp yếu tố kéo dài Tu có chứa một phân tử GTP ràng buộc, phức hợp amino-acyl-tRNA-Tu-GTP hiện được liên kết với phức hợp khởi tạo 70S. GTP bị thủy phân và phức hợp Tu-GDP được giải phóng dưới dạng ribosome 70S (Hình 6.42). Các amino acyl tRNA mới hiện được liên kết với amino acyl hoặc vị trí A trên ribosome.

Trong bước thứ hai của sự kéo dài, liên kết peptide mới được hình thành giữa các axit amin có tRNA nằm trên vị trí A và P trên các ribosome. Bước này xảy ra bằng cách chuyển nhóm acyl formyl methionine khởi đầu từ tRNA của nó sang nhóm amino axit amin mới vừa vào vị trí A.

Sự hình thành peptide được xúc tác bởi peptidyl transferase, một protein ribosome ở đơn vị phụ 50 S. Một tRNA dipeptidyl được hình thành trên trang A và bây giờ tRNA trống vẫn bị ràng buộc với trang P.

Trong bước thứ ba của sự kéo dài, ribosome di chuyển dọc theo mRNA về phía đầu 3 by của nó bằng một khoảng cách của codon (nghĩa là codon thứ 1 đến thứ 2 và thứ 2 đến thứ 3 trên mRNA). Do dipeptidyl tRNA vẫn được gắn vào codon thứ hai (Hình 6.43), sự di chuyển của các ribosome làm dịch chuyển dipeptidyl tRNA từ vị trí A sang vị trí P. Sự dịch chuyển này gây ra sự giải phóng tRNA trống rỗng.

Bây giờ, codon thứ ba của mRNA nằm trên trang A và codon thứ hai trên trang P. Sự dịch chuyển của ribosome dọc theo mRNA được gọi là bước dịch mã. Bước này đòi hỏi yếu tố kéo dài G (còn được gọi là translocase). Và cũng đồng thời quá trình thủy phân một phân tử GTP khác diễn ra. Sự thủy phân của GTP cung cấp năng lượng cho sự chuyển vị.

Ribosome với dipetidyl tRNA và mRNA kèm theo của nó đã sẵn sàng cho một chu kỳ kéo dài khác để gắn axit amin thứ ba (Hình 6.44). Nó diễn ra theo cách tương tự như việc thêm vào thứ hai.

Kết quả của hành động lặp đi lặp lại này là kéo dài chuỗi, chuỗi polypeptide kéo dài. Khi ribosome chuyển từ codon sang codon dọc theo mRNA về phía đầu 3,, chuỗi polypeptide của axit amin cuối cùng sẽ được đưa vào.

(d) Chấm dứt chuỗi:

Sự chấm dứt của polypeptide được báo hiệu bởi một trong ba bộ ba đầu cuối (codon) trong mRNA. Ba codon đầu cuối là UAG (Amber), UAA (Ocher) và UGA (Opal). Chúng cũng được gọi là tín hiệu dừng.

Tại thời điểm chấm dứt, codon cuối cùng ngay sau codon axit amin cuối cùng. Sau này, chuỗi polypeptide, tRNA, mRNA được giải phóng. Các tiểu đơn vị của ribosome được phân tách.

Chấm dứt cũng yêu cầu các hoạt động của ba yếu tố chấm dứt hoặc giải phóng được đặt tên là R ₁, R và S.

(e) Dịch protein:

Hai loại polyribosome đã được xác định (Hình 6.45).

(i) Polyribosome miễn phí

(ii) Polyribosome liên kết màng.

Đối với các ribosome tự do, việc chấm dứt tổng hợp protein dẫn đến việc giải phóng protein hoàn thành vào tế bào chất. Một số protein cụ thể này được chuyển thành ty thể và nhân bằng loại cơ chế đặc biệt.

Mặt khác, trong các polyribosome liên kết màng, chuỗi polypeptide phát triển trên mRNA được đưa vào trong màng của màng ER. Một số protein này trở thành một phần không thể thiếu của màng.

Tuy nhiên, một số protein được giải phóng vào lòng và tích hợp vào các túi của cơ thể Golgi. Họ có thể sửa đổi thêm như glycosyl hóa, tức là thêm dư lượng đường. Các mụn nước do đó cấu thành cầu chì với màng plasma và cuối cùng các protein này được giải phóng ra ngoài.