ขั้นตอนของการแปลรหัส

วัฏจักรสามระยะของการสังเคราะห์โปรตีน ได้แก่ การเริ่มต้น (initiation) การยืดสาย (elongation) และการสิ้นสุด (termination) ซึ่งไรโบโซมจะสร้างพอลิเปปไทด์ทีละโคดอน

Definition

ขั้นตอนของการแปลรหัสคือระยะที่จัดเรียงตามลำดับ ได้แก่ การเริ่มต้น การยืดสาย และการสิ้นสุด ตามด้วยการนำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งไรโบโซม, transfer RNA, และปัจจัยโปรตีนจะสังเคราะห์พอลิเปปไทด์จาก mRNA แล้วปล่อยออกมา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกลไกของวัฏจักรการแปลรหัส: การประกอบสารเชิงซ้อนเริ่มต้นที่โคดอนเริ่มต้น, วัฏจักรการยืดสายที่ซ้ำกันของการถอดรหัส, การสร้างพันธะเพปไทด์, และการเคลื่อนย้ายที่ขับเคลื่อนโดยปัจจัยการยืดสาย, และการสิ้นสุดที่โคดอนหยุดพร้อมกับการปล่อยโปรตีนที่สร้างเสร็จและการนำไรโบโซมกลับมาใช้ใหม่ หัวข้อนี้ต่อยอดจากหัวข้อไรโบโซมและ tRNA โดยเน้นที่กระบวนการทีละขั้นตอนและปัจจัยที่เกี่ยวข้อง

Core questions

• โคดอนเริ่มต้นถูกระบุตำแหน่งและไรโบโซมถูกประกอบขึ้นเพื่อเริ่มต้นได้อย่างไร?
• เกิดอะไรขึ้นในแต่ละรอบของวัฏจักรการยืดสาย?
• ปัจจัยการยืดสายขับเคลื่อนการถอดรหัสและการเคลื่อนย้ายที่แม่นยำได้อย่างไร?
• การสังเคราะห์หยุดลงและโปรตีนที่สร้างเสร็จถูกปล่อยออกมาได้อย่างไร?

Key theories

วัฏจักรการยืดสาย

การยืดสายจะทำซ้ำลำดับที่แน่นอน ได้แก่ การนำ aminoacyl-tRNA ไปยังตำแหน่ง A, การสร้างพันธะเพปไทด์, และการเคลื่อนย้ายที่ทำให้ไรโบโซมเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหนึ่งโคดอน เพื่อให้โปรตีนเติบโตทีละหน่วย

ความแม่นยำและทิศทางที่ขับเคลื่อนด้วยปัจจัย

ปัจจัยการยืดสายและการปล่อยที่ไฮโดรไลซ์ GTP จะเชื่อมโยงการใช้พลังงานกับการเลือก tRNA ที่ถูกต้อง, การเคลื่อนย้าย, และการจดจำโคดอนหยุด ทำให้การแปลรหัสมีความเร็วและความแม่นยำ

Mechanisms

การเริ่มต้นจะจัดตำแหน่งหน่วยย่อยขนาดเล็กและ initiator tRNA ที่โคดอนเริ่มต้นและดึงดูดหน่วยย่อยขนาดใหญ่ ในแต่ละวัฏจักรการยืดสาย ปัจจัยการยืดสายจะนำ aminoacyl-tRNA ไปยังตำแหน่ง A ซึ่งมีการตรวจสอบการจับคู่โคดอน-แอนติโคดอนที่ถูกต้อง; ศูนย์ peptidyl transferase จะสร้างพันธะเพปไทด์ และปัจจัยการยืดสายตัวที่สองจะเร่งปฏิกิริยาการเคลื่อนย้าย โดยเลื่อน tRNA ไปยังตำแหน่ง P และ E และเปิดเผยโคดอนถัดไป เมื่อโคดอนหยุดเข้าสู่ตำแหน่ง A ปัจจัยการปล่อยจะกระตุ้นการไฮโดรไลซิสของพอลิเปปไทด์ที่สร้างเสร็จ และไรโบโซมจะถูกแยกส่วนและนำกลับมาใช้ใหม่

Clinical relevance

ยาปฏิชีวนะหลายชนิดยับยั้งขั้นตอนเฉพาะของการแปลรหัสของแบคทีเรีย และความบกพร่องของปัจจัยการเริ่มต้นหรือการยืดสายมีความเชื่อมโยงกับโรค; ข้อมูลนี้ให้ไว้เพื่อความสำคัญทางวิชาการมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก

History

การสร้างการแปลรหัสทางชีวเคมีขึ้นใหม่ในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ได้ระบุปัจจัยการเริ่มต้น การยืดสาย และการปล่อย รวมถึงขั้นตอนที่ขับเคลื่อนด้วย GTP; ภาพโครงสร้างของไรโบโซมในแต่ละขั้นตอนที่ตามมาได้ปรับปรุงวัฏจักรที่นำเสนอในตำราเรียนในปัจจุบัน

Key figures

• Marshall Nirenberg
• Harry Noller

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

ขั้นตอนหลักสามขั้นตอนของการแปลรหัสคืออะไร?

การเริ่มต้น ซึ่งไรโบโซมจะประกอบตัวที่โคดอนเริ่มต้น; การยืดสาย ซึ่งกรดอะมิโนจะถูกเพิ่มเข้ามาเป็นวัฏจักร; และการสิ้นสุด ซึ่งโคดอนหยุดจะยุติการสังเคราะห์และปล่อยโปรตีน

ทำไมจึงต้องใช้ GTP ในระหว่างการแปลรหัส?

ปัจจัยการยืดสายและการปล่อยจะไฮโดรไลซ์ GTP เพื่อขับเคลื่อนการเลือก tRNA ที่แม่นยำ, การเคลื่อนย้าย, และการจดจำโคดอนหยุด โดยเชื่อมโยงการใช้พลังงานเข้ากับความแม่นยำและการเคลื่อนที่