Sự kết thúc dịch mã và các yếu tố giải phóng

Sự kết thúc dịch mã là giai đoạn cuối cùng của quá trình tổng hợp protein, trong đó ribosome nhận diện một codon kết thúc, giải phóng chuỗi polypeptide đã hoàn thành và chuẩn bị phân ly. Các yếu tố giải phóng là những protein đọc các codon kết thúc và kích hoạt quá trình thủy phân chuỗi đã hoàn thành khỏi RNA vận chuyển cuối cùng.

Definition

Sự kết thúc dịch mã là quá trình nhận diện một codon kết thúc tại vị trí A của ribosome, được trung gian bởi yếu tố giải phóng, sau đó là quá trình thủy phân liên kết nối chuỗi polypeptide đã hoàn thành với RNA vận chuyển tại vị trí P, kết thúc quá trình tổng hợp.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách các codon kết thúc được nhận diện bởi các yếu tố giải phóng loại I, cách chuỗi polypeptide đã hoàn thành được giải phóng bằng quá trình thủy phân tại trung tâm peptidyl transferase, vai trò của các yếu tố giải phóng GTPase loại II, và cách ribosome sau đó được tách ra và tái chế. Đây là một chủ đề về cơ chế, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Làm thế nào các codon kết thúc được nhận diện mà không cần RNA vận chuyển?
• Làm thế nào chuỗi polypeptide đã hoàn thành được giải phóng khỏi ribosome?
• Điều gì phân biệt các yếu tố giải phóng loại I và loại II?
• Ribosome được tái chế như thế nào sau khi kết thúc?

Key concepts

• Các codon kết thúc (UAA, UAG, UGA)
• Các yếu tố giải phóng loại I (eRF1; RF1/RF2 của vi khuẩn)
• Các yếu tố giải phóng GTPase loại II (eRF3; RF3 của vi khuẩn)
• Thủy phân Peptidyl-tRNA
• Tái chế ribosome
• Đọc xuyên và ức chế vô nghĩa

Key theories

Giải mã codon kết thúc bằng protein

Các codon kết thúc không được đọc bởi RNA vận chuyển mà bởi các protein yếu tố giải phóng loại I, chúng nhận diện codon trong trung tâm giải mã và thúc đẩy quá trình thủy phân liên kết peptidyl-tRNA để giải phóng protein.

Mechanisms

Khi một codon kết thúc đi vào vị trí A của ribosome, một yếu tố giải phóng loại I (eRF1 ở sinh vật nhân chuẩn, RF1 hoặc RF2 ở vi khuẩn) nhận diện trực tiếp nó thông qua các tiếp xúc protein-codon và đi vào trung tâm peptidyl transferase, nơi nó thúc đẩy quá trình thủy phân liên kết este nối chuỗi polypeptide đã hoàn thành với RNA vận chuyển tại vị trí P, giải phóng protein. Một yếu tố giải phóng GTPase loại II (eRF3, hoặc RF3 của vi khuẩn) kết hợp quá trình thủy phân GTP với quá trình này và giúp điều phối sự luân chuyển của yếu tố. Sau khi giải phóng, các yếu tố tái chế ribosome và các yếu tố liên quan đến khởi đầu tách ribosome thành các tiểu đơn vị và loại bỏ tRNA và mRNA còn lại, tái tạo các thành phần cho các vòng khởi đầu mới. Cấu trúc tinh thể của eRF1 đã tiết lộ cách một protein duy nhất có thể vừa nhận diện các codon kết thúc vừa kích hoạt quá trình thủy phân.

Clinical relevance

Các codon kết thúc sớm phát sinh từ các đột biến vô nghĩa gây ra nhiều bệnh di truyền do làm ngắn protein, và hiệu quả của sự kết thúc so với sự đọc xuyên (readthrough) có liên quan về mặt sinh học và dược lý, điều này kết nối bước này với các cơ chế bệnh tật. Mục này mô tả các quá trình phân tử và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Cơ chế kết thúc được thiết lập bởi các nghiên cứu sinh hóa, di truyền và cấu trúc của các yếu tố giải phóng ở vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn, được củng cố trong các tài liệu tổng quan lớn và sách giáo khoa tiêu chuẩn.

History

Các yếu tố giải phóng của vi khuẩn được xác định về mặt sinh hóa vào những năm 1960, phân biệt các yếu tố loại I đọc codon với yếu tố GTPase loại II. Cấu trúc tinh thể năm 2000 của eRF1 ở người đã làm rõ cách một protein giải mã cả ba codon kết thúc và liên kết sự nhận diện với sự giải phóng peptide, và các công trình cấu trúc và sinh hóa sau đó đã xác định quá trình tái chế ribosome.

Key figures

• David Barford
• Haiwei Song
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• song-2000
• dever-2012

Frequently asked questions

Tại sao không có RNA vận chuyển cho các codon kết thúc?

Các codon kết thúc được nhận diện bởi các protein yếu tố giải phóng; các yếu tố này đọc codon và kích hoạt sự giải phóng protein đã hoàn thành thay vì thêm một axit amin khác.

Điều gì xảy ra với ribosome sau khi protein được giải phóng?

Sau khi giải phóng, ribosome được tái chế: các yếu tố chuyên biệt tách nó thành hai tiểu đơn vị và loại bỏ RNA vận chuyển và RNA thông tin còn lại để các thành phần có thể được tái sử dụng cho một vòng dịch mã mới.