Từ Gene đến Protein
Thông tin được lưu trữ trong một gene được biểu hiện qua hai bước: phiên mã sao chép DNA thành RNA, và dịch mã đọc RNA đó theo các codon ba bazơ để tổng hợp một protein.
Definition
Biểu hiện gene là quá trình mà trình tự nucleotide của một gene được phiên mã thành RNA và, đối với các gene mã hóa protein, được dịch mã thành một polypeptide có trình tự axit amin được quy định bởi các codon trong RNA thông tin.
Scope
Chủ đề này bao gồm phiên mã và tổng hợp RNA thông tin, quá trình xử lý RNA ở sinh vật nhân chuẩn bao gồm cắt nối, gắn mũ và polyadenyl hóa, cấu trúc và tính gần như phổ quát của mã di truyền với các codon bộ ba của nó, vai trò của RNA vận chuyển và ribosome trong dịch mã, và các giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide. Nó theo dõi con đường biểu hiện gene chuẩn; sự điều hòa thời điểm và mức độ biểu hiện của một gene được đề cập trong phần điều hòa gene.
Core questions
- RNA polymerase phiên mã một gene như thế nào, và bản phiên mã được xử lý ở sinh vật nhân chuẩn ra sao?
- Những đặc tính nào của mã di truyền cho phép sáu mươi bốn codon quy định hai mươi axit amin và tín hiệu dừng?
- RNA vận chuyển và ribosome dịch mã trình tự codon thành protein như thế nào?
- Tại sao mã di truyền được mô tả là thoái hóa và gần như phổ quát?
Key concepts
- Phiên mã và RNA thông tin
- Xử lý RNA: cắt nối, gắn mũ, polyadenyl hóa
- Mã di truyền bộ ba và cặp đôi codon-anticodon
- RNA vận chuyển, ribosome và dịch mã
- Tính thoái hóa và gần như phổ quát của mã
Mechanisms
RNA polymerase tổng hợp một bản sao RNA bổ sung từ mạch khuôn; ở sinh vật nhân chuẩn, bản phiên mã sơ cấp được gắn mũ, cắt nối để loại bỏ intron, và polyadenyl hóa; RNA thông tin trưởng thành sau đó được đọc từng codon tại ribosome, nơi các RNA vận chuyển mang các axit amin phù hợp với mỗi codon thông qua cặp đôi anticodon, xây dựng chuỗi polypeptide từ codon bắt đầu đến codon kết thúc.
Clinical relevance
Hiểu biết về biểu hiện gene giải thích cách các đột biến ở các vị trí mã hóa và cắt nối gây bệnh, là cơ sở cho vắc-xin RNA thông tin và liệu pháp antisense, và là nền tảng để giải thích cách một thay đổi trình tự nhất định làm thay đổi sản phẩm protein.
History
Crick đã trình bày giả thuyết adaptor và giáo điều trung tâm vào cuối những năm 1950, Nirenberg và Khorana đã giải mã mã di truyền vào đầu những năm 1960 bằng cách gán các codon cho các axit amin, và việc phát hiện ra các gene bị chia cắt và cắt nối RNA vào năm 1977 đã bổ sung một bước xử lý đặc trưng cho sinh vật nhân chuẩn.
Key figures
- Francis Crick
- Marshall Nirenberg
- Har Gobind Khorana
- Sydney Brenner
Related topics
Seminal works
- crick1958
Frequently asked questions
- Mã di truyền thoái hóa có nghĩa là gì?
- Điều đó có nghĩa là hầu hết các axit amin được quy định bởi nhiều hơn một codon, vì vậy một số bộ ba khác nhau có thể mã hóa cùng một axit amin; sự dư thừa này giúp giảm thiểu nhiều thay đổi một bazơ khỏi việc làm thay đổi protein.
- Sự khác biệt giữa phiên mã và dịch mã là gì?
- Phiên mã sao chép DNA của một gene thành một phân tử RNA bổ sung, trong khi dịch mã sử dụng RNA đó làm khuôn để tổng hợp một protein, đọc trình tự theo các codon ba nucleotide tại ribosome.