Dịch mã và Mã di truyền
Cách ribosome đọc RNA thông tin ba bazơ một lần và xây dựng protein tương ứng, cũng như cách mã di truyền ánh xạ các codon thành các axit amin.
Definition
Dịch mã là quá trình tổng hợp polypeptide được xúc tác bởi ribosome từ trình tự codon của RNA thông tin; mã di truyền là tập hợp các quy tắc mà theo đó các bộ ba nucleotide (codon) quy định các axit amin và tín hiệu dừng xác định một protein.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm quá trình giải mã mRNA thành protein và mã di truyền làm nền tảng cho quá trình đó. Nó bao gồm mã di truyền và các đặc tính của nó, cấu trúc và vai trò xúc tác của ribosome, các RNA vận chuyển và các aminoacyl-tRNA synthetase gắn axit amin vào chúng, cũng như các giai đoạn khởi đầu, kéo dài và kết thúc của quá trình dịch mã. Các biến đổi sau dịch mã và quá trình gấp cuộn protein được đề cập như các lĩnh vực liên quan chứ không được phát triển chi tiết ở đây.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào các bộ ba nucleotide được khớp với các axit amin cụ thể?
- Cấu trúc của ribosome là gì và nó xúc tác hình thành liên kết peptide như thế nào?
- Làm thế nào các RNA vận chuyển mang đúng axit amin đến đúng codon?
- Quá trình dịch mã bắt đầu, kéo dài và dừng lại một cách chính xác như thế nào?
Key theories
- Mã di truyền bộ ba, gần như phổ quát
- Mỗi axit amin được quy định bởi một hoặc nhiều codon ba nucleotide, một mã thoái hóa và phần lớn được chia sẻ giữa các dạng sống, được thiết lập bởi các thí nghiệm tổng hợp không tế bào đã giải mã các codon đầu tiên.
- Học thuyết trung tâm — RNA thành protein
- Dịch mã thực hiện bước định hướng protein của học thuyết trung tâm, chuyển đổi thông tin trình tự được mang bởi mRNA thành trình tự axit amin của một protein.
Mechanisms
Các aminoacyl-tRNA synthetase gắn mỗi axit amin vào tRNA tương ứng của nó, có anticodon khớp với codon mRNA tương ứng. Tiểu đơn vị ribosome nhỏ, cùng với các yếu tố khởi đầu, định vị codon khởi đầu; sau đó tiểu đơn vị lớn tham gia vào, và ribosome di chuyển từng codon một, xúc tác hình thành liên kết peptide giữa chuỗi đang phát triển và mỗi aminoacyl-tRNA đến tại trung tâm xúc tác của nó. Các yếu tố kéo dài vận chuyển tRNA và thúc đẩy quá trình chuyển vị, và các yếu tố giải phóng nhận biết các codon dừng để giải phóng protein đã hoàn thành.
Clinical relevance
Bộ máy dịch mã là mục tiêu của nhiều loại kháng sinh khai thác sự khác biệt giữa ribosome của vi khuẩn và người, và các lỗi đọc mã cũng như các khiếm khuyết của tRNA góp phần gây bệnh; được đưa ra như một ý nghĩa, không phải hướng dẫn lâm sàng.
History
Mã di truyền được giải mã vào đầu đến giữa những năm 1960 thông qua tổng hợp không tế bào với RNA tổng hợp bởi Nirenberg và Matthaei và công trình gán codon của Khorana và những người khác; các nghiên cứu cấu trúc sau đó về ribosome đã tiết lộ nó là một ribozyme, hoàn thiện mô tả hiện đại về quá trình dịch mã.
Key figures
- Marshall Nirenberg
- Francis Crick
- Har Gobind Khorana
- Ada Yonath
Related topics
Seminal works
- nirenberg1961
- crick1970
- watson2013
Frequently asked questions
- Tại sao mã di truyền được gọi là thoái hóa?
- Bởi vì hầu hết các axit amin được quy định bởi nhiều hơn một codon, do đó một số bộ ba khác nhau có thể mã hóa cùng một axit amin.
- Mã di truyền có giống nhau ở tất cả các sinh vật không?
- Nó gần như phổ quát, với các gán codon giống nhau trên hầu hết các dạng sống, mặc dù một vài bào quan và sinh vật sử dụng các biến thể nhỏ.