Điều hòa biểu hiện gene (BT-P1) ThS. Nguyễn Ngọc Cảnh Tel (Zalo): 0358.969.708 – Email:
[email protected] 01 I. Phiên mã (sao mã) và phiên mã ngược 1. Khái niệm - Phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ DNA mạch kép sang RNA mạch đơn. Hay, quá trình tổng hợp RNA trên mạch khuôn DNA. - RNA polymerase trượt dọc theo mạch khuôn DNA theo hướng 3' → 5’ để tổng hợp phân tử RNA theo hướng 5’ → 3'. Tuy nhiên, mạch nào được sử dụng làm sợi khuôn có sự khác nhau giữa các gene. - Phân biệt các loại RNA (xem lại Bài 0) 2. Cơ chế phiên mã Gồm 3 giai đoạn: Khởi đầu: Một số protein liên kết với vùng điều hoà của gene và thu hút enzyme RNA polymerase đến liên kết với promoter (vùng khởi động) trên mạch khuôn, làm cho hai mạch của gene tách nhau ra để lộ mạch khuôn và bắt đầu tổng hợp mRNA tại vị trí đặc hiệu. Kéo dài: Enzyme RNA polymerase trượt dọc trên mạch khuôn của gene theo chiều 3' → 5', lắp các nucleotide tự do thành chuỗi polynucleotide chiều 5' → 3' dựa trên NTBS giữa mạch khuôn với mRNA: A-U, T-A, G-C, C-G. Kết thúc: Quá trình phiên mã kết thúc khi RNA polymerase gặp tín hiệu kết thúc phiên mã ở vùng kết thúc đầu 5' của mạch khuôn, enzyme RNA polymerase tách khỏi mạch khuôn và phân tử RNA được giải phóng. Trong trường hợp phiên mã của nhiều gene trong một nhiễm sắc thể, hướng phiên mã và mạch DNA được sử dụng làm khuôn sẽ khác nhau giữa các gene khác nhau. Bài 2 BIỂU HIỆN THÔNG TIN DI TRUYỀN ❑
Điều hòa biểu hiện gene (BT-P1) ThS. Nguyễn Ngọc Cảnh Tel (Zalo): 0358.969.708 – Email:
[email protected] 02 (?) RNA polymerase và DNA polymerase giống và khác nhau như thế nào? Giống: Khác: * Quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực về cơ bản là như nhau, tuy nhiên bộ máy phiên mã và cách thức phiên mã cũng có những điểm khác biệt. Prokaryote Eukaryote Đơn vị phiên mã Mỗi đơn vị phiên mã gồm nhiều gene (các gene phân bố gần nhau có chung vùng promoter nên được phiên mã cũng nhau tạo ra 1 mRNA) Mỗi đơn vị phiên mã là một gene (các gene có vùng promoter riêng nên phiên mã riêng) Enzyme Một loại RNA polymerase xúc tác phiên mã cho các gene mã hóa các loại RNA khác nhau. Nhiều loại RNA polymerase trong tế bào phiên mã cho các gene mã hóa loại RNA khác nhau Sản phẩm Tạo ra mRNA có thể trực tiếp dùng làm khuôn cho dịch mã. Tạo ra mRNA sơ khai hay tiền mRNA (pre- mRNA) cần qua quá trình xử lí (chế biến) → mRNA trưởng thành → dùng làm khuôn cho dịch mã Quá trình chế biến mRNA Không Tiền mRNA được xử lí qua các quá trình: Gắn mũ 7 -methylguanine ở đầu 5' → Tổng hợp (gắn) đuôi poly(A) ở đầu 3' → Cắt bỏ intron, nối các exon → Tạo ra mRNA trưởng thành. Có đồng thời với dịch mã? Có (dịch mã khi quá trình phiên mã đang diễn ra; phiên mã đến đâu dịch mã đến đó) Không (phiên mã và chế biến mRNA diễn ra trong nhân đó vận chuyển ra tế bào chất để dịch mã) - Đối với các gene quy định rRNA, tiền RNA sau khi hình thành sẽ được tách thành các loại rRNA khác nhau.
Điều hòa biểu hiện gene (BT-P1) ThS. Nguyễn Ngọc Cảnh Tel (Zalo): 0358.969.708 – Email:
[email protected] 03 3. Phiên mã ngược - Phiên mã ngược là quá trình tổng hợp DNA (gọi là DNA bổ sung hay cDNA) dựa trên mạch khuôn là RNA, được xúc tác bởi enzyme phiên mã ngược (reverse transciptase). - Cơ chế: (1) Enzyme phiên mã ngược xúc tác tổng hợp mạch DNA bổ sung → (2) Phân huỷ mạch RNA nhờ hoạt tính RNaseH (phân huỷ RNA) → (3) Tổng hợp mạch DNA thứ hai tạo DNA bổ sung (cDNA). - Ý nghĩa: + Phục hồi được các trình tự nucleotide tại đầu mút của các NST của sinh vật nhân thực ở các tế bào phát sinh giao tử cũng như ở một số loại tế bào cơ thể. + Phiên mã ngược cần cho sự nhân lên của một số virus có hệ gene RNA (như HIV) và một số virus có hệ gene DNA (như virus viêm gan B HBV) để tạo DNA, sau đó hợp nhất DNA này vào hệ gene tế bào chủ → giúp hệ gene của virus nhân lên được trong tế bào chủ. + Ở vi khuẩn và sinh vật nhân thực, phiên mã ngược là một trong những cơ chế tăng kích thước của DNA, tạo nên các đoạn trình tự DNA lặp lại trong tế bào chủ. - Ứng dụng: Trong công nghệ chuyển gene, enzyme phiên mã ngược được ứng dụng để tổng hợp đoạn gene của tế bào nhân thực, không chứa intron dựa trên khuôn mRNA trưởng thành.
Điều hòa biểu hiện gene (BT-P1) ThS. Nguyễn Ngọc Cảnh Tel (Zalo): 0358.969.708 – Email:
[email protected] 04 II. Mã di truyền và quá trình dịch mã 1. Mã di truyền a) Khái niệm - Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nucleotide dưới dạng mã bộ ba (codon) trên mRNA quy định trình tự sắp xếp các amino acid trong chuỗi polypeptide. - Cần phân biệt ba thuật ngữ: (1) triplet: bộ ba mã hóa trên DNA; (2) codon: bộ ba mã hóa trên mRNA; (3) anticodon: bộ ba đối mã trên tRNA. b) Đặc điểm Mã di truyền là mã bộ ba: - Ba nucleotide (một codon) liền nhau theo chiều 5' - 3' trên mRNA mã hoá một amino acid → từ 4 loại nucleotide A, T, G, C (trên DNA) hoặc A, U, G, C (trên mRNA) có thể tạo ra 4 3 = 64 bộ ba khác nhau, trong đó: o Chỉ có 61 bộ ba mã hóa cho amino acid. o Có 3 bộ ba không mã hóa cho amino acid nào mà có vai trò làm tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã là 5'UAA3', 5'UGA3', 5'UAG3'. o Bộ ba 5'AUG3' làm tín hiệu khởi đầu dịch mã, đồng thời mã hóa cho amino acid methionine (Met) ở sinh vật nhân thực hoặc formylmethionine (fMet) ở sinh vật nhân sơ. - Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba, kế tiếp (từ bộ ba mở đầu đến bộ ba kết thúc) mà không gối nhau. Tính đặc hiệu: Mỗi bộ ba chỉ mã hóa cho một amino acid duy nhất, trừ 3 bộ ba kết thúc. Tính thoái hoá (tính dư thừa): Nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hóa cho một amino acid (các bộ ba đồng nghĩa); ngoại trừ Methionine (Met) chỉ được mã hóa bởi 5'AUG3' và Tryptophan (Trp) chỉ được mã hóa bởi bộ ba 5'UGG3'.
English