Bài giảng Cơ sở phân tử của sự di truyền

 ADN bằng cách nối 	dài ở đầu 3’OH của một mồi đã bắt cặp sẵn trên mạch 	khuôn	Trên mạch khuôn 3’5’, mạch mới được tổng hợp liên tục  	mạch tới, mạch dẫn (leading strand)	Trên mạch khuôn 5’3’, mạch mới được tổng hợp không liên 	tục  đoạn Okazaki 100-1000 cặp base, gọi là mạch chậm 	(lagging strand) Mô hình trên E. coliDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH SAO CHÉP ADNDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH SAO CHÉP ADNGiai đoạn kết thúcMồi ARN bị phân hủy bởi RNAse H. Các lỗ hổng sẽ được lấp lại nhờ ADN polymerase I.Enzym ligase nối tất cả các chỗ gián đoạn.Mô hình trên E. coliDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH SAO CHÉP ADNSữa sai trong sao chépADN polymerase I và III có 2 hoạt tính: polymer hóa và exonuclease 5’-3’ và 3’-5’Trên đường di chuyển, nếu gặp Nu lắp sai, ADN polymerase sẽ lùi lại cắt bỏ theo hướng 3’-5’Mô hình trên E. coliSỰ SAO CHÉP ADN Ở TẾ BÀO EUKARYOTEKhá giống ở Prokaryote.Có 5 loại ADN polymerase tham gia.Có nhiều protein chuyên biệt tham gia.Chưa được biết tường tận. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI ADN Ở PROKARYOTE VÀ EUKARYOTEPROKARYOTE EUKARYOTE Tốc độ nhanh (50000 nu/phút).Chỉ cĩ 1 điểm khởi sự sao chép (ori).Cơ chế đơn giản hơn.Cĩ 3 loại ADN polymerase tham gia Tốc độ chậm hơn (3000 nu/phút).Khoảng 500 ori (tương ứng 500 đơn vị sao chép).Phức tạp hơn. Cĩ 5 lọai SINH TỔNG HỢP ARN ( SỰ PHIÊN MÃ)SINH TỔNG HỢP ARNARN di truyền: 	 Sự phiên mã ngược 	(Reverse transcription) ARN 	cADN 	ARN ARN không di truyền: Sự phiên mã	(Transcription). QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃNguyên tắc chungChỉ thực hiên trên 1 mạch ADNARN được tổng hợp theo hướng 5’ – 3’ nhờ tác dụng của enzym ARN polymerase phụ thuộc ADNPHIÊN MÃ Ở PROKARYOTEGiai đoạn khởi độngARN polymerase nhận biết và gắn vào trình tự khởi động trên mạch khuôn nhờ nhân tố khởi động (: sigma) PHIÊN MÃ Ở PROKARYOTEGiai đoạn kéo dàiDo tác động của nhân tố kéo dài, khi ARN đạt được chiều dài # 8 rNuADN tháo xoắn liên tục (khoảng 17 Nu) theo hướng 3’–5’ trên mạch khuônMạch mới được tổng hợp theo hướng 5’–3’ bởi tác dụng của ARNpolymerase đồng thời tách dần khỏi mạch khuôn (trừ 1 đoạn gồm khoảng 12 rNu)PHIÊN MÃ Ở PROKARYOTEPHIÊN MÃ Ở PROKARYOTEGiai đoạn kết thúcARN polymerase dừng phiên mã, tách khỏi mạch khuôn khi di chuyển đến vị trí kết thúc (vùng terminator).Sợi ARN tách hẳn mạch khuôno5PHIÊN MÃ Ở EUKARYOTE Đặc điểm Cĩ 3 loại ARN-polymerase: ARN-polymerase I: tham gia vào quá trình phiên mã rARN 18S, 5,8S ,28SARN-polymerase II chịu trách nhiệm tổng hợp mARNARN-polymerase III: giúp phiên mã tARN và rARN 5S mARN chứa thơng tin của 1 geno5PHIÊN MÃ Ở EUKARYOTE Đặc điểmQuá trình phiên mã phức tạp:Bản phiên mã đầu tiên (tiền mARN) chưa được sử dụng trực tiếp mà phải qua quá trình chế biến (trưởng thành).Giai đoạn trưởng thành:gắn “chĩp” (cap) là 7-methylguanosine gắn “đuơi” polyA dài 100 – 200 AdenineCắt bỏ các intron, nối các exon lạio5PHIÊN MÃ Ở EUKARYOTEGiai đoạn khởi độngCó nhiều nhân tố khởi động tham giaTFII D nhận biết và gắn vào vị trí khởi động ở promoterTFIIA gắn vào TFIID ARN pol gắn vào phức hợp TFIID –TFIIA nhờ TFIIB1 ATP được sử dụng để tách 2 mạch đơn.TFIIE cho phép khởi động sự phiên mãTFIIH tách 2 mạch ADN và sửa saiPHIÊN MÃ Ở EUKARYOTE Giai đoạn khởi độngCác nhân tố tham gia khởi động:TF II D: nhận biết & gắn vào vị trí khởi động ở promoterTF II A: gắn vào TF II DTF II B giúp ARN-polymerase gắn vào phứchợp TF II A – TF II D TF II F gắn ARN-polymerase vào promoterTF II E cho phép khởi động sự phiên mãTF II H: sử dụng helicase để tách ADN và sửa sai ADN 1 ATP sử dụng để tách 2 mạch đơnClick vào hình để kích hoạtPHIÊN MÃ Ở EUKARYOTE Giai đoạn kéo dàimARN được tổng hợp từ mạch khuôn theo hướng 5’-3’ nhờ nhân tố TFII SPHIÊN MÃ Ở EUKARYOTEGiai đoạn kết thúcSự phiên mã kết thúc trước điểm gắn đuôi poly AmARN tách khỏi mạch khuôn PHIÊN MÃ Ở EUKARYOTEPHIÊN MÃ Ở EUKARYOTEQuá trình trưởng thành của tiền mRNAGồm 3 giai đoạn Gắn mũ chụp (Capping) vào đầu 5’Gắn đuôi poly A vào đầu 3’Cắt xén (Splicing)	Loại bỏ các intron, nối các exon lại	Được thực hiện bởi các phần tử ghép nối 	(spliceosome)spliceosomeRNAHình chụp spliceosome bằng kính hiển vi điện tửQuá trình cắt xén mRN (splicing)snRNPs (small nuclear ribonucleoprotein) – protein con nhận biết intron, cấu tạo bởi RNA và protein trong nhânCác snRNPs kết hợp tạo ra 1 phức spliceosome, nhận biết trình tự cắt trên intronSpliceosome hồn chỉnh cắt bỏ intronĐặc trưng phiên mãProtein AProtein BDNAmRNA Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3 Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3Phiên mãDịch mãPhiên mãLoại bỏ IntronDNAmRNA sơ khaimRNA trưởng thànhChuyên chở vào TB chấtmRNAProteinProteinPolycystronic (Vi khuẩn)Monocystronic (TB có nhân)PHÂN BIỆT QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ GIỮA PROKARYOTE VÀ EUKARYOTEProkaryote:Khơng cĩ giai đoạn tiền mARN1 loại ARN-polymerase tổng hợp tất cả loại ARNmARN chứa nhiều của nhiều genEukaryote:mARN qua 2 giai đoạn: tiền mARN và mARN trưởng thànhmARN cĩ cap 7-methylguanusine ở 5’ và đuơi polyadenine ở 3’Tiền mARN được loại bỏ intron và nối các exon (splicing) 3 loại ARN-polymerase:ARN-polymerase II: tổng hợp mARNARN-polymerase I, III: tổng hợp rARN, tARN và ARN khác. mARN chứa thơng tin của 1genSINH TỔNG HỢP PROTEINSINH TỔNG HỢP PROTEIN GEN 	 mARN 	 PROTEINPhiên mã TranscriptionTranslationGiải mãGIẢI MÃ = DỊCH MÃĐẶC ĐIỂM CHUNGĐược thực hiện bởi các ribosome Trên 1 mARN có thể có nhiều ribosome hoạt động -> Polysome Rb gồm 2 subunit (Sub):Lớn ( Sub L)Nhỏ ( Sub S)Trên Rb có 3 vị trí : A,P,EproteinKHỞI SỰ KẾT THÚC Fomyl methionineNhân tố khởi sự (tái sử dụng), GDPKÉO DÀIGIẢI MÃ = DỊCH MÃ ĐẶC ĐIỂM CHUNGỞ Prokaryote và Eukaryote đều gồm 3 giai đoạn:Khởi độngKéo dàiKết thúc2 subunit của Rb:Khi chưa hoạt động giải mã -> tách rờiKhi giải mã -> kết hợp lạiThực hiện theo hướng 5’->3’Các Rb tạo dãy polysomeDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃCHUẨN BỊGồm 2 bước:Hoạt hoá a.amin: Acid amin liên kết với tARN đặc hiệu nhờ sự xúc tác của enzyme aminoacyl-tRNA synthetase và ATP tạo thành phức hợp aa-tARN	 aa + ATP  aa-AMP + PP, (pyrophosphate)Liên kết acid amin vào tARN : 	 aa-AMP + tRNA  aa- tRNA + AMPKQ: Tạo phức hợp Aminoacyl-tRNADIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃ GIẢI MÃ TẠI RIBOSOMEGiai đoạn khởi sự Đặc điểm chung: - Có 3 nhân tố IF: IF1, IF2,IF3 - Dấu hiệu bắt đầu là codon AUG Có 2 loại tRNA mang methionine : 1. tRNAimet kết hợp với codon mở đầu AUG2. tRNA met kết hợp với codon AUG nằm giữa phân tử mRNADIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃ Giai đoạn khởi sựIF-1: gắn vào sub S, ngăn không cho subS kết hợp với sub L, tăng cường hoạt động của IF-2 và IF-3.IF-2: Phát hiện codon mở đầu, kết hợp với GTP, làm dễ dàng quá trình kết hợp fMet-tRNAfMet.IF-3: gắn vào subS, ngăn không cho subS kết hợp với subL.DIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃGiai đoạn khởi sựĐặc điểm chung:Aminoacyl-tRNA synthetase đặc hiệu đã gắn Methionine vào tRNAimet tạo thành Met- tRNAimet.. Subunit S (30S) hình thành phức hợp với Met- tRNAimet nhờ vào các nhân tố khởi động. . Một trình tự đặc biệt trên 30S trên mRNA (trình tự Shine-Dalgarno hay trình tự SD ~3-9 Rnu ) được nhận diện bởi trình tự anti SD thuộc sub S.Nhờ vậy codon mở đầu AUG được chuyển chính xác vào vị trí mở đầu.DIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃGiai đoạn khởi sựIF1 và IF3 liên kết với sub S, chuẩn bị cho sự giải mã.IF2 liên kết với phức hợp Met-tARN ifMet và năng lượng là GTP, tạo phức hợp Met-tARNimet-IF2-GTP. Phức hợp này đến gắn vào vị trí P trên subS . GTP được thủy phân thành GDP và Pi, giải phóng năng lượng để tách các nhân tố mở đầu khỏi phức hợp.Met-tARNimet liên kết vào codon AUG tại vị trí P.Sub L đến lắp ráp với Sub S, giai đoạn khởi đầu hồn tất.DIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃ Giai đoạn kéo dàiTương đối đơn giản và mang tính lặp lại1 Aminoacyl-tARN kế tiếp đến bắt cặp bổ sung với codon tại vị trí A nhờ 1 nhân tố kéo dài EF (elongation factor)1 liên kết peptide được hình thành giữa a.a ở vị trí P và a.a ở vị trí A bởi enzyme peptidyl transferasetARN(met) ở P được giải phóngQuá trình được lặp lại lần lượt qua các codon còn lại tạo thành chuỗi polypeptideGiai đoạn kéo dài chấm dứt khi Rb dịch chuyển đến mã kết thúcDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃGiai đoạn kết thúc1 nhân tố kết thúc (termination factor – TF) nhận biết mã kết thúcCác nhân tố phóng thích (releasing factor – RF) sẽ giải phóng tARN và chuỗi P.Rb rời khỏi mARN, 2 subunit tách đôi -> quá trình giải mã kết thúcDIỄN TIẾN QUÁ TRÌNH GIẢI MÃGiai đoạn kết thúcGiải mã (hình chụp kính hiển vi điện tử, đối tượng: E.Coli)Nhiều ribosome bám trên cùng 1 mRNAPHÂN BIỆT QUÁ TRÌNH GIẢI MÃ GIỮA PROKARYOTE VÀ EUKARYOTEChỉ tiêuProkaryoteEukaryoteRibosome-nhỏ hơn-Rb 70S gồm 50S (rRNA 23S, 5S) và 30S (rRNA 16S)-lớn hơn-Rb 80S gồm 40S(rRNA 18S) và 60S (rRNA 5S, 28S, 5,8S)aa đầu tiênN-formylmethionineMethionineTín hiệu giúp Rb nhận biết chính xác mã mở đầuTrình tự Shine-Dalgarno (trình tự giàu purin) trước codon mở đầu AUG Vùng 5’ nằm giữa AUG mở đầu và mũ m7GYếu tố mở đầu3 yếu tố: IF-1, IF-2, IF-36 yếu tố: eIF1  eIF6Yếu tố kết thúc3 yếu tố chính1 yếu tốmRNA Là 1 polycistronLà 1 monocistronKhôngian và thời gianPhiên mã và dịch mã diễn ra đồng thờiPhiên mã diễn ra trong nhân trước, dịch mã diễn trong tế bào chất - sauGiải mã (hình chụp kính hiển vi điện tử, đối tượng: E.Coli)Phiên mã, giải mã diễn ra cùng lúcRNA polymerase