遗传学基础:翻译

文摘   2024-07-12 18:10   新疆  

基本概念

翻译是将mRNA中的遗传信息转化为蛋白质的过程。这一过程高度保守并且对于细胞能量的消耗极大。在快速生长的细菌细胞中,约80%的能量和50%的干重用于蛋白质合成。翻译过程涉及四个主要组成部分:mRNA、tRNA、氨酰-tRNA合成酶和核糖体。

mRNA的结构和功能

mRNA含有蛋白质编码序列和识别翻译起始和终止的元件。编码序列称为开放阅读框(ORF),由一系列三核苷酸单位(密码子)组成。ORF以起始密码子开始,以终止密码子结束。原核生物的起始密码子通常是AUG或GUG,而真核生物的起始密码子总是AUG。

tRNA的作用

tRNA是连接mRNA密码子和氨基酸的适配分子。每种tRNA分子与特定的氨基酸结合,并识别mRNA中的特定密码子。tRNA的末端具有50-CCA-30序列,这是氨基酸结合的位点。

核糖体的组成和功能

核糖体是指导蛋白质合成的大分子机器,由三种RNA分子和50多种蛋白质组成。在原核生物中,转录和翻译在同一细胞质中进行,核糖体可以在mRNA从RNA聚合酶中出现时立即开始翻译。这使得核糖体能够与RNA聚合酶协同工作。

翻译的三个主要步骤

  1. 起始:核糖体必须招募到mRNA,带有氨基酸的tRNA必须被放置在核糖体的P位,核糖体必须精确定位在起始密码子上。原核生物中,核糖体通过rRNA与mRNA上的核糖体结合位点(RBS)配对来招募。真核生物中,小亚基通过识别5'帽结构来招募。

  2. 延长:核糖体在mRNA上移动,tRNA分子带着氨基酸依次进入A位,P位的氨基酸转移到A位的氨基酸上,形成肽键。每一步消耗两个GTP和一个ATP。

  3. 终止:当核糖体遇到终止密码子时,翻译终止。终止密码子被释放因子识别,触发多肽链从tRNA上的水解并释放。

翻译的调控

翻译调控主要发生在翻译起始阶段。原核生物中,这通常通过抑制小亚基与RBS的结合来实现。真核生物中,通过4E-BP蛋白与eIF4E结合,竞争eIF4G的结合,或通过eIF2α激酶抑制eIF2交换GDP为GTP来实现全局翻译调控。此外,特定mRNA的翻译有时通过小uORFs调控。
Molecular Biology of the Gene (Watson, James, Baker, Tania, Bell, Stephen etc.)

Dr Leo
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