Cấu trúc của Ribonucleic Acid (RNA)

Cấu trúc của Ribonucleic Acid (RNA) Định nghĩa (dựa vào chức năng) “RNA là vật chất trung gian chuyển tải thông tin di truyền từ DNA đến protein”. Vị trí của RNA trong tế bào Trong nhân 2. Ngoài tế bào chất Thành phần cấu tạo của RNA - Chứa các nguyên tố C, H, O, N và P N: 8-10% P: 15-16% Cấu trúc đa phân, gồm 1 sợi polyribonucleotide. Đơn phân là các ribonucleotide Ribonucleotide gồm 3 thành phần: 1. Pentose: ribose 2. Nhóm phosphate 3. Nitrogenous base Phân tử đường pentose (Cấu tạo của 1 Ribonucleotide) Mô hình Phân tử đường pentose (Cấu tạo của 1 Ribonucleotide) Nhóm phosphats (Cấu tạo của 1 Ribonucleotide) Cấu tạo của 1 Ribonucleotide Base Purin: Adenine (A) Guanine (G) Base Pyrimidine: Uracine (U) Cytosine (C) Các base Purine (Cấu tạo của 1 ribonucleotide) Các base Pyrimidine (Cấu tạo của 1 nucleotide) Mô hình các base Sơ đồ thuỷ phân RNA Cấu tạo của 1 nucleoside Cấu trúc của 1 Ribonucleotide Liên kết phosphodieste giữa 2 ribonucleotide Mạch polyribonucleotide được hình thành nhờ các liên kết phosphodieste (Cấu trúc bậc I của RNA) Hai mạch polynucleotide của DNA Cấu trúc không gian cục bộ của RNA (cấu trúc bậc 2) Khoảng 50% chuỗi ribonucleotide được xoắn. Cấu hình các đoạn xoắn chưa được hoàn thiện như ở DNA Chức năng của RNA RNA là chất trung gian chuyển tải thông tin di truyền từ DNA đến protein Khuyếch đại thông tin di truyền từ một gene thành một số lượng lớn phân tử protein Thông tin di truyền lưu giữ trong DNA DNA “gửi” thông tin sang chất trung gian RNA RNA dùng làm khuôn trực tiếp tổng hợp protein Thông tin di truyền mã hoá trong trình tự sắp xếp của 4 loại base trên mRNA dưới dạng các mã bộ 3 (codon) để quy định sự tổng hợp của 20 loại amino acid Sự giải mã di truyền Sự giải mã di truyền ------------------ Sợi mang thông tin di truyền: template strand hoặc anti strand Sợi mã hoá (mang bộ ba mã hoá): coding strand hoặc sense strand 1. Trên DNA 2. mRNA: được phiên từ sợi antisense strand Phân loại RNA (Dựa vào vị trí và chức năng đảm nhận) mRNA (messenger RNA) tRNA (transfer RNA) rRNA (ribosome RNA) 4. snRNA (small nuclear RNA – RNA nhỏ ở trong nhân) 5. scRNA (small cytoplasmic RNA – RNA nhỏ tế bào chất) 6. hnRNA (heteroous nuclear RNA – RNA không đồng nhất ở nhân tế bào) Chức năng của các loại RNA mRNA: Mang thông tin di truyền dưới dạng các codon tRNA: Vận chuyển amino acid rRNA: Cấu tạo nên Ribosome – cơ quan tổng hợp protein (1) mRNA (messenger RNA) Tồn tại: nhân, tế bào chất Sử dụng sợi antisense strand của DNA để làm khuôn tổng hợp. Quá trình diễn ra trong nhân Được tổng hợp khi tế bào cần tổng hợp protein. Kích thước: 300 – 7000 nu Cấu trúc của mRNA Vùng 5’UTR (Untranslate Region – Vùng không dịch mã 5’) Vùng CDS (Coding Sequence – Trình tự mã hoá): Vùng 3’UTR (Untranslate Region – Vùng không dịch mã 3’) Vùng 5’UTR (Untranslate Region – Vùng không dịch mã 5’) Chức năng: liên qua đến sự kiểm soát quá trình dịch mã Dài khoảng 10 – 100 nucleotide, nhiều base U và A Cấu trúc : mũ chụp (cap), hairpin, uORF( unstream Open reading frame) IRES (internal ribosome entry site). Trong vùng này, cấu trúc quan trọng nhất là mũ chụp, cấu trúc này được tìm thấy trong hầu hết tế bào eukaryote và một số virus của động vật. Mũ là cấu trúc 7-methylguanosine (7mG) được gắn vào 5’-triphosphate của sợi mRNA. Sự hiện diện của mũ quyết định tốc độ tổng hợp protein. Nếu không có cấu trúc này, mRNA rất khó gắn vào ribosome. Cấu trúc mũ chụp của phân tử mRNA Cấu trúc mũ chụp của phân tử mRNA Vùng 5’UTR (Untranslate Region – Vùng không dịch mã 5’) Vùng CDS (Coding Sequence – Trình tự mã hoá): Chứa toàn bộ các trình tự nucleotide mã hoá cho protein. - Mã mở đầu (initiation codon): AUG (mã hoá methionine) - Một trong ba bộ ba kết thúc (termination codon): UAA, UAG và UGA. CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n s¬ (Prokaryotes) Promoter CDS Terminator transcription Genomic DNA mRNA protein UTR UTR translation CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n chuÈn (Eukaryotes) 5’ - Promoter Exon1 Exon2 Terminator – 3’ UTR Intron1 UTR transcription translation Poly A protein Gen th­êng bÞ ng¾t qu·ng bëi 1 hay nhiÒu ®o¹n chÌn (introns): Vùng 3’UTR (Untranslate Region – Vùng không dịch mã 3’) Kích thước: 50-100 nucleotide, không được dịch mã sang protein. - Chức năng: Giúp giữ ổn định cấu trúc của phân tử mRNA. Chứa đuôi polyA: khoảng 200-250 Adenine. (Chức năng giữ cho mRNA không bị phân huỷ bởi Rnase) (Sự gắn đuôi polyA diễn ra sau khi phân tử mRNA được phiên mã trong nhân, trước khi chúng được đưa ra tế bào chất). (2) tRNA (transfer RNA) - Năm 1955, F.Crick nêu ra giả thuyết về chất nối (adapteur) (cho rằng trước khi các amino acid gắn thành chuỗi polypeptidechúng phải được gắn qua chất trung gian, chất này sẽ bắt cặp đặc hiệu với các base trên mRNA) - Năm 1957, M. Hoagland và các cộng sự tìm ra tRNA (mỗi phân tử tRNA sẽ gắn với một phân tử amino acid và mang đến ribosome). tRNA chiếm 10 – 20% tổng lượng RNA của tế bào Kích thước: 70 – 90 nucleotide. Số lượng: hơn 20 loại tRNA khác nhau và ở tất cả các sinh vật tRNA đều có cấu trúc giống nhau. - Ngoài 4 loại base thường gặp A, U, G và C còn xuất hiện một số các base lạ (6 – methylaminadenoine, dimethylguanine, inosine…) Cấu trúc tRNA - Đầu 3’ luôn kết thúc bằng bộ ba CCA, (phân tử amino acid luôn gắn vào base A của bộ ba này). - Mỗi phân tử có 4 vùng lồi (không có sự tạo cặp giữa các base) Nếu tính từ đầu 3’ 1. vùng lồi 1: chứa 7 base, vai trò gắn phân tử tRNA với bề mặt của ribosome 2. Vùng lồi 2: có độ lớn rất thất thường (extra loop). 3. vùng lồi 3: chứa bộ ba đối mã (anticodon) 4. Vùng lồi 4: chứa 8-12 base ( vùng D – Loop) (3) rRNA (ribosome RNA) prokaryote 3 loại rRNA: Tiểu đơn vị nhỏ: 1. rRNA 16S, kích thước:1500 nucleotide Tiểu đơn vị lớn: 2. rRNA 23S, kích thước: 2900 nucleotide 3. rRNA 5S, kích thước :120 nucleotide (3) rRNA (ribosome RNA) Sinh vật eukaryote 4 loại rRNA: Tiểu đơn vị lớn: rRNA 5S rRNA 5,8S rRNA 28S. Tiểu đơn vị nhỏ là 40S 4. rRNA 18S. Một số nguồn thông tin liên quan (1) Một số nguồn thông tin liên quan (2)