Bài giảng Chương 2 Cấu trúc & chức năng của RNA

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC & CHỨC NĂNG CỦA RNA Giới thiệu  RNA đa dạng hơn DNA về cấu trúc và chức năng.  RNA tham gia vào nhiều quá trình thiết yếu của tế bào, từ tái bản DNA đến tổng hợp protein. Cấu trúc bậc 2 của RNA RNA dạng xoắn sợi đôi  Cấu trúc xoắn hình thành do các liên kết hydro giữa các cặp base và các tương tác kị nước diễn ra trên một sợi đơn nucleic acid.  Chủ yếu ở dạng xoắn phải A với 11 bp mỗi vòng.  Dạng xoắn A với các cặp base Watson – Crick có chu kì xoắn chính sâu, hẹp không thích hợp với các tương tác đặc hiệu.  Vòng xoắn phụ không mang trình tự đặc hiệu nhưng gồm các nhóm 2’-OH là các gốc nhận liên kết hydro; dễ tiếp xúc với các phối tử do xoắn cạn và rộng. Các base bị biến đổi Các base bị biến đổi Các liên kết không truyền thống Các liên kết không truyền thống, 3 base  Các cặp base không truyền thống và các bộ 3 base là trung gian cho quá trình ngưng kết của RNA và các tương tác giữa RNA – protein, RNA – ligand. Các liên kết không truyền thống Cấu trúc bậc hai và bậc ba của tRNA  Mỗi tRNA đều có trình tự ACC ở đầu 3’.  Vòng T (T-loop) – nhận biết ribosome  Vòng D (D-loop) –sự nhận diện bởi aminoacyl tRNA synthetase.  Vòng đối mã bắt cặp với mã bộ ba ở mRNA; được giới hạn bởi uracil ở nhánh 5’ và một purine cải biến ở nhánh 3’. Cấu trúc bậc hai của tRNA RNA dạng pseudoknot Động lực học của sự gấp RNA  Protein gắn đặc hiệu với RNA hình thành phức hợp có vai trò hỗ trợ trong việc gấp RNA (chaperone). Sự gấp RNA bị chi phối bởi protein Các loại RNA chính  5 loại RNA  rRNA, thành phần thiết yếu của ribosome  mRNA, bản sao của trình tự DNA mã hóa gen.  tRNA, mang amino acid đến ribosome  snRNA (small nuclear RNA): cắt nối tiền mRNA.  snoRNA (small nucleolar RNA) tham gia quá trình xử lí rRNA. Mối quan hệ giữa 5 loại RNA chính trong quá trình biểu hiện gene Các loại RNA 1. RNA thông tin (messenger RNA) - Bản sao nhất định của DNA - Đóng vai trò trung gian trong giải mã - Chiếm 2 – 5% tổng số RNA trong tế bào Các loại RNA 2. RNA vận chuyển (transfert RNA) - Vận chuyển các amino acid đến tổng hợp protein - Có ít nhất 1 loại tRNA cho 1 loại amino acid - Chứa khoảng 75 nu (25kDa) - Bộ 3 đối mã: gắn với codon trên mRNA - Trình tự CCA: nối với 1 amino acid bằng liên kết cộng hóa trị Các loại RNA 3. RNA ribosome (ribosome RNA) - Kết hợp với protein chuyên biệt tạo thành ribosome - Chiếm 80% tổng RNA tế bào - Chia thành từng loại nhờ vào hệ số lắng (S) + Eukaryote: rRNA 28S, 18S, 5,8S, 5S + Prokaryote: 23S, 16S, 5S * Ribosome =1 tiểu đơn vị nhỏ + 1 tiểu đơn vị lớn * Tiểu đơn vị = nhiều protein và rRNA có kích thước khác nhau Sự đa dạng về chức năng của RNA  5 loại RNA  rRNA, thành phần thiết yếu của ribosome  mRNA, bản sao của trình tự DNA mã hóa gen.  tRNA, mang amino acid đến ribosome  snRNA (small nuclear RNA): cắt nối tiền mRNA.  snoRNA (small nucleolar RNA) tham gia quá trình xử lí rRNA.  Phân tử RNA có thể xúc tác phản ứng hóa học trong tế bào sống.  Hầu hết RNA ở tế bào eukaryote liên kết với protein ở dạng hạt nucleoprotein (RNP). Các RNP tham gia vào các quá trình tế bào Telomerase kéo dài đầu telomere như thế nào? RNA có hoạt tính xúc tác  Đầu những năm 1980, hai phòng thí nghiệm đã độc lập chứng minh hoạt tính xúc tác của RNA.  1982 Thomas Cech và cs đã chứng minh vùng intron của phân tử rRNA kích thước lớn ở Tetrahymena thermophila có hoạt tính tự cắt nối in vitro .  1983, Sidney Altman và cs cho thấy thành phần RNA của RNase P từ E. coli có thể xử lí tiền mRNA mà không có tiểu đơn vị protein in vitro.  “Ribozyme” hay RNA enzyme là các phân tử RNA với hoạt tính xúc tác