1

2

Translation การแปลรหั�สพั�นธุ กรรมในการส�งเคราะหั�proteins (polypeptides) ซึ่��ง

เป�นผลผล�ตของ genes และเป�นข��นตอนส ดท้"ายของการไหัลของข"อม%ล

พั�นธุ กรรม (Central Dogma) หัร&อ การแสดงออกของพั�นธุ กรรม (Gene expression) อ'กระด�บหัน��ง

3

Transcription & Translation หัร&อ

Gene Expression ในProkaryote และ Eukaryote

4

ค)าส��ง หัร&อ ข"อม%ล (Information/code) ของ gene จาก DNA ถู%กถูอด (Transcription)

ใหั"ไปอย%,ใน RNAs (mRNA, tRNA, rRNA) mRNA ม' information ท้'เป�นค)าส��งซึ่��งเป�น

รหั�ส (codons) ท้'�จะถู%ก แปลใหั"เป�นpolypeptide (protein)

tRNA ม' anticodon แปลรหั�ส โดยน)า amino acids ต,อก�นใหั"เป�น polypeptide ตามรหั�ส

ของ mRNA rRNA ร,วมก�บ protein เป�นโรงงานRibosome / สถูานท้'�ส�งเคราะหั� proteins ของเซึ่ลล�

5

ความเชื่&�อมต,อ

ของGene

Expre ssion

ท้��ง 2 ระด�บ

6

1. Messenger RNA (mRNA)

บร�เวณและว�ธุ'ท้'�ใชื่"ในการเร��มต"นtranslation

แตกต,างก�นระหัว,างPorkaryote ใชื่"บร�เวณ Leader ในการ

เร��มต"น Eukaryote ใชื่" 5’ cap ในการเร��มต"น

Coding region เป�นรหั�สค)าส��งจาก DNA ในร%ปของ Codons เหัม&อนก�น

Start และ Stop codons เหัม&อน แต,ต,าง ก�นท้'� factors ท้'เก'�ยวข"อง

7

mRNA ของEukaryote

8

Initiator ของ mRNA ในProkaryotic cells

ล)าด�บเฉพัาะท้'�ปลาย 5’ เร'ยกว,า Shine-Dalgarno sequence เป�น ribosomal binding site ส)าหัร�บ30S ribosome

9

Initiator ของ mRNA ในEukaryotic cells

ม' Cap เป�นbinding site ของ40S subunit

แล"ว จะ scan เพั&�อใหั" 18S rRNA ไปจ�บท้'� Start codon โดยต"อง ม' Cap-

binding protein หัร&อ 3eIF และ

eIF4C จ�บก�บribosome ก,อน

10

Genetic CodeCodons

Code บน mRNA เร'ยกว,า Codon 1 codon ประกอบด"วย 3 base แปล

เป�น 1 amino acid 1 Code ม' 3 bases (triplet code) จาก 4 bases

codes ท้��งหัมด = (4)3

= 64 codons

11

การถูอดและการแปล Codons

12

Condon ตลอด structural gene ท้'� code ใหั" polypeptide เร'ยกว,า Reading frame

ใน 64 codons 1 start codon ส)าหัร�บการเร��มต"นtranslation ค&อ AUG และ AUG ย�งเป�น

code ปกต�ของ Methionine ในpolypeptide

3 top codons ส)าหัร�บหัย ด translation ค&อ

(1) UAA = Ochre codon(2) UAG = Amber codon(3) UGA = Opal codon

60 codons ส)าหัร�บ amino acids อ'ก19 ต�ว

13

14

2. Transfer RNA (tRNA)

tRNA เป�นเส"นเด'�ยว ม' secondary structure เป�นร%ป boot / cloverleaf หัร&อ 3 stem

loops D arm, Anticodon arm และ T arm

Anticodon arm ม' Anticodon ส)าหัร�บ จ�บก�บ Codon ของ mRNA

ปลาย 3’ เป�นท้'�ย�ดของ amino acid

15

Secondary

structure ของtRNA

16

tRNA เป�น translator หัร&อadaptor จ�บ amino acid เข"าไป

ส�งเคราะหั�เป�น protein ตามค)าส��ง ของ mRNA ใน ribosome

tRNA จ�บก�บ amino acid ด"วย 2 ข��นตอน

17

tRNA ต�วเร��มต"น ของ Prokaryote ค&อ methionyl-tRNAf

Met หัร&อย,อ tRNAfMet

การม' formyl group เป�นการป2องก�นไม, เก�ด peptide bond ระหัว,าง amino

group ก�บ carboxyl group ท้'�ปลาย 2 ปลายของ polypeptide

18

tRNA ต�วเร��มต"น ของ Eukaryote

ค&อ methionyl-tRNAiMet หัร&อย,อ

tRNAiMet

tRNA ท้'�น)า methionine ท้��วไปใน polypeptide

ใชื่"ส�ญญล�กษณ� tRNAmMet เป�น

methionyl-tRNAmMet น)า methionine

เข"าใน polypeptide ท้'�ใดก5ได" ท้'�ไม,ใชื่, ต�วเร��มต"นของ

สาย polypeptide

19

การจ�บก�นระหัว,าง Codon ก�บAnticodon

tRNAs decode ค)าส��งใน mRNA โดยการ จ�บค%,ของ base ระหัว,าง

complementary bases ระหัว,างtRNA และ mRNA

Francis Crick (1966) พับว,า 2 bases แรกของ anticodon ท้)าcomplement ปกต�ก�บ codon

base ต� วท้'� 3 ของ anticodon อาจจ�บ non-complementary

base ก�บ codon

20

ท้)าใหั" tRNA 1 ต�วซึ่��งน)า amino acid ชื่น�ดเด'ยว

สามารถู จ�บก�บ หัลาย codons

ได" เร'ยกว,าWobble Effect

60 codons จ�ง พัอด'ก�บ อ'ก19

amino acids

21

3. Ribosome

22

rRNAs ใน Ribosomes

Prokaryote: 70S ribosome

30S subunit : 16S rRNA

50Ssssssss s

23 & 5S S rRNAs s ssssssss ssss =

หัน,วยการตก ตะกอน

Eukaryote: 80S ribosome

40S subunit : 18S rRNA

60S subunit : 2 8 , 5 .8 ,S S

ssss& 5 s

23

Ribosome ท้��ง 2 subunit ม'ขนาดความ กว"างครอบคล ม 3 codons หัร&อ 3 sites

A site หัร&อ Aminoacyl site ส)าหัร�บ-aminoacyl tRNA

P site หัร&อ Peptidyl site ส)าหัร�บtRNA ท้'ม' peptide

E site หัร&อ Exit site ส)าหัร�บ free tRNA

ท้'�ว,างเปล,า พัร"อมท้'�จะออกจาก ribosome

24

25

Mechanism of Translation

1. Initiation2. Elongation

3. Termination

26

1. Initiation of Translation ข��นตอนหัล�ก

1. Initiation factor (IF) จ�บก�บsmall subunit ของribosome

2. Small subunit ribosome-IF จ�บก�บ mRNA

3. First aminoacyl- tRNA เข"ามาในribosome ท้'� Psite ซึ่��งตรงก�บ AUG

4. Large subunit ribosome, IF, และ GTP จ�บก�บ small subunit

ribosome complex 5. GTP --> GDP และ IF หัล ดออก -- >

initiation สมบ%รณ�

27

Initiationprocess

Proakryote

30S subunit ribosome จ�บ

ก�บ IF-3 และmRNA

methionyl-tRNAf

Met จ�บก�บIF-2 แล"วเข"าไปในribosome ท้'� P site

28

2. Elongation of Translation

ข��นตอนพั&�นฐานใน prokaryote และ eukaryote เหัม&อนก�น

1. Aminoacyl-tRNA หัน,วยต,อมา เข"าจ�บท้'� A site ของ ribosome

2. tRNA ท้'� P site ย"าย (transfer) polypeptide chain มาต,อก�บ amino acid ของtRNA ท้'� A site ด"วย peptide bond

29

การต,อ amino acids

Amino acid

Dipeptide

Polypeptide

30

3. Ribosome เคล&�อนท้'�(translocate) 1 codon บน mRNA

ซึ่��งเป�น A site ใหัม,4. A site เก,าเปล'�ยนเป�น P site ใหัม, และ P site เก,าเปล'�ยนเป�น E site 5. Free tRNA ว,าง ( ไม,ม' amino

acid) ท้'� E site เคล&�อนออกจากribosome

31

Elongatio n of trans

lation Elongatio

n factors ค&อ

EF-Ts, EF-Tu

(eEF1), GTP และ EF-G

(eEF2)

32

3. Termination ofTranslation

ต"องการ Stop codon 1 ใน 3 ต�วใดต�วหัน��ง Release factors (RFs) ซึ่��งจ)าและจ�บก�บ

stop codons ได" ไม,ม' tRNA ใดจ)า stop codons ได"

33

เม&�อ elongation ไปถู�ง stop codon ใด ๆ ของ1 ใน 3 stop codons เข"ามาใน A site

Release factors (RFs) เข"าไปจ�บก�บstop codon

RFs ไปเปล'�ยน peptidyl transferase ใหั" ใส, H2O เข"าท้'� carboxyl end ของ

polypeptide s ssssssssss หัล ดออกจาก tRNA ซึ่��งอย%,ท้'�

P site free tRNA เคล&�อนมาท้'� E site ออกจาก

ribosome --> หัย ด translation

34

Termination in Prokaryote ม' 2 RFs ค&อ

RF-1 จ�บUAA และUAGRF-2 จ�บ

UAA และ UGA

Eukaryote ม' RF

เด'ยว

35

Polyrisome: ใน prokaryotic cells

ใน prokaryotic cells Translation โดย หัลาย ribosome พัร"อมก�นบน

mRNA เด'ยว ไม,ม' initiation บน mRNA ส)าหัร�บ ribosome ท้'�เข"า

มาใหัม, Translation รอบต,อไป โดย ribosome ชื่ ด ใหัม, เก�ด

ข��นได"เลย ภายหัล�งหัลาย cycles ของ Translation จะเหั5น

ribosomes หัลายหัน,วย polyribosome อย%,บนmRNA และแต,ละหัน,วยม'สาย polypeptide

36

Polyribosome

37