Language
Country/Area
No result found
Hành trình kỳ thú từ gen đến protein: Bạn có biết bí mật đằng sau nó không?
Trong thế giới vi mô của sự sống, mối quan hệ giữa gen và protein dường như là một hành trình tuyệt vời. Gen, là đơn vị cơ bản của di truyền, quyết định sự phát triển và chức năng của sinh vật, trong khi protein là dạng biểu hiện cụ thể của các gen này. Cách thức thông tin di truyền trong DNA được chuyển đổi thành các protein mạnh mẽ ẩn chứa nhiều bí ẩn khoa học và quá trình tuyệt vời.
Sản phẩm gen là chất sinh hóa, có thể là RNA hoặc protein, được tạo ra bởi biểu hiện gen.
Gen được định nghĩa là "một đơn vị di truyền của DNA cần thiết cho việc sản xuất ra một sản phẩm có chức năng". Mỗi gen đều trải qua quá trình phiên mã và dịch mã để cuối cùng tạo thành sản phẩm có thể hoạt động trong tế bào. Một trong những sản phẩm đó là RNA. Nhiều người có thể không biết rằng nhiều phân tử RNA không mã hóa protein, nhưng chúng cũng rất cần thiết cho chức năng của tế bào. Theo phân loại, chức năng của RNA bao gồm hỗ trợ tổng hợp protein, xúc tác phản ứng và điều chỉnh nhiều quá trình khác nhau.
Trong hành trình này, các RNA chức năng như RNA thông tin (mRNA), RNA vận chuyển (tRNA) và RNA ribosome (rRNA) đều đóng vai trò quan trọng. MRA mang thông tin hướng dẫn tổng hợp protein, tRNA giúp thêm các axit amin chính xác vào chuỗi polypeptide và rRNA là thành phần chính của ribosome và có trách nhiệm hướng dẫn quá trình tổng hợp protein.
Ngoài ra, còn có một số RNA chức năng, chẳng hạn như microRNA (miRNA), tham gia vào quá trình điều hòa bằng cách ức chế quá trình dịch mã.
Các phân tử miRNA này ngăn chặn quá trình dịch mã bằng cách liên kết với các trình tự mRNA mục tiêu bổ sung. RNA can thiệp ngắn (siRNA) đóng vai trò điều hòa tiêu cực trong việc điều hòa biểu hiện gen. Chúng liên kết với trình tự DNA mục tiêu thông qua phức hợp im lặng do RNA gây ra (RISC) để ngăn chặn phiên mã của mRNA cụ thể.
Sản phẩm proteinSau khi RNA được phiên mã, giai đoạn tiếp theo là dịch mã, đây là quá trình hình thành protein. Tóm lại, cấu trúc của protein bao gồm bốn thành phần: cấu trúc bậc một, cấu trúc bậc hai, cấu trúc bậc ba và cấu trúc bậc bốn. Trình tự tuyến tính của các axit amin được gọi là cấu trúc bậc một, và tác dụng của liên kết hydro khiến các axit amin trong cấu trúc bậc một hình thành nên xoắn α hoặc nếp gấp β ổn định, đây chính là sự hình thành nên cấu trúc bậc hai. Cấu trúc bậc ba được hình thành bởi sự kết hợp của cấu trúc bậc một và bậc hai, trong khi cấu trúc bậc bốn liên quan đến sự gấp lại của nhiều chuỗi polypeptide.
Protein có nhiều chức năng trong tế bào và những chức năng này có thể thay đổi tùy thuộc vào loại polypeptide mà chúng tương tác và môi trường tế bào.
Protein có nhiều chức năng khác nhau, từ chaperone giúp ổn định protein mới tổng hợp cho đến enzyme hoạt động như chất xúc tác, và thậm chí vận chuyển bên trong tế bào, đây là những vai trò chính của protein. Ví dụ, protein màng tương tác với màng tế bào theo cấu trúc của chúng, cho phép các chất đi vào và ra khỏi tế bào, hỗ trợ hình dạng của tế bào hoặc hỗ trợ các chức năng điều hòa nội tiết. Yếu tố phiên mã là protein quan trọng giúp phiên mã RNA và điều chỉnh biểu hiện gen bằng cách liên kết với DNA.
Sự tiến hóa của mã di truyền
Nhìn lại lịch sử, vào năm 1941, nghiên cứu của nhà di truyền học người Mỹ George Bede và nhà hóa sinh Edward Tatum đã chỉ ra rằng gen kiểm soát các phản ứng sinh hóa cụ thể. Đề xuất về "giả thuyết một gen, một enzyme" đã đặt nền tảng lý thuyết cho sự tương tác giữa gen và protein. Mặc dù niềm tin ban đầu vào giả thuyết này bị thách thức khi nghiên cứu tiến triển, nhưng đến đầu những năm 1960, trình tự axit amin được xác định bởi trình tự bazơ của DNA đã nhận được sự hỗ trợ rộng rãi từ các thử nghiệm.
Theo thí nghiệm do Crick và cộng sự thực hiện năm 1961, mã hóa của mỗi axit amin trong protein được xác định bởi trình tự ba bazơ trong DNA, cụ thể là codon.
Những nghiên cứu này dần dần tiết lộ cách gen được chuyển đổi từ RNA thành protein và làm rõ hơn mã cụ thể cho từng loại axit amin. Những khám phá này không chỉ làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về di truyền học mà còn đặt nền tảng cho ngành sinh học phân tử sau này.
Khi việc khám phá gen và protein ngày càng sâu rộng, sự hiểu biết của con người về bản chất sự sống ngày càng trở nên tinh vi và sâu sắc hơn. Trong quá trình khám phá như vậy, khám phá những bí mật của các quá trình sinh học này, nhân loại có bao nhiêu tiềm năng để phát triển trong tương lai?
