終止密碼子或停止密碼子

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簡介

遺傳密碼是一套確定核苷酸三聯體（密碼子）與其指定氨基酸之間對應關係的規則。在遺傳學的語言中，終止密碼子或停止密碼子是指信使 RNA (mRNA) 中的一個核苷酸三聯體，它指示蛋白質編碼序列的結束。

終止密碼子對於蛋白質合成的正確終止至關重要，並在基因表達的調控中發揮著至關重要的作用。

什麼是終止密碼子？

• 終止密碼子，也稱為停止密碼子，是在信使 RNA (mRNA) 中的一組三個核苷酸序列，在翻譯過程中發出蛋白質合成結束的訊號。

• 遺傳密碼由 64 個密碼子組成，其中 61 個密碼子編碼特定的氨基酸，其餘三個密碼子充當終止密碼子。

• 終止密碼子不編碼任何氨基酸，而是發出蛋白質編碼序列結束的訊號。

終止密碼子對於蛋白質合成的正確終止至關重要，其識別是一個高度調控的過程。

在翻譯過程中，核糖體讀取 mRNA 密碼子並根據遺傳密碼將氨基酸組裝成多肽鏈。當核糖體到達終止密碼子時，翻譯過程結束，新合成的多肽鏈被釋放。

三個終止密碼子分別是 UAA（赭石）、UAG（琥珀）和 UGA（蛋白石）。終止密碼子的名稱源於早期的遺傳學家，他們使用不同顏色的珠子來表示不同型別的突變體。

終止密碼子的識別步驟

終止密碼子的識別是一個高度調控的過程，涉及多種因素的相互作用。以下是識別終止密碼子的步驟：

• 釋放因子：釋放因子是專門的蛋白質，識別終止密碼子並啟動蛋白質合成的終止。釋放因子 eRF1 識別所有三個終止密碼子並促進多肽鏈從核糖體上釋放。

• 核糖體停滯：一旦核糖體到達終止密碼子，它就會停滯並等待釋放因子與密碼子結合。

• 肽鏈釋放：釋放因子與終止密碼子結合並催化最後一個氨基酸與 tRNA 之間的肽鍵水解，從而將多肽鏈從核糖體上釋放。

終止密碼子的命名法

終止密碼子以如果翻譯沒有終止將被摻入的氨基酸命名。例如，UAA 被命名為“赭石”，UAG 被命名為“琥珀”，UGA 被命名為“蛋白石”。這些名稱反映了這樣一個事實，即早期的遺傳學家經常使用不同顏色的珠子來表示不同型別的突變體。

終止密碼子是如何工作的？

終止密碼子對於蛋白質合成的正確終止至關重要。以下是一些終止密碼子工作方式的示例：

UAA

這是最常見的終止密碼子，它在大多數生物體中發出蛋白質合成結束的訊號。例如，人類胰島素基因包含一個 UAA 密碼子，該密碼子標誌著蛋白質編碼序列的結束。

UAG

這種終止密碼子不如 UAA 常見，但仍然經常使用。例如，在人類線粒體基因組中，ATPase 6 蛋白的基因以 UAG 密碼子結尾。

UGA

這是最不常見的終止密碼子，僅在少數基因中使用。例如，人類硒蛋白 P 的基因以 UGA 密碼子結尾，但在這種情況下，UGA 密碼子並不表示蛋白質合成結束。相反，它編碼氨基酸硒代半胱氨酸，該氨基酸透過繞過終止密碼子的特殊機制摻入。

終止密碼子的突變

終止密碼子的突變可能對基因表達和蛋白質合成產生嚴重後果。以下是一些不同型別終止密碼子突變的示例：

無義突變

這種型別的突變在蛋白質編碼序列內產生一個新的終止密碼子，導致翻譯過早終止。例如，在囊性纖維化中，CFTR 基因的突變產生了一個過早的終止密碼子，導致合成一個截短的非功能性蛋白質。

通讀突變

這種型別的突變抑制終止密碼子並允許翻譯在正常終點之外繼續。例如，在某些杜氏肌營養不良症病例中，肌營養不良蛋白基因的突變可能導致終止密碼子的通讀，產生一個稍長但仍然具有功能的蛋白質。

結論

總之，終止密碼子是遺傳密碼的一個關鍵組成部分，它發出蛋白質合成終止的訊號。終止密碼子的識別是一個高度調控的過程，涉及多種因素的相互作用。

終止密碼子的突變可能對基因表達和蛋白質合成產生嚴重後果，不同型別的突變可能導致翻譯過早終止或通讀。

瞭解終止密碼子的作用和調控對於全面瞭解遺傳密碼及其對生物過程的影響至關重要。