翻譯和翻譯後修飾

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簡介

翻譯和翻譯後修飾 (PTMs) 是兩個重要的過程，在活細胞中蛋白質的產生和功能中起著至關重要的作用。翻譯是將信使 RNA (mRNA) 中編碼的遺傳資訊轉換為功能性蛋白質的過程。

PTMs 是翻譯後發生的共價修飾，影響蛋白質的結構、活性、定位和穩定性。在本文中，我們將詳細討論翻譯和翻譯後修飾，包括所涉及的步驟、PTMs 的型別及其應用。

翻譯

翻譯是一個複雜的過程，發生在真核細胞的細胞質中，涉及核糖體、mRNA 和轉移 RNA (tRNA)。

翻譯過程可分為三個步驟：起始、延伸和終止。

起始

起始是翻譯的第一步，其中小核糖體亞基與 mRNA 結合，起始 tRNA 攜帶甲硫氨酸 (Met-tRNA) 與起始密碼子 AUG 結合。然後大核糖體亞基加入，形成完整的核糖體。

延伸

延伸是翻譯的第二步，其中核糖體沿著 mRNA 移動，一次合成一個氨基酸的多肽鏈。每個氨基酸都由識別 mRNA 上密碼子的特定 tRNA 帶到核糖體。然後，氨基酸透過肽鍵連線起來，形成不斷增長的多肽鏈。

終止

終止是翻譯的最後一步，其中核糖體到達 mRNA 上的終止密碼子，新合成的多肽鏈從核糖體釋放。然後核糖體解離成兩個亞基，新合成的蛋白質摺疊成其三維結構。

翻譯後修飾

PTMs 是翻譯後發生的化學修飾，影響蛋白質的功能、穩定性和定位。PTMs 的型別很多，包括磷酸化、乙醯化、糖基化、泛素化、甲基化等。

• 磷酸化：磷酸化是在蛋白質上，通常是在絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基上新增磷酸基團。這種修飾可以影響蛋白質的活性、穩定性、定位和相互作用。

• 乙醯化：乙醯化是在賴氨酸殘基上新增乙醯基。這種修飾可以影響蛋白質的穩定性、活性以及相互作用。

• 糖基化：糖基化是在蛋白質上新增碳水化合物分子。這種修飾可以影響蛋白質的穩定性、活性以及定位。

• 泛素化：泛素化是在蛋白質上的賴氨酸殘基上新增泛素分子。這種修飾可以使蛋白質成為蛋白酶體的降解目標，或者影響其活性與定位。

• 甲基化：甲基化是在蛋白質上，通常是在賴氨酸或精氨酸殘基上新增甲基。這種修飾可以影響蛋白質的活性、穩定性以及相互作用。

應用

PTMs 在許多生物過程中發揮著至關重要的作用，包括訊號轉導、基因表達和細胞週期調控。PTMs 也在許多疾病的發病機制中發揮著重要作用，包括癌症、神經退行性疾病和代謝紊亂。

癌症

PTMs 已被證明在癌症的發生和發展中起著至關重要的作用。例如，RAS-RAF-MEK-ERK 通路中蛋白質的磷酸化會導致不受控制的細胞增殖和腫瘤生長。

神經退行性疾病

PTMs 也與阿爾茨海默病、帕金森病和亨廷頓病等神經退行性疾病的發展有關。在阿爾茨海默病中，tau 蛋白的異常磷酸化會導致神經纖維纏結的形成，這是該疾病的一個標誌。

在帕金森病中，α-突觸核蛋白的聚集被認為是由磷酸化和泛素化等 PTMs 促進的。

藥物開發

瞭解 PTMs 在疾病發病機制中的作用已導致靶向特定 PTMs 的藥物的開發。例如，抑制蛋白激酶（催化蛋白質磷酸化的酶）的藥物用於治療癌症和炎症性疾病。

抑制組蛋白脫乙醯酶（從組蛋白中去除乙醯基的酶）的藥物用於治療癌症和神經系統疾病。

常見問題

Q1. 什麼是翻譯？

A1. 翻譯是將信使 RNA (mRNA) 中編碼的遺傳資訊轉換為功能性蛋白質的過程。

Q2. 什麼是翻譯後修飾？

A2. 翻譯後修飾 (PTM) 指的是蛋白質在翻譯過程中由核糖體合成後發生的共價修飾。

Q3. PTMs 的一些常見型別有哪些？

A3. PTMs 的一些常見型別包括磷酸化、乙醯化、糖基化、泛素化和甲基化。

Q4. PTMs 如何影響蛋白質功能？

A4. PTMs 可以透過改變蛋白質的活性、穩定性、定位以及與其他分子的相互作用來影響蛋白質功能。

Q5. PTMs 在疾病中起什麼作用？

A5. PTMs 已與許多疾病的發病機制有關，包括癌症、神經退行性疾病和代謝紊亂。

Q6. 如何研究 PTMs？

A6. 可以使用多種技術來研究 PTMs，包括質譜、免疫印跡和免疫組織化學。

Q7. PTMs 可以用於治療目的嗎？

A7. 是的，已經開發出靶向特定 PTMs 的藥物來治療各種疾病。

Q8. 蛋白質摺疊在 PTMs 中的重要性是什麼？

A8. 蛋白質摺疊在 PTMs 中很重要，因為蛋白質的三維結構會影響其易受修飾的程度。

Q9. 氨基酸型別如何影響蛋白質對 PTMs 的敏感性？

A9. 氨基酸型別會影響蛋白質對 PTMs 的敏感性，因為側鏈的化學性質會影響它們的反應性。

Q10. PTMs 可以遺傳嗎？

A10. PTMs 不會遺傳，但可以透過表觀遺傳機制（例如組蛋白修飾）從一代傳遞到下一代。