翻譯機制及其臨床意義

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引言

翻譯是將信使RNA (mRNA) 中包含的遺傳資訊解碼以產生蛋白質的過程。翻譯過程是一種複雜的機制，發生在每個活細胞中，對生物體的正常運作至關重要。

它是分子生物學中心法則中的一個關鍵步驟，該法則指出DNA中包含的資訊被轉錄成mRNA，然後翻譯成蛋白質。

什麼是翻譯機制？

翻譯機制是將mRNA序列解碼成特定氨基酸序列的過程，最終導致蛋白質的產生。這種機制包括幾個階段，包括起始、延伸和終止。

起始是核糖體識別mRNA上的起始密碼子(AUG)並與其結合的過程。

延伸是核糖體讀取mRNA上的密碼子並將相應的氨基酸新增到不斷增長的蛋白質鏈中的過程。終止是核糖體識別mRNA上的終止密碼子(UAA、UAG或UGA)並釋放完成的蛋白質的過程。

它是如何工作的？

翻譯過程如下：

• 當核糖體識別mRNA上的起始密碼子(AUG)時，翻譯開始。

• 然後，核糖體與mRNA結合並啟動延伸過程。

• 在延伸過程中，核糖體讀取mRNA上的密碼子並將相應的氨基酸新增到不斷增長的蛋白質鏈中。

• 核糖體沿著mRNA移動，讀取每個密碼子並新增相應的氨基酸，直到它到達終止密碼子(UAA、UAG或UGA)。

• 然後，核糖體釋放完成的蛋白質。

例如，讓我們考慮mRNA序列AUGUUUCAG。

• 起始密碼子AUG指示核糖體開始翻譯。

• 核糖體讀取第一個密碼子(UUU)並將相應的氨基酸(苯丙氨酸)新增到不斷增長的蛋白質鏈中。

• 然後，核糖體讀取第二個密碼子(CAG)並將相應的氨基酸(谷氨醯胺)新增到不斷增長的蛋白質鏈中。

• 這個過程持續進行，直到核糖體到達終止密碼子(UAG)，並釋放完成的蛋白質。

有哪些不同型別的翻譯機制？

有兩種型別的翻譯機制：原核生物翻譯和真核生物翻譯。

• 原核生物翻譯發生在原核細胞中，例如細菌。

• 真核生物翻譯發生在真核細胞中，例如植物和動物細胞。

原核生物翻譯在幾個方面與真核生物翻譯不同。

• 在原核細胞中，轉錄和翻譯同時發生，而在真核細胞中，轉錄和翻譯被核膜分開。

• 原核mRNA缺乏內含子，而真核mRNA包含必須在翻譯發生之前剪接掉的內含子。

• 原核核糖體比真核核糖體更小更簡單。

臨床意義是什麼？

翻譯具有重要的臨床意義，其失調與多種疾病有關。以下是一些例子：

遺傳疾病

許多遺傳疾病是由影響翻譯的突變引起的。例如，編碼參與氯離子轉運的蛋白質的CFTR基因的突變可導致囊性纖維化。

癌症

翻譯的失調與癌症有關。一些癌細胞表現出更高的翻譯速率，這使得它們能夠比正常細胞更快地合成蛋白質。

抗生素

許多抗生素靶向細菌翻譯機制。例如，四環素類藥物與細菌核糖體結合並阻止延伸，有效地阻止翻譯並殺死細菌。

治療方法

翻譯是治療干預的潛在目標。例如，反義寡核苷酸(ASO)可用於靶向特異性mRNA序列並抑制翻譯。這種方法已被用於治療脊髓性肌萎縮症等疾病，這是一種由SMN1基因突變引起的遺傳疾病。

總之，翻譯機制是發生在每個活細胞中的一個基本過程，對生物體的正常運作至關重要。翻譯的失調可導致各種疾病，突出了這一過程的臨床意義。因此，瞭解翻譯機制對於開發這些疾病的有效療法至關重要。

常見問題

Q1. 翻譯與轉錄有何不同？

A1. 轉錄是將DNA中包含的遺傳資訊複製到mRNA中的過程。翻譯是將mRNA序列解碼成蛋白質的過程。

Q2. 核糖體在翻譯中的作用是什麼？

A2. 核糖體是執行翻譯過程的分子機器。它讀取mRNA上的密碼子並將相應的氨基酸新增到不斷增長的蛋白質鏈中。

Q3. 什麼是遺傳密碼？

A3. 遺傳密碼是一套規則，透過這套規則，DNA和RNA中的核苷酸序列被翻譯成蛋白質中的氨基酸序列。

Q4. 翻譯失調會導致哪些疾病？

A4. 例如囊性纖維化、癌症和脊髓性肌萎縮症。