翻译是从信使 RNA (mRNA) 携带的遗传信息合成蛋白质的过程。转录后,它构成了基因表达的最后一步。这个过程由核糖体、蛋白质复合物和专门的 RNA 分子进行。核糖体、转移 RNA (tRNA) 和其他蛋白质产生一条氨基酸链,即多肽,作为翻译的最终产物。
翻译是生命的基石
蛋白质被称为生命的基石,因为它们构成了所有生物体的绝大多数——从肌肉纤维到头上的头发再到免疫系统的组成部分——而这些蛋白质中的每一种的蓝图都是由每个细胞的 DNA 中发现的基因编码的。生物学的中心教条规定,遗传信息通过转录和翻译过程转化为功能性蛋白质。
平移发生在细胞核外
真核生物有一个膜结合的细胞核,其中 mRNA 是从 DNA 转录而来的。转录后,mRNA 从细胞核中穿梭出来,翻译成氨基酸链(一种多肽),最终转化为一种功能性蛋白质。这可以发生在细胞质或粗面内质网中,在那里多肽被进一步修饰。相比之下,原核生物没有核区室,因此原核生物的翻译发生在细胞质中,而 mRNA 仍在转录。
mRNA 中的密码子序列决定了多肽序列
mRNA 中的每个密码子对应于细胞保持储存的 20 个氨基酸中的一个,以及不编码氨基酸的终止密码子。另一个 RNA 分子,转移 RNA (tRNA),负责在翻译过程中根据密码子序列向核糖体提供正确的氨基酸。在 tRNA 分子的一端,称为氨酰基-tRNA 合成酶的酶将特定氨基酸共价连接到附着位点,而位于 tRNA 另一端的反密码子序列确保将正确的氨基酸递送到核糖体。一些 tRNA 分子能够与多个密码子序列结合,从而实现称为摆动效应的编码多功能性。这是因为与前两个核苷酸相比,tRNA 分子对 mRNA 密码子序列中第三个核苷酸的结合特异性较低。
一些遗传性疾病源于翻译缺陷
翻译是一个复杂的过程,取决于多种细胞成分。影响这种多样化工具包任何部分的突变都可能导致疾病。例如,铁贮积病高铁蛋白血症,也称为白内障综合征,是由 mRNA 的 5' 非翻译区突变引起的,该区域对于募集翻译起始蛋白很重要。这些突变导致铁蛋白铁蛋白的翻译率异常高,导致其在受影响患者的血液和组织中积聚。结果,眼睛的晶状体变得浑浊。其他疾病与编码 tRNA 和核糖体亚基的基因突变有关。例如,骨髓疾病 Diamond-Blackfan 贫血源于 RPS19 基因突变,RPS19 基因是小核糖体亚基的一个组成部分。
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