轉譯

轉譯（英語：Translation），是蛋白質生物合成（基因表現中的一部分，基因表現還包括轉錄）過程中的第一步。轉譯是根據遺傳密碼的中心法則，將成熟的mRNA分子（由DNA透過轉錄而生成）中「鹼基的排列順序」（核苷酸序列）解碼，並生成對應的特定胺基酸序列的過程。但也有許多轉錄生成的RNA，如tRNA、rRNA和小核RNA等並不被轉譯為胺基酸序列。

轉譯的過程大致可分作三個階段：起始、延長、終止。轉譯主要在細胞質內的核糖體中進行，胺基酸分子透過轉運RNA被帶到核醣體上。生成的多肽鏈（即胺基酸鏈）需要透過正確摺疊形成蛋白質，許多蛋白質在轉譯結束後還需要進行轉譯後修飾才能具有真正的生物學活性。

在原核生物的蛋白質合成中，通常可以使用某些抗生素（如茴香素、放線菌酮、氯黴素、四環黴素）來抑制或阻斷轉譯的進行；其基本原理是競爭性抑制作用或是共價結合而佔據了核糖體的活性位點。由於原核生物的核糖體結構與真核生物中的不同，這些抗生素可以特異性消滅感染真核宿主的原核生物而不會對宿主造成影響。

分子機制

mRNA的遺傳資訊是來自於DNA，經由核糖體被各種tRNA所識別。tRNA可以識別mRNA上以三個核苷酸為代碼的密碼子，與它們相配的tRNA上的三個核苷酸被稱為反密碼子。帶有特定反密碼子的tRNA攜帶特定的胺基酸。因此透過轉譯機制，mRNA上的密碼子就可以被「翻譯」為對應的胺基酸。

胺基酸在參入到多肽鏈之前必須被活化，而氨醯tRNA是它的活化形式^[1]。胺醯tRNA合成酶是催化胺基酸α-羧基與tRNA3'-羥基偶聯ATP水解而發生酯化反應結合在一起，從而活化胺基酸的酶。每活化1M的胺基酸，產生1M焦磷酸，等效於消耗2M的ATP。

原核轉譯

原核生物沒有細胞核，因此它們的mRNA在轉錄的同時就可以被轉譯。假如在轉譯時有多個核糖體同時工作的話，那麼蛋白質的組成部分可以比較快地建成和連接到一起。

起始

轉譯開始時，核糖體的一個小單位與mRNA的起始密碼子結合，而細胞中的胺基酸被活化，和tRNA結合，而tRNA將胺基酸帶至核糖體。mRNA的起始密碼子標誌著mRNA上蛋白質的資訊的開始位置。一般起始密碼子的順序是AUG，不過在原核生物中有不少其它的碼。細菌的蛋白質以一個改變了的N-甲醯甲硫胺酸（f-Met）開始。在甲醯甲硫胺醯中，胺基被一個甲醯代替而形成了一個醯胺，這個改變使得這個碼無法與一個胺基酸相結合，但這不是問題，因為這個碼標誌著一個蛋白質的開始。在原核細胞中mRNA與核糖體的結合由一個被稱為夏因-達爾加諾序列的基組導入，這個序列一般位於開始位置前8到13個核苷酸的地方。

延長

一個活化的tRNA進入核糖體的A位，tRNA上的反密碼子和mRNA上的密碼子進行互補鹼基配對，DNA上的胸腺嘧啶(T)和mRNA上的腺嘌呤(A)配對;DNA上的腺嘌呤(A)和mRNA上的尿嘧啶(U)配對;而胞嘧啶(C)和鳥嘌呤(G)互相配對。DNA上的編碼胺基酸。肽醯轉移酶在鄰近的胺基酸間建立一個肽鍵，此後在P位上的胺基酸離開它的tRNA與A位上的tRNA結合，核糖體則相對於mRNA向前滑動，原來在A位上的tRNA移動到P位上，原來在P位上的空的tRNA移動到E位上，然後在下一個tRNA進入A位之前被釋放，將胺基酸遂一加上。這個過程被稱為易位。

終止

以上的過程不斷重複直到核糖體遇到三個終止密碼子之一，轉譯過程終止。相鄰的胺基酸在編碼後以肽鍵連接，產生多肽，多個多肽再透過氫鍵，離子鍵等弱鍵摺曲，形成有三維構象的蛋白質。同時蛋白質不再延長，一種模仿tRNA的蛋白質進入核糖體的A位將合成的蛋白質從核糖體內釋放出來。

真核轉譯

在真核細胞中轉錄是在細胞核中進行的，然後mRNA被運輸到細胞質進行轉譯。在運輸過程中mRNA受到特別的結構的保護（五端帽與三端尾）。但需要注意的是，在真核細胞中粒線體和葉綠體中的轉錄與轉譯行為都與原核生物類似（參見內共生理論）。

起始

在真核細胞中核糖體與mRNA中的起始密碼子結合，在真核生物和古細菌中起始密碼子的碼與甲硫胺酸的碼相同，與甲硫胺酸相連的tRNA是核糖體的一個組成部分。

延長和終止的過程與原核細胞相似。

手動轉譯

生物學家和化學家用手或電腦來模擬轉譯過程來理解一個基因所編碼的蛋白質的結構。

首先要從DNA導出RNA：

DNA -> RNA
 A  ->  U
 T  ->  A
 G  ->  C
 C  ->  G

然後將每三個RNA碼組合為一個密碼子，最後察看表格將每個密碼子轉化為胺基酸。

這是蛋白質的胺基酸順序。按照蛋白質內親水和疏水部分的排列可以對蛋白質摺疊方式作出一些推斷。但要完全預測一個蛋白質的形狀是相當不容易的。

延伸閱讀

Champe, Pamela C; Harvey, Richard A; Ferrier, Denise R. Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry 3rd. Hagerstwon, MD: Lippincott Williams & Wilkins. 2004. ISBN 0-7817-2265-9.
Cox, Michael; Nelson, David R.; Lehninger, Albert L. Lehninger principles of biochemistry 4th. San Francisco...: W.H. Freeman. 2005. ISBN 0-7167-4339-6.
Malys N, McCarthy JE. Translation initiation: variations in the mechanism can be anticipated. Cellular and Molecular Life Sciences. 2010, 68 (6): 991–1003. PMID 21076851. doi:10.1007/s00018-010-0588-z.

參見

參考資料

^ 《分子生物學（第二版）》P341，楊榮武著

外部連結

Virtual Cell Animation Collection: Introducing Translation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Translate tool (from DNA or RNA sequence) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[1] 《分子生物學（第二版）》P341，楊榮武著

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