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要知道什麼是終止密碼子
就要先了解甚麼是密碼子~
要了解密碼子
就要知道DNA與蛋白質的關係
所謂要知山下路，須問去來人~
所以我們就從事情的源頭講起吧!!

來講講--DNA與蛋白質的關係—圖A

DNA必須透過轉錄 (Transcription)→訊息RNA (mRNA)
再由訊息RNA (mRNA)轉譯→蛋白質 (Protein)。
上述這個過程又叫做中心法則 (Central dogma)。

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圖A. DNA與蛋白質的關係

圖A中寫的遺傳密碼 (Genetic code)就是由密碼子組成的~
所以~~密碼子 (Codon)又叫做遺傳密碼
而密碼子就是將DNA或mRNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉譯為蛋白質的氨基酸序列，以用於蛋白質合成 (圖B)。

 

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圖B. 密碼子

密碼子個別有其對應的胺基酸，如圖C及D，各別為英文跟中文比對版本!!

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圖C. 密碼子英文對照版

 

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圖D. 密碼子中文對照版

有了”密碼子”這個概念後!!

我們已經知道一段DNA序列被轉錄在mRNA上 (圖E)，

會形成一連串的密碼子 (圖F)。

 

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圖E. DNA轉錄成mRNA

 

 

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圖F. mRNA-密碼子

 

接著一連串帶著密碼子的mRNA如何搖身一變成蛋白質呢?

 

除了 mRNA之外

還需天外飛來rRNA及tRNA來幫助提供場所解讀密碼子才可轉譯成胺基酸。

 tRNA: 攜帶一個胺基酸及一組反密碼子 (圖G)。

 rRNA: 提供場所進行轉譯 (圖H)。

 

 

在rRNA內，當tRNA攜帶的反密碼子辨識mRNA上的密碼子，

就會使胺基酸從tRNA上掉下來，胺基酸形成一串胺基酸鏈，

所以逐次以”三個核苷酸”為一組的密碼子讀序列的過程，就叫做序列讀框 (Reading frame) (圖I)。

 

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圖G. tRNA功能

 

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圖H. rRNA場所

 

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圖I. DNA轉譯過程

 

那麼DNA轉錄出的mRNA那麼長，怎麼知道轉譯過程要到甚麼時候停止呢?

 

那就是”終止密碼子”!!!

在遺傳密碼中，終止密碼子是mRNA上的一個三聯體核苷酸序列，代表轉譯的終止。

 

在圖C及D中，可以看到有3組終止密碼子 (Stop condon)，

當讀序過程遇到終止密碼子時，則會停止轉譯，

而產生胺基酸序列，進行摺疊和修飾後，轉變成具有功能的蛋白質，以執行生理功能。

 

那假設Stop codon發生突變呢? 會怎麼樣?

一種是提早結束，也就是可能發生基因突變，

使原本的胺基酸轉變成Stop codon而提早轉譯結束，導致蛋白質不完整，無法執行功能。

 

另一種是晚點結束，就是說原本是Stop codon的發生突變，變成其他胺基酸

繼續進行轉譯，直到遇到下一個Stop codon才停止~~

 

在製造蛋白質的過程中，多一點少一點都不行，

都會導致蛋白質的功能異常，最終造成疾病!!

例如: 先天性腎上腺增生 (Congenital adrenal hyperplasia)、癌症或杜興氏肌營養不良 (Duchenne muscular dystrophy)等~

 

 

那都知道甚麼時候結束!!

沒有開始何來結束?

甚麼時候開始轉譯呢?

有終止密碼子，那當然就有”起始密碼子”囉!! (圖C及D)

意思就是辨識到後，就可以啟動轉譯過程!!

 

假設序列讀框 (Reading frame)讀錯呢? 會發生什麼事?

這種情況叫做Frameshift mutation，分子生物學上叫架構轉移突變或移碼突變。

通常造成這種情況都是因為DNA突變的原因!!

所以

當產生Frameshift mutation時，通常都會導致疾病的產生

例如: BRCA1基因就常發生Frameshift mutation，而導致乳癌或卵巢癌!!

 

舉例是以DNA兩個鹼基插入(insertion)形成框移，導致突變~
 

原始序列：

DNA  【5'AGC TAC ATT3'】

↓

mRNA【5'AGC UAC AUU3'】

↓

tRNA 【5'AAU GUA GCU3'】

↓

 胺基酸序列【N"－Ser－Asn－Ile－C"】 


突變：多插入"GC"

DNA【5'AGC TCG ACA TT3'】

↓

mRNA【5'AGC UCG ACA UU3'】

↓

tRNA【5'AAU GUC GAG CU3'】

↓

 胺基酸序列【N"－Ser－Pro－Thr－C"】 

 

 

所以當DNA發生突變時，如插入、缺失及重複都會造成移碼突變改變了DNA序列的編碼，同時也是改變了胺基酸序列，產生的蛋白質經常是不具功能的。

 

總結

中心法則是DNA轉錄成mRNA再轉譯成胺基酸

密碼子是將DNA或mRNA序列以三個核苷酸為一組

起始密碼子是啟動轉譯過程的密碼子

終止密碼子是終止轉譯過程的密碼子

Frameshift mutation是因DNA突變，而改變序列讀框 (Reading frame)，產生的蛋白質經常是不具正常功能的。

 

 

參考資料:

  1. 基因突變會對蛋白質產生甚麼樣的影響?
  2. TP53 (基因)跟p53 (蛋白質)到底有什麼不同?
  3. https://www.slideshare.net/neurorule/7-1-4364796

 

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