Chương 4
Chép gene ra một bản RNA — nghe giống sao chép DNA ở chương trước, nhưng có một khác biệt then chốt. Và quan trọng hơn: tế bào quyết định gene nào được chép, khi nào — đó mới là nơi sự sống thể hiện sự tinh tế.
Nhiều đối chiếu Prokaryote ↔ Eukaryote — đề hay hỏi vào đó. Operon bạn đã gặp ở Di truyền/Gene A–Z; ở đây ta nhìn kỹ hơn phần máy móc, nhưng vẫn giữ mạch dễ hiểu.
Phiên mã là tạo một bản RNA từ khuôn DNA, do enzyme RNA polymerase làm. Nghe quen, nhưng hãy để ý ba điểm — trong đó có một điểm phân biệt rất hay hỏi:
Phiên mã diễn ra qua ba giai đoạn: khởi đầu → kéo dài → kết thúc. Và điều đáng nhớ: trọng tâm điều hòa nằm ở bước khởi đầu — quyết định “có bắt đầu chép hay không” là cách kiểm soát hiệu quả nhất, vì khỏi tốn công làm ra RNA rồi mới bỏ.
Sao chép DNA cần mồi RNA để khởi đầu (DNA polymerase không tự bắt đầu được); còn phiên mã không cần mồi (RNA polymerase tự khởi đầu). Ngoài ra phiên mã chỉ dùng một sợi làm khuôn và tạo RNA (dùng U thay T).
RNA polymerase của vi khuẩn là một cỗ máy lớn gồm phần lõi (lo việc kéo dài RNA) cộng một tiểu phần đặc biệt tên sigma (σ). Vai trò của sigma rất hay: nó giúp enzyme nhận đúng promoter để khởi đầu phiên mã đúng chỗ, rồi tách ra. Nói cách khác, sigma là “người chỉ đường đến vạch xuất phát”.
Promoter của vi khuẩn có hai “mốc” bảo tồn nằm trước gene, quen gọi theo vị trí: hộp −10 (còn gọi Pribnow box, trình tự điển hình TATATT) và hộp −35 (TTGACA). Và nhớ lại Ch.2: mRNA vi khuẩn thường đa cistron, lại không có màng nhân nên phiên mã và dịch mã xảy ra cùng lúc cùng chỗ.
Vi khuẩn có nhiều loại sigma, mỗi loại nhận một nhóm promoter khác nhau: σ⁷⁰ cho gene thường trực, σ³² khi bị sốc nhiệt, σ²⁸ cho gene tiên mao… Chỉ cần đổi sigma là vi khuẩn chuyển cả một chương trình biểu hiện gene để ứng phó hoàn cảnh — một công tắc tổng rất gọn. Về kết thúc phiên mã, có hai kiểu: phụ thuộc protein Rho, hoặc tự kết thúc nhờ một “kẹp tóc” giàu G-C trên RNA.
(Bạn đã gặp operon ở Di truyền — đây là bản nhắc gọn ở góc phân tử.) Ở vi khuẩn, các gene cùng một việc nằm chung một operon, bật/tắt đồng loạt. Hai operon kinh điển thể hiện hai logic trái dấu:
| lac operon (cảm ứng) | trp operon (ức chế) | |
|---|---|---|
| Việc | Phân giải lactose | Tổng hợp tryptophan |
| Mặc định | TẮT (bật khi có lactose) | BẬT (tắt khi dư tryptophan) |
Bật khi có cơ chất (cảm ứng) — như lac operon: thấy lactose mới bật để tiêu. Ngược lại, operon lo việc “tổng hợp” (như trp) thì mặc định bật, dư sản phẩm mới tắt. Mẹo: phân giải → cảm ứng; tổng hợp → ức chế.
Operon lac còn một tầng điều khiển thứ hai: khi glucose cạn, tín hiệu cAMP tăng, kéo protein CAP tới giúp RNA polymerase bám promoter mạnh hơn. Nên lac chỉ chạy mạnh khi thỏa hai điều kiện: có lactose VÀ hết glucose — vi khuẩn ưu tiên ăn glucose trước. Đây là một “cổng logic VÀ” ở cấp phân tử.
Tế bào nhân thực không dùng operon, và điều hòa tinh vi hơn hẳn. Vài điểm cốt lõi:
RNA polymerase II — quan trọng nhất vì nó tạo mRNA. (Pol I làm rRNA, pol III làm tRNA.)
Ngoài promoter, nhân thực còn dùng enhancer (tăng) và silencer (giảm) ở xa, các gene “quản gia” có hộp GC, nhân tố phiên mã đặc hiệu từng mô (tạo nên chuyên hóa tế bào), và cả hormone (glucocorticoid gắn thụ thể = một nhân tố phiên mã, vào nhân bật/tắt gene). Tất cả xếp chồng thành nhiều tầng: chromatin → phiên mã → xử lý mRNA → độ bền mRNA → dịch mã → sau dịch mã. Việc cắt-nối thay thế (nối exon theo nhiều cách) còn cho phép một gene tạo nhiều protein — lời giải cho “ít gene mà phong phú”.
Bấm 🔊 để nghe phát âm trên YouGlish.
| English | Tiếng Việt / giải thích |
|---|---|
| Transcription | Phiên mã (DNA → RNA) |
| RNA polymerase | Enzyme tổng hợp RNA |
| Holoenzyme / Core enzyme | Enzyme hoàn chỉnh / phần lõi |
| Sigma factor (σ70/σ32) | Nhân tố sigma (nhận promoter) |
| −10 / Pribnow box (TATATT) | Hộp −10 ở vi khuẩn |
| Rho-dependent / independent | Kết thúc phụ thuộc / không phụ thuộc Rho |
| Operon | Cụm gene chung một promoter |
| lac operon | Operon lactose (cảm ứng; CAP) |
| trp operon | Operon tryptophan (ức chế) |
| Inducible / Repressible | Cảm ứng (mặc định tắt) / ức chế (mặc định bật) |
| TATA box / GC box | Hộp TATA / hộp GC (gene quản gia) |
| Enhancer / Silencer | Vùng tăng cường / ức chế |
| 5′ cap / Poly-A tail | Mũ 5′ / đuôi poly-A |
| Alternative splicing | Cắt-nối thay thế (1 gene → nhiều protein) |