Sinh tổng hợp protein

  CHƯƠNG IV

SINH TỔNG HỢP PROTEIN

            Như chúng ta đã xem ở chương trước, một phức hệ enzim tạo ra các bản sao mới ADN trong các nhiễm sắc thể và sửa chữa hầu hết các sai sót.  Nhưng tất cả trình tự baz quan trọng trong ADN không chỉ được sao chép và sửa chữa mà còn phải được dùng để tạo ra các protein cấu trúc của tế bào và các enzim cho sự biến dưỡng của tế bào.  Trong chương này chúng ta sẽ xem xét làm thế nào thông tin thật sự được mã hóa ở ADN, và làm thế nào thông tin được phiên mã thành ARN trong đó một số được sử dụng trực tiếp và số còn lại được giải mã thành protein.

I. SỰ PHIÊN MÃ (TRANSCRIPTION)

Vào đầu những năm 40, các nhà sinh học phân tử đã cho thấy tế bào tụy tạng của động vật có xương sống, nơi sự tổng hợp protein xảy ra hết sức tích cực, có chứa một lượng lớn ARN.  Vì acid nucleic này chỉ có với một lượng giới hạn trong những tế bào không sản xuất protein, như trong các tế bào cơ và thận nên dường như có một mối liên hệ chặc chẽ giữa sự tổng hợp protein và ARN.  Hơn nữa, không giống như ADN, ARN có cả trong tế bào chất cũng như trong nhân.  Những thí nghiệm đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ đã chứng minh rằng ARN được tổng hợp trong nhân và được chuyển từ nhân vào tế bào chất.  Tất cả những bằng chứng nầy cho thấy rằng ARN là chất liên lạc giữa ADN của nhân và ribô thể ở tế bào chất trong sự tổng hợp protein.

ARN được phiên mã từ ADN nhờ  phức hệ enzim ARN polymeraz.  Phức hệ nầy vừa liên kết với ADN, vừa mở xoắn.  Giống như ADN polymeraz, phức hệ phiên mã di chuyển từ đầu 3 đến đầu 5 của ADN và tổng hợp một sợi có chiều ngược lại (5 - 3) trong trường hợp nầy là một sợi gồm các ribonucleotid.  Ở nhóm sơ hạch, một loại ARN polymeraz chịu trách nhiệm cho sự tổng hợp tất cả các ARN.  Ở nhóm chân hạch, ARN polymeraz II chịu trách nhiệm đối với sự tổng hợp mARN.  Hai loại ARN polymeraz khác tổng hợp t ARN và rARN và các ARN khác sử dụng trong cấu trúc tế bào hoặc enzim.

Tuy có những điểm khác biệt, ADN vẫn có thể dễ dàng làm khuôn cho sự tổng hợp ARN.  Ngày nay chúng ta biết rằng sự tổng hợp ARN xảy ra theo cách thức tương tự như sự tạo thành ADN mới : hai sợi của phân tử ADN tách rời nhau ra, ARN được tổng hợp dọc theo một trong hai sợi nhờ enzim ARN polymeraz.  Ứng với adenin trên sợi khuôn của ADN là uracil trên sợi ARN, với timin là adenin, với guanin là cytosin và với cytosin là guanin.

Những điểm vừa mô tả trên làm nảy sinh ra một câu hỏi quan trọng : làm thế nào ARN polymeraz nhận biết nơi bắt đầu và kết thúc thông tin? Câu trả lời là những trình tự kiểm tra chuyên biệt chỉ nơi bắt đầu và kết thúc trên sợi ADN. 

Hình 1.  Tín hiệu phiên mã ở ADN của E. coli

            Trước tiên là vùng khởi động (promotor).  Các vị trí hoạt động của ARN polymeraz gắn vào vùng mang trình tự baz của vùng này.  Vùng khởi động của E.coli, đọc từ trên sợi khuôn, thường bắt đầu với AACTGT hoặc một trình tự tương tự.  Theo sau đó là một trình tự của khoảng 17 baz với chức năng khác, rồi đến ATATAA hoặc một trình tự tương tự (Hình 1A).  Enzim polymeraz nhận ra cả hai trình tự nầy trên ADN và liên kết với cả hai cùng một lúc.  Các trình tự baz nầy được gọi là trình tự phổ biến (consensus sequence) ở nhóm sơ hạch, còn ở nhóm chân hạch vùng này chưa được biết nhiều.  Cần lưu ý rằng trình tự vùng khởi động của phần lớn các gen ít nhiều khác với trình tự phổ biến nầy.  Thí dụ có hơn 100 vùng khởi động khác nhau ở E.coli.  Những sự khác nhau rất nhỏ trong trình tự vùng khởi động làm cho polymeraz gắn thiếu chặt chẽ hoặc không thường xuyên vào vùng này.  Vì thế một số gen được sao chép ít hơn các gen khác.  Một khi đã liên kết, polymeraz không bắt đầu tổng hợp ARN ngay.  Nó phải tìm tín hiệu mở đầu, thường là GTA, cách điểm liên kết khoảng 7 baz về phía đầu của sợi khuôn.

            Ở phần lớn nhóm sơ hạch, sự tổng hợp mARN tiếp tục đến khi polymeraz gặp tín hiệu kết thúc (Hình 1B).  Tín hiệu nầy gồm hai thành phần.  Ðầu tiên có một vùng với một trình tự baz cho phép các baz tương ứng ở đuôi của mARN bắt cặp và liên kết với nhau để tạo thành một vòng hình kẹp tóc (hairpin loop).  Tiếp theo là sự phiên mã trên mạch khuôn 4 đến 8 adenin.  Khi ARN polymeraz di chuyển vào vùng adenin thì do vòng vừa được tạo ra ở mARN và do sự sốc vật lý, vùng nầy gắn vào phức hệ enzim, làm chậm hoặc dừng hẳn sự phiên mã.  Lúc nầy có 2 việc xảy ra làm ngừng sự tổng hợp ARN: một là trình tự của vòng kéo ra khỏi ADN, hai là do sự liên kết yếu giữa các adenin của ADN và các uracil của mARN (mỗi cặp baz chỉ có hai liên kết hydro) không đủ sức để giữ ARN trên ADN khuôn.  Sự dừng và sự kéo làm cho bản phiên mã (ARN) và enzim polymeraz tách rời khỏi nhiễm sắc thể (Hình 1C).

Cơ chế của sự tổng hợp mARN vừa mô tả được tìm ra ở nhóm sơ hạch, ở ty thể và lục lạp trong tế bào của nhóm chân hạch.  Sự phiên mã trong nhân của nhóm chân hạch thì phức tạp hơn.  Sự phức tạp đó là mARN ở nhóm chân hạch được làm dấu  ở cả hai đầu : một đầu gồm mũ 7 methylguanosin được thêm vào ở đầu 5 trong khi cái đuôi có khoảng 100-200 adenin ở đầu 3.  Sản phẩm tạo thành là bản phiên mã sơ cấp, còn là một bản thông tin chưa sử dụng được, nói cách khác chỉ là bản nháp.

(A)

(B)

Hình 2.  Sự di dời intron và nối exon ở nhóm chân hạch

Năm 1977 A.  Sharp (Viện kỹ thuật Massachustte) trong khi nghiên cứu gen của nhóm chân hạch bị nhiễm siêu khuẩn đã khám phá ra là mặc dù bản nháp có khoảng 6.000 baz nhưng mARN thực sự được giải mã chỉ bằng khoảng 1/3 chiều dài nầy.  Những công trình tiếp theo đã cho thấy sự phiên mã gen của nhóm chân hạch bình thường cũng tương tự: những vùng chuyên biệt lớn trong bản nháp của nhóm chân hạch bị di dời đi trong nhân để tạo ra một phân tử mARN chức năng (Hình 2A).  Những vùng của bản nháp còn tồn tại và hoạt động trong suốt quá trình tổng hợp protein được gọi là  exon  (vì chúng được biểu hiện)  còn  vùng  của bản nháp đã bị di dời đi trong nhân được gọi là intron.

Nhiều thí nghiệm cho thấy mặc dù bị dời đi rất sớm, nhiều intron rất cần thiết cho hoạt động của ARN: các mARN được phiên mã từ các gen tổng hợp nhân tạo thiếu intron không vào được tế bào chất trong khi các gen có vài intron nguyên vẹn thì sự phiên mã thường chính xác và bản phiên mã len lõi qua lỗ nhân vào tế bào chất.

Sự di dời các intron là một công việc độc đáo.  Một số gen có đến 50 intron và chỉ sai sót một baz trong quá trình cắt intron cũng làm cho mARN trở nên vô dụng.  Nơi bắt đầu và kết thúc của intron trên bản nháp được đánh dấu bằng những tín hiệu để có thể nhận biết và tách ra.  Tín hiệu ngoại vi của intron được nhận diện bởi một đoạn ngắn của ARN trong phức hệ ARN-Protein, những hạt nhỏ riboprotein nhân được ký hiệu là snRNP (small nuclear ribonucleoprotein particles).  Có ít nhất 4 loại snRNP tham gia trong việc cắt ráp.  ARN trong hạt nầy giống như ARN ribô thể, vì nó được sử dụng trực tiếp và có cả hai chức năng enzim và cấu trúc.  Phức hệ snRNP được biết nhiều nhất có một trình tự baz bổ sung cho vùng ranh giới giữa phần cuối của exon và nơi bắt đầu intron.  Phức hệ snRNP phá vỡ các cầu nối giữa các nucleotid trên bản nháp tại mỗi ranh giới exon-intron.  Intron được tách ra và bị tiêu hủy bởi những enzim khác.  Kế đó những thành phần khác của snRNP ráp 2 exon lại.  Một khi tất cả các intron đã được loại bỏ thì mARN hoàn chỉnh được đưa vào tế bào chất (Hình2B).

II.  SỰ GIẢI MÃ (TRANSLATION)

Như chúng ta đã thấy, sự phiên mã được bắt đầu khi một ARN polymeraz gắn vào vùng khởi động, phức hệ polymeraz bắt đầu tạo ra một bản sao ARN tại trình tự mở đầu và ngừng lại tại tín hiệu kết thúc.  Trong nhóm chân hạch, bản nháp nầy được biên tập để tách các intron, trong khi đó ở nhóm sơ hạch công việc nầy không cần thiết.  ARN thông tin được tạo ra có chứa trình tự các baz qui định thành phần và thứ tự các acid amin trong phân tử protein do gen mã hóa.  Trước trình tự nầy là phần mở đầu và cuối nó là phần kết thúc ngắn.  Trình tự này được giải mã trên ribô thể bởi một quá trình gọi là quá trình giải  mã.  Thông tin được phiên dịch từ một ngôn ngữ phân tử nầy sang một ngôn ngữ phân tử khác.  Chúng ta sẽ xem hai ngôn ngữ và quá trình giải mã.

a.  Ðơn vị mã (Codon)

Khi Watson và Crick khám phá ra rằng ADN gồm 4 loại baz có N : adenin, cytosin, guanin và timin xếp theo đường thẳng thì rõ ràng là trình tự của các acid amin trong một phân tử protein phải được mã hóa bởi những nhóm baz.

            Nếu như mỗi baz của ADN qui định một acid amin thì phải có 20 loại baz thay vì chỉ có 4 loại.  Nếu cùng một lúc 2 baz qui định 1 acid amin thì chỉ có thể có 16 tổ hợp : AA, AC, AG, AT...  Vì có 20 loại acid amin thường hiện diện trong protein nên thông tin phải được mã hóa dưới dạng bộ 3 hoặc nhiều hơn.  Những đơn vị mã nầy gọi là codon.

Crick & CSV (Ðại học Cambridge) đã xác lập số nucleotid của một codon vào năm 1961.  Vi khuẩn bị nhiễm siêu khuẩn được xử lý với những hợp chất gọi là Acridin, chất nầy có thể làm mất hoặc thêm nucleotid trên ADN.  Crick lý luận rằng sự thêm hoặc bớt 1 nucleotid sẽ làm cho thông tin trở nên vô nghĩa vì nó có thể làm ngừng quá trình giải mã do có sự thay đổi điểm khởi đầu đối với các đơn vị mã kế tiếp.  Giả sử thông tin là              

TỐI  NAY TÔI DẠO PHỐ VỚI BẠN ...

            Bỏ ký tự I ở chữ TỐI (mã mở đầu) sẽ làm thông tin trở thành :

                                    TỐN  AYT ÔID ẠOP HỐV ỚIB ẠN...

            Chỉ xóa một nucleotid làm xáo trộn trình tự các codon theo sau và nếu nó xảy ra gần nơi bắt đầu của thông tin, trình tự của các acid amin trong phân tử protein hoàn toàn bị đảo lộn.  Mất hai nucleotid cũng sẽ dẫn tới kết quả tương tự nhưng nếu số lượng nucleotid bị mất bằng với chiều dài của codon và nếu chúng xảy ra gần nơi bắt đầu, sự giải mã sẽ tạo protein gần đúng, có lẽ có một enzim duy trì hoạt động nầy

                                    TxÍxAx TÔI DẠO PHỐ VỚI BẠN ...

            Crick & CSV đã dùng acridin với nhiều nồng độ khác nhau làm mất số nucleotid để xác định những nồng độ nào tạo ra enzim hoạt động.  Từ những kết quả được phân tích thống kê, họ đã kết luận rằng codon có độ dài bằng 3 baz.

b.  Sự chuyển đổi đơn vị mã

Vấn đề tiếp theo trong sự giải mã là phải xác định mối tương quan chính xác giữa các codon và các acid amin.

M.  W.  Nirenberg và H.  Matthaei (Viện Y Tế Quốc Gia Hoa Kỳ) đã sử dụng phương pháp enzim của Ochoa (Ðại học New York) để liên kết các nucleotid tổng hợp ra ARN.  Thí dụ khi chỉ dùng một loại nucleotid là uracil thì một chuỗi polyuracil sẽ được tạo thành.  Tương tự như vậy đối với adenin.

Khi dùng polyuracil được tạo ra bằng phương pháp nầy (thay vì mARN bình thường) để tổng hợp protein trong một môi trường nhân tạo có đủ tất cả các loại acid amin, chỉ có chuỗi polypeptid với 1 loại acid amin là phenylalanin được tạo ra, điều này cho thấy codon UUU mã hóa cho phenylalanin.  Nirenberg và Matthaei cũng cho thấy AAA mã hóa cho lysin, GGG cho glycin và CCC cho prolin.

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khó khăn để giải thích codon cấu tạo từ hai hoặc ba loại nucleotid khác nhau.  Thí dụ nếu dùng nucleotid uracil và guanin với tỉ lệ 2 : 1 thì mARN nhân tạo được tổng hợp sẽ chứa chủ yếu các codon GUU, UGU và UUG.  Khi mARN nầy được dùng làm khuôn để tổng hợp polypeptid thì chuỗi polypeptid sẽ có chủ yếu là các acid amin cystein, valin và leucin, nhưng bằng cách nầy không thể xác định được bộ ba nào đã mã hóa cho acid amin nào.

Năm 1964 Nirenberg và P.  Leder  đã đưa ra một kỹ thuật cho ribô thể gắn vào bộ 3 nucleotid ARN có thành phần đã được xác định (3 nucleotid liên kết nhau theo trình tự).  Từng  ba nucleotid hoạt động như là một đoạn ngắn của mARN sẽ làm cho ribô thể gắn với một loại acid amin chuyên biệt - giai đoạn đầu của sự giải mã.  Thí dụ, nếu dùng một ribô thể gắn với 3 nucleotid gồm UUU thì phenylalanin sẽ liên kết với ribô thể đó.  Việc tổng hợp 3 nucleotid theo một trình tự baz riêng tương đối dễ nên từng bộ 3 trong số 64 tổ hợp bộ ba có thể được tổng hợp và liên kết với các ribô thể, từ đó sự tổ hợp các acid amin có thể được xác định.  Tuy nhiên, có một số bộ ba nucleotid không hoàn toàn chuyên biệt trong sự liên kết, vì vậy còn một vài tồn tại trong sự giải thích các đơn vị mã. 

            Sau kỹ thuật gắn các bộ ba nucleotid, H.  G.  Khorona (Ðại học Wiscosin) đưa ra phương pháp trùng hợp mARN với những trình tự lặp lại đã biết trước (chẳng hạn AAGAAGAAG) và nhờ đó đã giải quyết được những vấn đề còn tồn tại về mã di truyền.            Bảng 9.1 tổng kết các codon đã được xác định.

Bảng 1.  Mã di truyền (trong mARN)

          Bảng mã di truyền cho thấy, trừ hai acid amin là methionin và tryptophan, tất cả các acid amin còn lại đều được mã hóa bởi nhiều hơn một bộ ba.  Những mã đồng nghĩa (mã hóa cho cùng một acid amin) thường có hai baz đầu tiên giống nhau nhưng khác nhau ở baz thứ ba.  Thí dụ: CCU, CCC, CCA, CCG cùng mã hóa cho prolin.  Cần lưu ý thêm là bốn codon AUG, UAA, UAG, UGA dùng để chỉ nơi bắt đầu và kết thúc thông tin trên mARN.

    Sự giải mã xảy ra ở ribô thể.  Mỗi ribô thể gồm hai bán đơn vị lớn và nhỏ.  Khi không có sự tổng hợp protein, mỗi bán đơn vị tồn tại riêng rẽ trong tế bào chất (Hình3A, B).  Ribô thể ở nhóm sơ hạch gồm hai bán đơn vị 50S và 30S hợp thành ribô thể 70S (S = Svedberg, là đơn vị đo độ lắng của ribô thể khi đem ly tâm).  Ở nhóm chân hạch hai bán đơn vị 60S và 40S hợp thành ribô thể 80S.  Mỗi bán đơn vị có các phân tử rARN riêng.  Các rARN này kết hợp với các protein để tạo thành các bán đơn vị.  Ribô thể của nhóm sơ hạch có các rARN 23S, 16S và 5S trong khi ribô thể của nhóm chân hạch có các rARN 28S,18S, 5.8S và 5S (Bảng 2).

Bảng 2.  Các thành phần của ribô thể ở nhóm sơ hạch và chân hạch

Hình 3.  Tổng hợp sợi polypeptid ở ribô thể

            Ở nhóm sơ hạch, đầu 5 của mARN bám vào bán đơn vị nhỏ (Hình 3 B, C), sau đó sẽ liên kết phần nầy với bán đơn vị lớn.  ARN thông tin bám vào bằng sự bắt cặp baz của rARN và một tín hiệu của mARN (thường là AGGAGGU) gần đầu của mARN.  Tín hiệu nầy gắn trong khe của bán đơn vị nhỏ, rồi đến mã mở đầu AUG nằm cách đó vài baz trên mARN.  Các protein chuyên biệt gọi là yếu tố mở đầu tham gia vào quá trình nầy.  Khi việc liên kết với bán đơn vị lớn hoàn tất thì sự giải mã có thể bắt đầu (Hình 3D).  AUG mã hóa cho methionin vì methionin luôn luôn là acid amin đầu tiên trong suốt quá trình giải mã.  Về sau, một enzim khác tách methionin ra khỏi đầu của chuỗi polypeptid.

            Vì nhóm sơ hạch không có màng nhân, quá trình phiên mã không bị tách biệt với ribô thể và các yếu tố giải mã khác trong tế bào chất nên ribô thể có thể bám vào một đầu của phân tử mARN và bắt đầu giải mã tạo ra protein trong khi ARN polymeraz vẫn phiên mã phần thông tin còn lại từ NST (trường hợp tương tự cũng xảy ra trong sự giải mã ở lục lạp và ty thể của nhóm chân hạch). 

Ở nhóm sơ hạch và các bào quan của nhóm chân hạch, trong khi ribô thể đầu tiên bám vào và đang giải mã phần sau của thông tin, các ribô thể khác có thể bám vào và bắt đầu giải mã (Hình 4).  Trường hợp nầy khác với mARN được tổng hợp trong nhân của nhóm chân hạch.  Dù rằng phần lớn ribô thể của nhóm chân hạch được tổng hợp trong nhân, sự giải mã không thể xảy ra ở đây vì bước cuối cùng tập hợp ribô thể xảy ra trong tế bào chất.

Hình 4.  Phiên mã và giải mã cùng lúc

            Ở nhóm chân hạch có 4 bước đan xen vào nhau trong sự phiên mã và giải mã.  Chúng ta đã đề cập 3 bước đầu: thay đổi của bản phiên mã ở đầu 5, thay đổi ở đầu 3, và sự nối các đoạn ARN sau khi tách bỏ intron (Hình 2).  Bước thứ tư là sự di chuyển của mARN qua các lỗ của màng nhân để đi vào tế bào chất, nơi đây các ribô thể tự do sẵn sàng giải mã.  Phần lớn ARN được giải mã bởi ribô thể trong tế bào chất nhưng mARN mã hóa cho một số protein đặc biệt luôn luôn được giải mã ở mạng nội chất sần.  Các mARN loại nầy bắt đầu quá trình giải mã theo phương thức thông thường bằng cách gắn với các bán đơn vị nhỏ của ribô thể trong tế bào chất, từ đó liên kết với bán đơn vị lớn và bắt đầu giải mã, nhưng sự giải mã hầu như đình chỉ ngay: đầu đoạn protein vừa được tổng hợp chứa một trình tự gắn vào một phức hệ nhận diện làm cho quá trình giải mã bị ngừng lại.  Sau đó, tổ hợp phức hệ nhận diện mARN-ribô thể nầy bám vào mạng nội chất sần.  Phần protein vừa được tổng hợp chui vào mạng nội chất, sự giải mã lại bắt đầu và chuỗi acid amin dài ra được đưa vào các khoang của mạng nội chất.  Khi chấm dứt sự giải mã, các bán đơn vị nhỏ tách khỏi mARN và rời mạng nội chất.  Các protein được tổng hợp ở  mạng nội chất sần không có nhiệm vụ trong tế bào chất mà chúng có thể hòa tan, hoặc trôi nổi trong khoang của mạng nội chất hoặc được tích tụ lại trong mạng nội chất láng và bị bao lại thành các túi chuyên chở.  Mặt khác, chúng có thể bám vào màng của mạng nội chất, nơi đây chúng có chức năng, hoặc bị bao lại bởi màng của mạng nội chất hay chính màng tế bào.  Ngược lại, phần lớn protein được tổng hợp tại ribô thể trong tế bào chất đều ở lại trong đó.

    Như đã biết, trong nhóm chân hạch, mARN được tổng hợp từ ADN trong nhân, di chuyển đến ribô thể và làm khuôn cho sự tổng hợp protein.  Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng mỗi acid amin được gắn vào một tARN tương ứng trước khi đến ribô thể. Họ cũng đã kết luận rằng mỗi phân tử tARN chỉ mang một phân tử acid amin, hoạt hóa nó với năng lượng ATP và chuyên chở nó đến ribô thể.  Tại ribô thể acid amin này gắn thêm các acid amin khác để tạo chuỗi polypeptid.

Hình 5.   Sự gắn acid amin vào tARN tương ứng

Các enzim (aminoacyl tARN synthetaz) xúc tác phản ứng ghép mỗi acid amin với tARN tương ứng.  Mỗi enzim chuyên biệt với một loại acid amin và tARN tương ứng, và xúc tác phản ứng kết hợp cả hai lại với nhau.  Ðầu tiên enzim phản ứng với một acid amin và một phân tử ATP, tạo ra một phức hợp giàu năng lượng AMP- acid amin vẫn còn gắn với enzim.  Sau đó enzim xúc tác sự chuyển acid amin từ AMP sang gắn vào đầu 3 của tARN.  Cuối cùng enzim sẽ phóng thích tARN đã gắn acid amin (Hình 5).  ARN vận chuyển mang acid amin đến ribô thể đã bám vào sợi mARN.  Tại đây tARN sẽ gắn vào mARN bằng sự bắt cặp giữa các baz bổ sung.  Chúng ta đã thấy rằng mỗi codon mã hóa cho một acid amin là một trình tự của ba baz trên sợi đơn mARN.  Mỗi tARN có bộ 3 baz gọi là đối mã (anticodon-một bộ 3 chưa bắt cặp) bổ sung codon trên mARN cho acid amin riêng biệt.  Thí dụ mã trên mARN là CCG mã hóa cho prolin thì tARN chuyên chở prolin có đối mã là GGC để bổ sung cho CCG.  Khi phân tử tARN vận chuyển prolin đi đến gần mARN thì đối mã GGC của tARN chỉ có thể liên kết với mARN tại bộ 3 CCG... Mỗi acid amin có một hay nhiều hơn một ARN chuyên chở mang nó (vì mã di truyền có 64 mã) vì hầu hết acid amin có nhiều hơn một đơn vị mã.  Hai ARN chuyên chở mang một loại acid amin được gọi là isoacceptor. 

Sự gắn phân tử tARN vào mARN và nối các acid amin mà chúng mang đến lại với nhau được thực hiện từng bước ở bán đơn vị lớn của ribô thể sau khi các bước cơ bản sau được hoàn tất: trước hết tARN có đối mã cho methionin gắn vào bán đơn vị nhỏ. Ở nhóm sơ hạch và nhóm chân hạch thì trình tự nầy bổ sung cho mã mở đầu trên mARN, đồng thời làm cho bán đơn vị nầy gắn vào mARN.  Sau đó bán đơn vị lớn được gắn vào bán đơn vị nhỏ.  Khi sự giải mã tiến hành, ribô thể di chuyển dọc theo sợi mARN với phần thông tin đang được giải mã nằm trong khe giữa hai bán đơn vị.   Hai vị trí gắn tARN (trên bán đơn vị lớn của ribô thể) - vị trí P và vị trí A - kế cận nhau ráp các trình tự nucleotid (mã) lại với nhau.  Khi chu trình bắt đầu, đối mã của tARN thứ nhất bắt cặp với mã mở đầu của mARN tại vị trí P. Vị trí A kế sau mang một tARN có đối mã thích hợp với mã kế tiếp trên mARN. Khi tARN nầy gắn vào vị trí A, enzim peptidyl transferaz chuyển acid amin từ tARN ở vị trí P và gắn nó vào acid amin ở vị trí A, tARN ở vị trí P phóng thích acid amin và được giải phóng.  Trong khi ribô thể chuyển dịch dọc mARN được một mã, mang mã ở vị trí A (và tARN với chuỗi polypeptid đang được tổng hợp) đến vị trí P. Kết quả là mã được phiên dịch tiếp vào ở vị trí A. Cứ 1 giây, sợi polypeptid được gắn thêm khoảng 15 acid amin. Sự giải mã sẽ kết thúc  khi ribô thể gặp mã kết thúc với sự tham gia của một protein gọi là yếu tố giải phóng (release factor) làm cho sợi polypeptid vừa hình thành được phóng thích (Hình 6).

Các chi tiết về ribô thể hoạt động như thế nào, chúng chọn lựa các tARN thích hợp trong số rất nhiều phân tử chuyên chở ra sao, hoặc nó di chuyển trên mARN theo từng mã như thế nào thì chưa biết hết, mặc dù ảnh hưởng của các kháng sinh trên các bước khác nhau trong sự giải mã đã cung cấp thêm một số thông tin trong quá trình nầy.  Thí dụ : tetracyclin gắn vào vị trí A trên ribô thể vi khuẩn mà không tách ra khỏi

vị trí nầy được, streptomycin khóa mã mở đầu lại còn  erythromycin thì ngăn cản sự di chuyển từ vị trí A & P trên ribô thể vi khuẩn và ribô thể bào quan.  Mặc dù việc làm giảm tỉ lệ giải mã ở các vi khuẩn gây bệnh có giá trị lớn trong điều trị nhưng nếu nồng độ kháng sinh quá cao thì sẽ giết chết các ty thể).

Khả năng sản xuất protein của ribô thể rất to lớn.  Trung bình một ribô thể có thể tổng hợp một sợi protein có 300-500 acid amin chỉ trong khoảng 25-35 giây.  Trong tế bào số ribô thể nhiều hơn mARN gấp 10 lần và một mARN có thể được giải mã bởi nhiều ribô thể cùng một lúc, do đó một chuỗi polypeptid được tạo ra từ một mARN chỉ trong khoảng 3 giây.  Một tế bào chân hạch ở trạng thái hoạt động tích cực có khoảng 300.000 phân tử mARN tham gia vào sự tổng hợp protein cần thiết, do đó nếu đủ nguyên liệu, 100.000 protein có thể được tổng hợp mỗi giây.  Ở những tế bào tiết thì hoạt động còn tích cực hơn nữa.

Hình 6.  Chu kỳ giải mã trên ribô thể

Tóm tắt sự phiên mã và giải mã ở nhóm chân hạch