真核蛋白質(zhì)的生物合成翻譯

1、.真核生物蛋白質(zhì)生物合成過程真核生物蛋白質(zhì)生物合成過程The Process of Protein Biosynthesis. 氨基酸的活化與搬運氨基酸的活化與搬運 肽鏈合成肽鏈合成 起始階段起始階段( initiation ) 延長階段延長階段(elongation) 終止階段終止階段(termination ).一、肽鏈合成起始一、肽鏈合成起始指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋分別與核蛋白體結(jié)合而形成白體結(jié)合而形成翻譯起始復合物翻譯起始復合物 (translational initiation complex)。有多種蛋白質(zhì)因子參與這有多種蛋白質(zhì)因子參與這一過程，稱為

2、一過程，稱為起始因子（起始因子（initiation factor，IF）.起始因子起始因子生物功能生物功能原核原核生物生物IF-1占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他位防止結(jié)合其他tRNAIF-2促進起始促進起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合IF-3促進大、小亞基分離，提高促進大、小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始位對結(jié)合起始tRNA的的敏感性敏感性真核真核生物生物eIF-2促進起始促進起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2B，eIF-3最先結(jié)合小亞基促進大、小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進大、小亞基分離IF-4AeIF-4F復合物成分，有解螺旋酶活性，促進復合物成分，有解螺旋酶活性，促進mRNA結(jié)合

3、小亞基結(jié)合小亞基IF-4B結(jié)合結(jié)合mRNA，促進促進mRNA掃描定位起始掃描定位起始tRNAIF-4EeIF-4F復合物成分，結(jié)合復合物成分，結(jié)合mRNA5-帽子帽子IF-4GeIF-4F復合物成分，結(jié)合復合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-5促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(jié)合大亞基促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(jié)合大亞基eIF-6促進核蛋白體分離成大、小亞基促進核蛋白體分離成大、小亞基原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核、真核生物各種起始因子的生物功能.（一）真核生物翻譯起始復合物形成（一）真核生物翻譯起始復合物形成核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；Met-Me

4、t-tRNAiMet結(jié)合；結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體大亞基結(jié)合。.60SMet40S60SmRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始真核生物翻譯起始復合物形成過程復合物形成過程.真核生物翻譯起始特點真核生物翻譯起始特點 核蛋白體為核蛋白體為80S（40S60S） 起始起始tRNA攜帶的甲硫氨酸不需要甲?；瘮y帶的甲硫氨酸不需要甲?；?mRNA5端帽子結(jié)構(gòu)與其在核蛋白體上就位端帽子結(jié)構(gòu)與其在核

5、蛋白體上就位有關(guān)，需要帽子結(jié)合蛋白復合物有關(guān)，需要帽子結(jié)合蛋白復合物(eIF-4F)參與參與 eIF2與與Met-tRNAiMet和和GTP結(jié)合構(gòu)成復合體結(jié)合構(gòu)成復合體后先與后先與40S小亞基結(jié)合，然后才與小亞基結(jié)合，然后才與mRNA結(jié)合結(jié)合.二、肽鏈的延長二、肽鏈的延長指根據(jù)指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，密碼序列的指導，依次添加氨基酸從依次添加氨基酸從N端向端向C端延伸肽端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。鏈，直到合成終止的過程。 . 肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又稱為又稱為核蛋白體循環(huán)核蛋白體循環(huán)(ribosomal cycle)，每每次循環(huán)增加

6、一個氨基酸，包括以下三步：次循環(huán)增加一個氨基酸，包括以下三步： 進位（進位（entrance）或注冊（或注冊（registration） 成肽（成肽（peptide bond formation） 轉(zhuǎn)位（轉(zhuǎn)位（translocation） 需要延長因子（需要延長因子（elongationfactor， EF ）和和GTP的參與的參與.肽鏈合成的延長因子肽鏈合成的延長因子原核生物原核生物功能功能真核生物真核生物EF-TuEF-Ts促進氨基酰促進氨基酰-tRNA進入進入A位，位，結(jié)合分解結(jié)合分解GTP調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基EF-1 EF-1 EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，協(xié)助有轉(zhuǎn)位酶活性，協(xié)助mRNA-肽酰肽酰

7、-tRNA由由A位前移至位前移至P位，位，促進卸載促進卸載tRNA釋放釋放EF-2.真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同的反應體系和延長因子。本相似，但有不同的反應體系和延長因子。另外，真核細胞核蛋白體沒有另外，真核細胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位位，轉(zhuǎn)位時卸載的時卸載的tRNA直接從直接從P位脫落。位脫落。真核生物延長過程真核生物延長過程.三、肽鏈合成的終止三、肽鏈合成的終止當當mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱核蛋白體等分離，

8、這些過程稱為肽鏈合成終止。為肽鏈合成終止。.終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF) 一、識別終止密碼一、識別終止密碼二、誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕喈斢诖呋孽；D(zhuǎn)移到二、誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相當于催化肽酰基轉(zhuǎn)移到水分子水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF, 識別識別3種密碼子種密碼子.第二節(jié)第二節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送蛋白質(zhì)合成后加工和輸送 Post-translational Processing & Prot

9、ein Transportation.從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復雜加工質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白。過程才轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白。主要包括主要包括 多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu) 肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾 高級結(jié)構(gòu)修飾高級結(jié)構(gòu)修飾 在胞液核蛋白體合成的各種蛋白質(zhì)，還需要靶在胞液核蛋白體合成的各種蛋白質(zhì)，還需要靶 向輸送到特定細胞部位發(fā)揮生物作用。向輸送到特定細胞部位發(fā)揮生物作用。.一、多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)一、多肽鏈

10、折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì) 新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新生肽鏈生肽鏈N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始?？赡茈S著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)始?？赡茈S著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)生正確的二級結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整空生正確的二級結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整空間構(gòu)象。間構(gòu)象。 一般認為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著蛋白質(zhì)一般認為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即折疊的信息，即一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎。 細胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動完成，細胞中大多

11、數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動完成，而需要其他酶、蛋白輔助。而需要其他酶、蛋白輔助。 .幾種有促進蛋白折疊功能的大分子幾種有促進蛋白折疊功能的大分子1. 分子伴侶分子伴侶 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 (protein disulfide isomerase, PDI)3. 肽肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI).1. 熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和和GreE族族 2. 伴侶素伴侶素(chapero

12、nins) GroEL和和GroES家族家族分子伴侶分子伴侶分子伴侶是細胞一類保守蛋白質(zhì)，可分子伴侶是細胞一類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進各功能域和識別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。整體蛋白質(zhì)的正確折疊。 .熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進行折疊。形成行折疊。形成HSP70和多肽片段依次結(jié)合、解離和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。的循環(huán)。 HSP40結(jié)合待結(jié)合待折疊多肽片段折疊多肽片段 HSP70-ATP復合物復合物 HSP40- HSP70-ADP

13、-多肽復合物多肽復合物 ATP水解水解GrpE ATPADP復合物解離，釋出多肽鏈片段進行正確折疊復合物解離，釋出多肽鏈片段進行正確折疊 .伴侶素伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進蛋白質(zhì)折疊過程系統(tǒng)促進蛋白質(zhì)折疊過程 伴侶素的主要作用伴侶素的主要作用為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 . 蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分對穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。重要，這一過程主

14、要在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。 二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。學最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。. 肽肽- -脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 多肽鏈中肽酰多肽鏈中肽酰- -脯氨酸間形成的肽鍵有順反脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。 肽酰肽酰- -脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。 肽酰肽酰-

15、 -脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時，形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。 .二、一級結(jié)構(gòu)的修飾二、一級結(jié)構(gòu)的修飾 （一）（一） 切除切除N-端的甲酰基或端的甲?；騈-蛋氨酸蛋氨酸: （二）（二） 個別氨基酸的共價修飾個別氨基酸的共價修飾 羥脯氨酸羥脯氨酸,羥賴氨酸的羥化羥賴氨酸的羥化; -OH磷酸化磷酸化; 二硫鍵的形成二硫鍵的形成 組氨酸的甲基化組氨酸的甲基化 糖苷和脂質(zhì)的共價修飾糖苷和脂質(zhì)的共價修飾 （三）水解修飾（三）水解修飾 酶原

16、的激活酶原的激活.鴉片促黑皮質(zhì)素原鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾的水解修飾Endophin.三、高級結(jié)構(gòu)的修飾三、高級結(jié)構(gòu)的修飾（一）亞基聚合（一）亞基聚合 （二）輔基連接（二）輔基連接四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) Hb(22+血紅素血紅素).蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復雜機制，定向蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復雜機制，定向輸送到最終發(fā)揮生物功能的細胞靶部位，輸送到最終發(fā)揮生物功能的細胞靶部位，這一過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。這一過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。 四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送 蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送(protein targeting).所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分

17、選所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號，主要為信號，主要為N末端特異氨基酸序列，可引末端特異氨基酸序列，可引導蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞的適當靶部位，這一序?qū)У鞍踪|(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞的適當靶部位，這一序列稱為信號序列列稱為信號序列 。 信號序列信號序列(signal sequence).靶向輸送蛋白靶向輸送蛋白信號序列或成分信號序列或成分分泌蛋白分泌蛋白N端信號肽端信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白N端信號肽，端信號肽，C端端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列序列)線粒體蛋白線粒體蛋白N端信號序列（端信號序列（2035氨基酸殘基）氨基酸殘基）核蛋白核蛋白核定位序列（核定位序列（-Pro-Pr

18、o-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T抗原）抗原）過氧化體蛋白過氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）序列）溶酶體蛋白溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖甘露糖-6-磷酸）磷酸）靶向輸送蛋白的信號序列或成分靶向輸送蛋白的信號序列或成分 . 分泌性蛋白質(zhì)合成后透過膜性結(jié)構(gòu)分泌性蛋白質(zhì)合成后透過膜性結(jié)構(gòu). 必須具備三個條件：必須具備三個條件： 1、信號肽、信號肽 2、蛋白質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)特點、蛋白質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)特點 3、轉(zhuǎn)運的機構(gòu)。、轉(zhuǎn)運的機構(gòu)。.（一）分泌蛋白的靶向輸送（一）分泌蛋白的靶向輸送真核細胞分泌蛋白等前體合成后靶向真核細胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過程首先要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。輸送過程首先要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 信號肽信號肽(signal peptide) 各種新生分泌蛋白的各種新生分泌蛋白的N端有保守的端有保守的氨基酸序列稱信號肽。氨基酸序列稱信號肽。 .信號肽的一級結(jié)構(gòu)信號肽的一級結(jié)構(gòu).1336個氨基酸殘基組成個氨基酸殘基組成堿性堿性N端：帶正電荷的堿性氨基酸端：帶正電荷的堿性氨基酸疏水核心區(qū)：疏水中性氨基酸為主疏水核心區(qū)：疏水中性氨基酸為主 C端加工區(qū)：極性小分子氨基酸端加工區(qū)：極性小分子氨基酸信號肽的特點：信號肽的特點：.轉(zhuǎn)運的機