3細(xì)胞周期與調(diào)控

1、第三節(jié)第三節(jié) tRNA的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能 一一. tRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) （一）三葉草型的二維結(jié)構(gòu)u(1)各種tRNA均含有7080個(gè)堿基，其 中22個(gè)堿基是恒定的。u(2) 5端和3端配對(duì)（常為7bp）形成莖區(qū)，稱為受體臂受體臂（acceptor arm）或稱氨基酸臂氨基酸臂 。在3端永遠(yuǎn)是4個(gè)堿基（XCCA）的單鏈區(qū)，在其末端有2-OH或3-OH，是被氨基酰化位點(diǎn)。此臂負(fù)責(zé)攜帶特異的氨基酸。 u（3）TC常由5bp的莖和7Nt和環(huán)組成。此臂負(fù)責(zé)和核糖體上的rRNA 識(shí)別結(jié)合；u (4)反密碼子臂反密碼子臂(anticodon arm)常由5bp的莖區(qū)和7Nt的環(huán)區(qū)組成，它負(fù)責(zé)對(duì)密碼子的

2、識(shí)別與配對(duì)。u (5)D環(huán)環(huán) (D arm)的莖區(qū)長度常為4bp，也稱雙氫尿嘧啶環(huán)。負(fù)責(zé)和氨基酰tRNA聚合酶結(jié)合;u (6)額外環(huán)額外環(huán)(extra arm)可變性大，從4 Nt到21 Nt不等，其功能是在tRNA的L型三維結(jié)構(gòu)中負(fù)責(zé)連接兩個(gè)區(qū)域（D環(huán)反密碼子環(huán)和TC-受體臂）。 （二） tRNA的三維結(jié)構(gòu)三葉草二級(jí)結(jié)構(gòu)具有四個(gè)臂 L 型三 維結(jié)構(gòu)兩個(gè)雙螺旋區(qū)相互垂直3 TC 環(huán) 氨基酸莖 3 5 氨基酸莖 5 D 環(huán)D 環(huán) TC 環(huán) 可變環(huán)可變環(huán)反密碼子環(huán) 反密碼子環(huán) 圖 14-15 tRNA 由三葉草型折疊成 L 型三維結(jié)構(gòu) 酵母苯丙氨酸t(yī)RNA的三級(jí)氫鍵tRNA 的堿基 堆積L型結(jié)構(gòu)型

3、結(jié)構(gòu)u(2)D環(huán)和TC環(huán)形成了“ L” 的轉(zhuǎn)角。u(1)氨基酸受體臂位于L型的一側(cè)，距反密碼子環(huán)約70 Au(3)在一些保守和半保守的堿基之間形成很多的三級(jí)氫鍵,使分子形成L形b,并使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。u(4)使得三維結(jié)構(gòu)得以形成的這些堿基配對(duì)涉及到與磷酸核糖主鏈相互作用的三級(jí)結(jié)構(gòu)的磷酸二酯鍵分布在核糖的2-OH上。u(5)幾乎所有的堿基平面之間產(chǎn)生堆積的作用。u(6)在反密碼子莖中僅有很少的三級(jí)氫鍵。二二. tRNA對(duì)氨基酸的識(shí)別對(duì)氨基酸的識(shí)別u（1） tRNA怎樣接受特定的氨基酸， 氨基酰 tRNA合成酶怎樣識(shí)別tRNA；u（2） tRNA中的哪些結(jié)構(gòu)和接受特定氨 基酸有關(guān)。u1988年Hou Y

4、a-ming（候雅明）和Schimmel首先取得突破。他們采用的方法是：u (1) 選用E.coli (trp-)來進(jìn)行研究；u (2) tRNA，攜帶Ala，反密碼子突變成CUA，可以 和終止密碼子UAG相配對(duì),可校正色氨酸的琥 珀突變.u (3) 用點(diǎn)突變的方法來改變校正tRNA（Ala）上的 各個(gè)位點(diǎn)，觀察對(duì)識(shí)別Ala有何影響，他們證明 了Ala tRNA的G3:U70堿基對(duì)，僅一對(duì)堿基決定了 丙氨酰tRNA合成酶與tRNA的識(shí)別。u這種小元件稱為tRNA的“ identity”，或稱為副密副密碼子碼子（paracodon）。表 14-5 每種合成酶通過幾個(gè)特殊堿基來識(shí)別其同質(zhì) tRNA

5、tRNA合成酶識(shí)別的堿基一類氨基酰 tRNA 合成酶Val反密碼子上的三個(gè)堿基Met反密碼子上的三個(gè)堿基Ile反密碼子上的 C34 修飾堿基GlnU35（反密碼子）; U1-A72 和 G73（受體臂）二類氨基酰 tRNA 合成酶Phe（酵母）反密碼子上的三個(gè)堿基，G20(D 環(huán)); A73(末端)SerG1-C72; G2-C71; A3-U70(受體臂); C11-G24(D 環(huán))AlaG3-U70(受體臂)三三.校正校正tRNA抑制基因抑制基因（suppressor）或稱校正基因校正基因 （一）無義抑制（nonsense suppressor） 1. tRNA反密碼子的突變 2. tRN

6、A其它結(jié)構(gòu)的改變無義突變使 UUG 變?yōu)?UAG Tyr-tRNA 閱讀 UAG 密碼子AUG UUG UAA AUG UAG UAA AUG UAG UAA UACAAC AUC AUG 釋放因子 抑制突變 Leu Tyr Tyr圖 1417 帶有突變反密碼子的 tRNA 可抑制無義突變表 14-6 由反密碼子突變而產(chǎn)生的無義抑制基因 野生型 抑制基因基因tRNA識(shí)別的密碼子反密碼子反密碼子識(shí)別的密碼子SupD(su1)SerUCGCGACUAUAGSupE(su2)GlnCAGCUGCUAUAGSupF(su3)TyrUAC, UAUGUACUAUAGSupC(su4)TyrUAC/UAU

7、GUAUUAUAA/UAGSupG(su5)LysAAA/AAGUUUUUAUAA/UAGSupU(su7)TrpUGGCCAUCAUGA/UGGu （二）錯(cuò)義抑制 錯(cuò)義突變 錯(cuò)義突變AUG AGA UAA AUG GGA UAA AUG AGA UAAUCU CCU UCU 抑制突變 Arg Gly Gly圖 14-18 反密碼子發(fā)生突變可抑制錯(cuò)義突變抑制突變的特點(diǎn): 1.不是所有抑制基因都能產(chǎn)生有功能的蛋白質(zhì)，關(guān)鍵是要看氨基酸取代的情況。 2. 校正的作用不可能是完全的。 校正的tRNA分子是有限的而且還要和釋放 因子競爭； 若是錯(cuò)義抑制的話，由于氨基酸發(fā)生取 代,使得蛋白質(zhì)的活性有所降低

8、。 3. 每種抑制tRNA一般都只識(shí)別UAG終止密碼子，而不再識(shí)別原來相應(yīng)的密碼子。u4.赭石突變抑制基因不僅可以識(shí)別赭石密碼子（UUA），也可以抑制琥珀突（Am）碼子UAG。但反過來Am抑制基因（CUA）就不能抑制赭石突變（UAA），這是由于擺動(dòng)緣故所造成。u5. 當(dāng)細(xì)胞中含有多個(gè)tRNA拷貝時(shí)，抑制才能發(fā)揮作用。u6. 有的抑制基因，不僅可以識(shí)別終止密碼子，而且還可以識(shí)別原來的密碼子。如野生型tRNATrp的反密碼子是CCA，它可以識(shí)別原來的密碼子UGG，而且還可以識(shí)別終止密碼子UGA。7.校正基因一般不會(huì)影響正常的終止(1)校正基因識(shí)別的終止密碼子不一定和正常終止的密碼子相同。有時(shí)正常終

9、止位點(diǎn)有兩個(gè)連續(xù)的終止密碼子，而且結(jié)構(gòu)不同，如UAG-UAA；(2)釋放因子將和抑制基因競爭和終止密碼子的結(jié)合；(3)抑制基因的效率很低，通常為15%，所以常不會(huì)抑制正常終止。 表14-7 原核和真核生物核糖體的組成及功能核糖體亞基 rRNAs 蛋白 RNA的特異順序和功能 細(xì)菌 70S 50S 23S=2904b 31種(L1-L31）含CGAAC和GTCG互補(bǔ)2.5106D 5S=120b66%RNA 30S 16S=1542b 21種(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D 順序(AGGAGG)互補(bǔ) 哺乳動(dòng)物 80S 60S 28S=4718b 49種 有GAUC和tRNA

10、fMat的TCG互補(bǔ)4.2106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 33種 和Capm7G結(jié)合 第四節(jié)第四節(jié) 核糖體的結(jié)構(gòu)和功能核糖體的結(jié)構(gòu)和功能核糖體的大小表 14-8 核糖體的活性位點(diǎn)活性位點(diǎn)功能位置組分mRNA 結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合 mRNA 和 IF因子30S,P 位點(diǎn)附近S1、S18、S21；及 S3、S4、S5、S12 16SrRNA3末端區(qū)域P 位點(diǎn)結(jié)合 fMet-tRNA 和肽基-tRNA大部分在 50S 亞基L2、L27 及 L14、L18、L24、L3316S 和 23SrRNA3附近區(qū)域A 位點(diǎn)結(jié)合氨?；?tRNA大部分在 30S 亞基L1、L5、L7/L12、L20、L30、L3316S 和 23SrRNA（16S 的 1400區(qū)）E 位點(diǎn)結(jié)合脫酰 tRNA50S23SrRNA 是重要的5SRNA和 23SrRNA 結(jié)合P 和 A 位點(diǎn)的附近L5、L