蛋白質(zhì)翻譯生物化學課件

蛋白質(zhì)的生物合成

——翻譯(ProteinBiosynthesis，Translation)多媒體課件試用版BiochemistryDepartmentDepartmentofBasicMedicalSciencesHangzhouNormalUniversityGuyisheng第十二章蛋白質(zhì)的生物合成

——翻譯(Protei蛋白質(zhì)的生物合成

BiosynthesisofProtein翻譯的概念蛋白質(zhì)的生物合成過程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體的解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過程，這一過程被稱為翻譯(translation)。11/16/20222DepartmentofBiochemistry蛋白質(zhì)的生物合成

BiosynthesisofP第一節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成體系生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生物體內(nèi)利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質(zhì)生物合成的各種因素構(gòu)成了蛋白質(zhì)合成體系，包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序；②tRNA：搬運氨基酸的工具；③

核糖體：蛋白體生物合成的場所；④

酶及其他蛋白質(zhì)因子；⑤

供能物質(zhì)及無機離子。

11/16/20223DepartmentofBiochemistry第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成體系生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生一、mRNA－翻譯模板遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。原核細胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron)

。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子(singlecistron)

。mRNA是遺傳信息的攜帶者圖解11/16/20224DepartmentofBiochemistry一、mRNA－翻譯模板遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反mRNA的基本結(jié)構(gòu)StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻譯區(qū)533’-端非翻譯區(qū)開放閱讀框架從mRNA5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。11/16/20225DepartmentofBiochemistrymRNA的基本結(jié)構(gòu)Startofgeneticmess作為指導蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個氨基酸的信息，稱為密碼(coden)。共有64種不同的密碼。遺傳密碼具有以下特點：①

連續(xù)性；②

簡并性；③

通用性；（但在線粒體或葉綠體中特殊）④

方向性，即解讀方向為5′→3′；⑤

擺動性；⑥

起始密碼：AUG；終止密碼：UAA、UAG、UGA。

遺傳密碼11/16/20226DepartmentofBiochemistry作為指導蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組遺傳密碼的方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5’→3’的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。11/16/20227DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼遺傳密碼的連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。11/16/20228DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導致框移突變(frameshiftmutation)。11/16/20229DepartmentofBiochemistry基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導致許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工的過程，可通過特定堿基的插入、缺失或置換，使mRNA序列中出現(xiàn)移碼突變、錯義突變或無義突變，導致mRNA與其DNA模板序列不匹配，使同一前體mRNA翻譯出序列、功能不同的蛋白質(zhì)。這種基因表達的調(diào)節(jié)方式稱為mRNA編輯（mRNAediting）。11/16/202210DepartmentofBiochemistry許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工的過程，可通一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱為簡并性密碼子，也稱同義密碼子。遺傳密碼的簡并性11/16/202211DepartmentofBiochemistry一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼表兼并性11/16/202212DepartmentofBiochemistry遺傳密碼表兼并性11/11/202212Department從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這套“通用密碼”基本上適用于生物界的所有物種，具有通用性。密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。遺傳密碼的通用性11/16/202213DepartmentofBiochemistry從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套遺傳密碼，因此，遺傳已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。

通用密碼線粒體密碼AUA異亮蛋、起始AGA精終止AGG精終止UGA終止色11/16/202214DepartmentofBiochemistry已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對(wobblebasepairing)。tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG遺傳密碼的擺動性11/16/202215DepartmentofBiochemistry反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴格遵守常遺傳密碼的擺動配對擺動性11/16/202216DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的擺動配對擺動性11/11/202216Depart二、核糖體－蛋白質(zhì)合成的場所核糖體的組成核糖體又稱核蛋白體，是由rRNA和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成的場所。11/16/202217DepartmentofBiochemistry二、核糖體－蛋白質(zhì)合成的場所核糖體的組成核糖體又稱核蛋白體，原核生物中的核蛋白體大小為70S，可分為30S小亞基和50S大亞基。小亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基由5SrRNA，23SRNA和35種蛋白質(zhì)構(gòu)成。真核生物中的核蛋白體大小為80S，也分為40S小亞基和60S大亞基。小亞基由18SrRNA和30多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，大亞基則由5SrRNA，28SrRNA和50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，在哺乳動物中還含有5.8SrRNA。

組成表rRNA和核蛋白體11/16/202218DepartmentofBiochemistry原核生物中的核蛋白體大小為70S，可分為30S小亞基和50S核蛋白體的組裝11/16/202219DepartmentofBiochemistry核蛋白體的組裝11/11/202219Department大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體30S亞基呈啞鈴狀50S亞基帶有三角中間凹陷形成空穴，將30S小亞基抱住兩亞基的結(jié)合面為蛋白質(zhì)生物合成的場所

11/16/202220DepartmentofBiochemistry大腸桿菌核蛋白體的空間結(jié)構(gòu)為一橢圓球體11/11/20222原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)11/16/202221DepartmentofBiochemistry原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式A位：氨基酰位P位：肽酰位核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：1．小亞基：可與mRNA、GTP和起動tRNA結(jié)合。2．大亞基：（1）具有不同的tRNA結(jié)合點。A位（右）——受位或氨?；?，可與新進入的氨基酰tRNA結(jié)合；P位（左）——給位或肽?；唬膳c延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合；E位，排出位。（2）具有轉(zhuǎn)肽酶活性：將給位上的肽酰基轉(zhuǎn)移給受位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。（3）具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。

（4）具有起動因子、延長因子及釋放因子的結(jié)合部位。

11/16/202222DepartmentofBiochemistry核蛋白體的大、小亞基分別有不同的功能：11/11/20222在蛋白質(zhì)生物合成過程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA分子上，同時進行翻譯，但每兩個相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)構(gòu)；稱為多核蛋白體。

11/16/202223DepartmentofBiochemistry在蛋白質(zhì)生物合成過程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA三、tRNA－氨基酸的運載工具及適配器tRNA圖運載氨基酸：氨基酸各由其特異的tRNA攜帶，一種氨基酸可有幾種對應的tRNA，氨基酸結(jié)合在tRNA3ˊ-CCA的位置，結(jié)合需要ATP供能；充當“適配器”：每種tRNA的反密碼決定了所攜帶的氨基酸能準確地在mRNA上對號入座。tRNA反密碼環(huán)中部的三個核苷酸構(gòu)成三聯(lián)體，可以識別mRNA上相應的密碼，稱為反密碼(anticoden)。11/16/202224DepartmentofBiochemistry三、tRNA－氨基酸的運載工具及適配器tRNA圖運載氨基酸：11/16/202225DepartmentofBiochemistry11/11/202225DepartmentofBi反密碼對密碼的識別，通常也是根據(jù)堿基互補原則，即A—U，G—C配對。但反密碼的第一個核苷酸與密碼的第三核苷酸之間的配對，并不嚴格遵循堿基互補原則。如反密碼第一個核苷酸為Ⅰ，則可與A、U或C配對，如為U，則可與A或G配對，這種配對稱為不穩(wěn)定配對。

11/16/202226DepartmentofBiochemistry反密碼對密碼的識別，通常也是根據(jù)堿基互補原則，即A—U，G—四、蛋白質(zhì)生物合成需要酶類、蛋白質(zhì)因子等（一）重要的酶類氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNAsynthetase)，催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)，催化核蛋白體P位上的肽?；D(zhuǎn)移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使?；c氨基結(jié)合形成肽鍵;并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出酯酶的水解活性，使P位上的肽鏈與tRNA分離；轉(zhuǎn)位酶(translocase)，催化核蛋白體向mRNA3’-端移動一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于A位。11/16/202227DepartmentofBiochemistry四、蛋白質(zhì)生物合成需要酶類、蛋白質(zhì)因子等（一）重要的酶類氨基起始因子（IF）原核生物中存在3種起動因子，分別稱為IF1-3。在真核生物中存在9種起動因子（eIF）。啟動因子的作用主要是促進核蛋白體小亞基與起動tRNA及模板mRNA結(jié)合。

（二）蛋白質(zhì)因子11/16/202228DepartmentofBiochemistry起始因子（IF）（二）蛋白質(zhì)因子11/11/202228De延長因子（EF）原核生物中存在3種延長因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2種（EF1，EF2）。其作用主要促使氨基酰tRNA進入核蛋白的受體，并可促進移位過程。

釋放因子（RF）原核生物中有4種，在真核生物中只有1種。其主要作用是識別終止密碼，協(xié)助多肽鏈的釋放。

11/16/202229DepartmentofBiochemistry延長因子（EF）釋放因子（RF）11/11/202229De參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能起始因子IF-1占據(jù)A位防止結(jié)合其他tRNAIF-2促進起始tRNA與小亞基結(jié)合IF-3促進大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始tRNA的敏感性延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合并分解GTPEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進tRNA卸載與釋放釋放因子RF-1特異識別UAA、UAG，誘導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-2特異識別UAA、UGA，誘導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-3可與核蛋白體其他部位結(jié)合，有GTP酶活性，能介導RF-1及RF-2與核蛋白體的相互作用11/16/202230DepartmentofBiochemistry參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能起始因子eIF-1多功能因子，參與多個翻譯步驟eIF-2促進起始tRNA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eIF-4AeIF-4F復合物成分，有RNA解螺旋酶活性，能解除mRNA5′-端的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使其與小亞基結(jié)合eIF-4B結(jié)合mRNA，促進mRNA掃描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F復合物成分，結(jié)合mRNA5′帽子eIF-4GeIF-4F復合物成分，結(jié)合eIF-4E、eIF-3和PolyA結(jié)合蛋白eIF-5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延長因子eIF1-α促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合分解GTP，相當于EF-TueIF1-βγ調(diào)節(jié)亞基，相當于EF-TseIF-2有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進tRNA卸載與釋放，相當于EF-G釋放因子eRF識別所有終止密碼子，具有原核生物各類RF的功能11/16/202231DepartmentofBiochemistry參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能（三）供能物質(zhì)和無機離子多肽鏈合成時，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。

11/16/202232DepartmentofBiochemistry（三）供能物質(zhì)和無機離子11/11/202232Depart第二節(jié)氨基酸的活化在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的tRNA可與相應的氨基酸結(jié)合，生成氨基酸t(yī)RNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質(zhì)的生物合成。11/16/202233DepartmentofBiochemistry第二節(jié)氨基酸的活化在氨基酸t(yī)RNA合成酶催化下，特定的t一、氨基酸活化成氨基酰-tRNA 氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶11/16/202234DepartmentofBiochemistry一、氨基酸活化成氨基酰-tRNA 氨基酰-tRNA合成酶對底氨基酰-tRNA生成中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羥基與相應的活化氨基酸以酯鍵相連接，形成氨基酸t(yī)RNA，從而使活化氨基酸能夠被搬運至核蛋白體上參與多肽鏈的合成。氨基酸t(yī)RNA的合成，可使氨基酸①活化；②搬運；③定位。

11/16/202235DepartmentofBiochemistry氨基酰-tRNA生成中，特異的tRNA3’端CCA上的2’或第一步反應氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋PPi

11/16/202236DepartmentofBiochemistry第一步反應氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋P第二步反應氨基酰-AMP-E＋tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP＋E11/16/202237DepartmentofBiochemistry第二步反應氨基酰-AMP-E11/11/202237Dep氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)結(jié)構(gòu)氨基酰－tRNA合成酶的3個結(jié)合位點氨基酸和ATP形成氨基酰腺苷氨基酰轉(zhuǎn)移到tRNA上tRNA負載了氨基酸11/16/202238DepartmentofBiochemistry氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsyn氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。特性11/16/202239DepartmentofBiochemistry氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。動力學校對化學校對特性11/16/202240DepartmentofBiochemistry氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。動力學校對化學校對特性1二、起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA能夠識別mRNA中5′端起動密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱為起動tRNA。原核生物中，起動tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即tRNAifmet；真核生物中，起動tRNA是一種攜帶蛋氨酸的tRNA，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識別非起動部位的蛋氨酸密碼，AUG。11/16/202241DepartmentofBiochemistry二、起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA能夠識別mRNA中5′端起fMet-tRNAifMet的生成是一碳化合物轉(zhuǎn)移和利用的過程之一，反應由轉(zhuǎn)甲酰基酶催化，甲酰基從N10-甲酰四氫葉酸轉(zhuǎn)移到甲硫氨酸的α-氨基上。11/16/202242DepartmentofBiochemistryfMet-tRNAifMet的生成是一碳化合物轉(zhuǎn)移和利用的過第三節(jié)

肽鏈的生物合成過程

活化氨基酸縮合生成多肽鏈在核蛋白體上進行，此過程反復翻譯mRNA上的密碼，轉(zhuǎn)變?yōu)榘被嵝畔?，成為多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)合成過程可分為起動、延長和終止三個階段，這三個階段在原核生物和真核生物相類似。11/16/202243DepartmentofBiochemistry第三節(jié)肽鏈的生物合成過程活化氨基酸縮合生成多肽鏈在核（一）起始翻譯起始是把帶有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA連同mRNA結(jié)合到核糖體上，生成翻譯起始復合物（translationalinitiationcomplex）。一、原核生物的肽鏈合成過程11/16/202244DepartmentofBiochemistry（一）起始翻譯起始是把帶有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA連同原核生物翻譯起始復合物形成核糖體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；核糖體大亞基結(jié)合。起始因子（initiationfactor,IF）參與補充11/16/202245DepartmentofBiochemistry原核生物翻譯起始復合物形成核糖體大小亞基分離；補充11/1111/16/202246DepartmentofBiochemistry11/11/202246DepartmentofBi原核生物mRNA在核蛋白體小亞基上的準確定位和結(jié)合涉及兩種機制：在各種mRNA起始AUG上游約8～13核苷酸部位，存在一段由4～9個核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱為Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又稱核蛋白體結(jié)合位點(ribosomalbindingsite,RBS)。一條多順反子mRNA序列上的每個基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起始AUG。11/16/202247DepartmentofBiochemistry原核生物mRNA在核蛋白體小亞基上的準確定位和結(jié)合涉及兩種機

小亞基中的16S-rRNA3’-端有一富含嘧啶堿基的短序列，如-UCCUCC-，通過與S-D序列堿基互補而使mRNA與小亞基結(jié)合。

mRNA序列上緊接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白體小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。

11/16/202248DepartmentofBiochemistry小亞基中的16S-rRNA3’-端有一富含嘧啶堿基的短（二）延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，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，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個氨基酸，包括以下三步：進位(entrance)成肽(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位(translocation)11/16/202249DepartmentofBiochemistry（二）延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端肽鏈合成的延長因子（elongationfactor,EF）原核延長因子生物功能對應真核延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合分解GTPEF-1-αEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-1-βγEFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進卸載tRNA釋放EF-211/16/202250DepartmentofBiochemistry肽鏈合成的延長因子（elongationfactor,E1、進位又稱注冊(registration)指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導，使相應氨基酰-tRNA進入核蛋白體A位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。詳圖11/16/202251DepartmentofBiochemistry1、進位又稱注冊(registration)詳圖11/11/2、成肽成肽：是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨酰基或肽?；D(zhuǎn)移到A位上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。給位上已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白上脫落。11/16/202252DepartmentofBiochemistry2、成肽成肽：是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化transpeptidaseP位上fmet-tRNAimet所攜帶的甲酰甲硫氨酰轉(zhuǎn)移到A位，與A位上的氨基酸形成肽鍵P位上無負載的tRNA脫落，P位空載生成的二肽酰-tRNA在A位成肽圖解11/16/202253DepartmentofBiochemistrytranspeptidaseP位上fmet-tRNAimet成肽過程圖解11/16/202254DepartmentofBiochemistry成肽過程圖解11/11/202254Department3、轉(zhuǎn)位由轉(zhuǎn)位酶（translocase）催化，其活性存在于EF-G核蛋白體向mRNA的3‘-端滑動相當于一個密碼的距離，同時使肽?；鵷RNA從A位移到P位,卸載的tRNA進入E位。此步驟需GTP和Mg2+參與。核蛋白體的A位留空，與下一個密碼相對應的氨基酰tRNA即可再進入，重復以上循環(huán)過程，使多肽鏈不斷延長。11/16/202255DepartmentofBiochemistry3、轉(zhuǎn)位由轉(zhuǎn)位酶（translocase）催化，其活性存在于轉(zhuǎn)位圖解11/16/202256DepartmentofBiochemistry轉(zhuǎn)位圖解11/11/202256Departmentof肽鏈延長三步驟全圖11/16/202257DepartmentofBiochemistry肽鏈延長三步驟全圖11/11/202257Departmen（三）終止當mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物釋放因子：eRF11/16/202258DepartmentofBiochemistry（三）終止當mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從釋放因子的功能識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。誘導轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕呋律逆溑c結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核蛋白體上釋放。RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用。11/16/202259DepartmentofBiochemistry釋放因子的功能識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG核蛋白體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進入受位。

1．識別：RF識別終止密碼，進入核蛋白體的受位。

2．水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷?，多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。

終止的過程全圖11/16/202260DepartmentofBiochemistry核蛋白體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進入（四）多聚核蛋白體(polysome)1條mRNA模板鏈都可附著10～100個核蛋白體，這些核蛋白體依次結(jié)合起始密碼子并沿5′→3′方向讀碼移動，同時進行肽鏈合成，這種mRNA與多個核蛋白體形成的聚合物稱為多聚核蛋白體(polysome)。多聚核蛋白體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效率進行。11/16/202261DepartmentofBiochemistry（四）多聚核蛋白體(polysome)1條mRNA模板鏈都可多聚核蛋白體(polysome)照片11/16/202262DepartmentofBiochemistry多聚核蛋白體(polysome)照片11/11/202262二、真核生物的肽鏈合成過程

（一）起始核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。真核生物中（eukaryote）的mRNA具有帽子結(jié)構(gòu)，需特殊的帽子結(jié)合蛋白（CBP）復合物以識別此結(jié)構(gòu)。11/16/202263DepartmentofBiochemistry二、真核生物的肽鏈合成過程

（一）起始核蛋白體大小亞基分離；Met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻譯起始復合物形成過程11/16/202264DepartmentofBiochemistryMet40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2 原核生物

真核生物核蛋白體 70s 80sS-D序列 有 無5’-帽結(jié)構(gòu) 無 有起始因子 少 多起始復合物形成mRNA先于甲酰甲硫氨酰-tRNA結(jié)合于小亞基甲硫氨酰-tRNA先結(jié)合小亞基，然后mRNA借助CBP及其它起始因子結(jié)合于小亞基原核生物和真核生物的翻譯起始復合物生成比較11/16/202265DepartmentofBiochemistry 原核生物 真核生物mRNA先于甲酰甲硫氨酰-t（二）延長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。真核細胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時卸載的tRNA直接從P位脫落。11/16/202266DepartmentofBiochemistry（二）延長真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同（三）終止真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個釋放因子eRF，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。11/16/202267DepartmentofBiochemistry（三）終止真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個釋放原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物真核生物mRNA一條mRNA編碼幾種蛋白質(zhì)（多順反子）一條mRNA編碼一種蛋白質(zhì)（單順反子）轉(zhuǎn)錄后很少加工轉(zhuǎn)錄后進行首尾修飾及剪接轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA的降解可同時發(fā)生mRNA在核內(nèi)合成，加工后進入胞液，再作為模板指導翻譯核蛋白體30S小亞基＋50S大亞基?70S核蛋白體40S小亞基＋60S大亞基?80S核蛋白體起始階段起始氨基酰-tRNA為fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA為Met-tRNAiMet核蛋白體小亞基先與mRNA結(jié)合,再與fMet-tRNAfMet結(jié)合核蛋白體小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合，再與mRNA結(jié)合mRNA中的S-D序列與16SrRNA3-端的一段序列結(jié)合mRNA中的帽子結(jié)構(gòu)與帽子結(jié)合蛋白復合物結(jié)合有3種IF參與起始復合物的形成有至少10種eIF參與起始復合物的形成延長階段延長因子為EF-Tu、EF-Ts和EF-G延長因子為eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2終止階段釋放因子為RF-1、RF-2和RF-3釋放因子為eRF11/16/202268DepartmentofBiochemistry原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物真核生物mR第四節(jié)蛋白質(zhì)翻譯后修飾和輸送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過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。這一加工過程稱為翻譯后修飾(posttranslationalmodification)蛋白質(zhì)合成后被定向輸送到其發(fā)揮作用的靶位點的過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送(proteintargeting)。11/16/202269DepartmentofBiochemistry第四節(jié)蛋白質(zhì)翻譯后修飾和輸送從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不一、多肽鏈折疊為天然功能構(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，新生肽鏈N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。可能隨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)折疊的信息，即一級結(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，而需要其他酶、蛋白輔助。11/16/202270DepartmentofBiochemistry一、多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)新生肽鏈的折疊在肽鏈合成1、分子伴侶(molecularchaperon)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，促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。主要功能有：①封閉待折疊蛋白質(zhì)的暴露的疏水區(qū)段；②創(chuàng)建一個隔離的環(huán)境，可以使蛋白質(zhì)的折疊互不干擾；③促進蛋白質(zhì)折疊和去聚集；④遇到應激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。11/16/202271DepartmentofBiochemistry1、分子伴侶(molecularchaperon)分子伴分子伴侶主要有：熱休克蛋白、伴侶蛋白、觸發(fā)因子等（1）熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)熱休克蛋白屬于應激反應性蛋白質(zhì)，高溫應激可誘導該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進需要折疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。熱休克蛋白包括HSP70、HSP40和GrpE三族。11/16/202272DepartmentofBiochemistry分子伴侶主要有：熱休克蛋白、伴侶蛋白、觸發(fā)因子等（1）熱休它有兩個主要功能域：一個是存在于N-端的高度保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解ATP；另一個是存在于C-端的多肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)的折疊需要這兩個結(jié)構(gòu)域的相互作用。大腸桿菌的HSP70(DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域H2NEEVD-COOHGrpE結(jié)合部位DnaJ/HSP40結(jié)合部位11/16/202273DepartmentofBiochemistry它有兩個主要功能域：一個是存在于N-端的高度保守的ATP酶結(jié)大腸桿菌的HSP40(DnaJ)可激活DnaK中的ATP酶，生成穩(wěn)定的DnaJ-DnaK-ADP-被折疊蛋白質(zhì)復合物，以利于DnaK發(fā)揮分子伴侶作用。在ATP存在的情況下，DnaJ和DnaK的相互作用能抑制蛋白質(zhì)的聚集。GrpE，核苷酸交換因子，與DnaK的ATP酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使DnaK的構(gòu)象發(fā)生改變、ADP從復合物中釋放出來并由ATP代替ADP，從而控制DnaK的ATP酶活性。在蛋白質(zhì)的折疊過程中，HSP70還需2個輔助因子HSP40和GrpE。11/16/202274DepartmentofBiochemistry大腸桿菌的HSP40(DnaJ)可激活DnaK中的AT熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用：HSP40結(jié)合待折疊多肽片斷將多肽導向HSP70-ATP復合物產(chǎn)生穩(wěn)定的HSP40-HSP70-ADP-多肽復合物核苷酸交換因子GrpE與HSP40作用，促進ATP交換ADP復合物解離，釋出多肽鏈片斷多肽鏈片斷正確折疊

結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進行折疊。形成HSP70和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。11/16/202275DepartmentofBiochemistry熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用：HSP40結(jié)合待折疊多肽大腸桿菌中的HSP70反應循環(huán)11/16/202276DepartmentofBiochemistry大腸桿菌中的HSP70反應循環(huán)11/11/202276De人類細胞中HSP蛋白質(zhì)家族可存在于胞漿、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔、線粒體、胞核等部位，涉及多種細胞保護功能：如使線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)保持未折疊狀態(tài)而轉(zhuǎn)運、跨膜，再折疊成功能構(gòu)象；通過類似上述機制，避免或消除蛋白質(zhì)變性后因疏水基團暴露而發(fā)生的不可逆聚集，以利于清除變性或錯誤折疊的多肽中間物等。11/16/202277DepartmentofBiochemistry人類細胞中HSP蛋白質(zhì)家族可存在于胞漿、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔、線粒體、胞（2）伴侶蛋白(chaperonin)伴侶蛋白是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的GroEL和GroES（真核細胞中同源物為HSP60和HSP10）等家族。其主要作用是為非自發(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。11/16/202278DepartmentofBiochemistry（2）伴侶蛋白(chaperonin)伴侶蛋白是分子伴侶的另當待折疊肽鏈進入GroEL的桶狀空腔后，GroES可作為“蓋子”瞬時封閉GroEL空腔出口。封閉后的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。GroEL-GroES復合物11/16/202279DepartmentofBiochemistry當待折疊肽鏈進入GroEL的桶狀空腔后，GroES可作為GroEL-GroES反應循環(huán)11/16/202280DepartmentofBiochemistryGroEL-GroES反應循環(huán)11/11/2022802、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶

(proteindisulfideisomerase,PDI)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)象十分重要，這一過程主要在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。蛋白二硫鍵異構(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。11/16/202281DepartmentofBiochemistry2、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶

(proteindisulfid3、肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶

(peptideprolylcis-transisomerase,PPI)多肽鏈中肽酰-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。肽酰-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。肽酰-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，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。11/16/202282DepartmentofBiochemistry3、肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶

(peptideprolyl二、一級結(jié)構(gòu)的加工修飾（一）N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。①去甲酰化：②去蛋氨?；杭柞５鞍彼?肽甲酸+蛋氨酸-肽甲?；傅鞍彼岚被拿傅鞍滨?肽

蛋氨酸+肽11/16/202283DepartmentofBiochemistry二、一級結(jié)構(gòu)的加工修飾（一）N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：甲（二）個別氨基酸的共價修飾：氨基酸的修飾：由專一性的酶催化進行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；取６蜴I的形成：由專一性的氧化酶催化，將-SH氧化為-S-S-。（三）水解修飾：由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除。水解11/16/202284DepartmentofBiochemistry（二）個別氨基酸的共價修飾：氨基酸的修飾：水解11/11/2三、空間結(jié)構(gòu)的修飾亞基的聚合通過非共價鍵連接輔基的連接如糖基化在高爾基器中完成等等

疏水脂鍵的共價連接特定位點連接脂酸鏈、多異戊二烯鏈等等空間構(gòu)象的形成：在分子內(nèi)伴侶、輔助酶及分子伴侶的協(xié)助下，形成特定的空間構(gòu)象。11/16/202285DepartmentofBiochemistry三、空間結(jié)構(gòu)的修飾亞基的聚合11/11/202285Depa四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送蛋白質(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，這一過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。蛋白質(zhì)的靶向輸送與翻譯后修飾過程同步進行。

大多數(shù)情況下，被輸送的蛋白質(zhì)分子需穿過膜性結(jié)構(gòu)，才能到達特定的地點。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N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，這一序列信號序列（signalsequence）。11/16/202286DepartmentofBiochemistry四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復雜機制，定向靶向輸送蛋白的信號序列或成分靶向輸送蛋白信號序列或成分分泌蛋白信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)線粒體蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸殘基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）過氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）11/16/202287DepartmentofBiochemistry靶向輸送蛋白的信號序列或成分靶向輸送蛋白信號序列或成分分泌蛋信號肽信號肽(signalpeptide)－各種新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列稱信號肽。信號肽約13～36氨基酸殘基，分堿性區(qū)、疏水核心區(qū)、加工區(qū)三個區(qū)段。信號肽的N端為帶正電荷的氨基酸殘基（賴、精）；中間為疏水的核心區(qū)（亮、異亮等），而C端由小分子氨基酸殘基（絲、甘、丙等）組成，可被信號肽酶識別并裂解。信號肽11/16/202288DepartmentofBiochemistry信號肽信號肽(signalpeptide)－各種新生分泌蛋（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輸送過程首先要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；然后折疊成為具有一定功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)；在高爾基復合體中被包裝成分泌小泡；轉(zhuǎn)移至細胞膜，再分泌到細胞外。分泌型蛋白質(zhì)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過程，靠信號肽與胞漿中的信號肽識別粒子（SRP）識別并特異結(jié)合，SRP再與膜上的SRP受體（又稱對接蛋白DP）結(jié)合，并通過核蛋白體受體、肽轉(zhuǎn)位復合物等作用，最終使分泌型蛋白質(zhì)跨過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。11/16/202289DepartmentofBiochemistry（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輸送信號肽引導真核分泌蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)11/16/202290DepartmentofBiochemistry信號肽引導真核分泌蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)11/11/202290De（二）蛋白質(zhì)6-磷酸甘露糖基化是靶向輸送至溶酶體的信號11/16/202291DepartmentofBiochemistry（二）蛋白質(zhì)6-磷酸甘露糖基化是靶向輸送至溶酶體的信號11與分泌型蛋白質(zhì)一樣，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的駐留蛋白質(zhì)先經(jīng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的附著核蛋白體合成并進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，然后隨囊泡輸送到高爾基復合體。但是，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)多肽鏈的C-端含有滯留信號序列，可與相應受體結(jié)合。在高爾基復合體上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)通過其滯留信號序列與受體結(jié)合后，隨囊泡輸送回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。（三）靶向輸送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)C-端含有滯留信號序列11/16/202292DepartmentofBiochemistry與分泌型蛋白質(zhì)一樣，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的駐留蛋白質(zhì)先經(jīng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的附（四）質(zhì)膜蛋白質(zhì)的靶向輸送由囊泡轉(zhuǎn)移到細胞膜質(zhì)膜蛋白質(zhì)合成時在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的跨膜機制與分泌型蛋白質(zhì)的跨膜機制相似，但是，質(zhì)膜蛋白質(zhì)的肽鏈并不完全進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，而是錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。不同類型的跨膜蛋白質(zhì)以不同的形式錨定于膜上。11/16/202293DepartmentofBiochemistry（四）質(zhì)膜蛋白質(zhì)的靶向輸送由囊泡轉(zhuǎn)移到細胞膜質(zhì)膜蛋白質(zhì)合成時（五）線粒體蛋白的靶向輸送90％以上的線粒體蛋白質(zhì)由核基因組編碼，其前體在胞液合成，然后輸入線粒體大部分定位于基質(zhì)，其他定位于內(nèi)、外膜和膜間隙基質(zhì)蛋白的N端有25～30的信號序列，稱導肽，富含絲、蘇、堿性氨基酸靶向輸送過程有分子伴侶HSP70或線粒體輸入刺激因子（MSF）參與11/16/202294DepartmentofBiochemistry（五）線粒體蛋白的靶向輸送90％以上的線粒體蛋白質(zhì)由核基因組線粒體蛋白的靶向輸送圖解11/16/202295DepartmentofBiochemistry線粒體蛋白的靶向輸送圖解11/11/202295Depart（六）細胞核蛋白的靶向輸送多種核蛋白在胞液合成，然后經(jīng)核孔進入核內(nèi)，包括各種復制、轉(zhuǎn)錄、基因表達調(diào)控相關(guān)的酶和蛋白因子等。輸送的胞核蛋白多肽鏈內(nèi)含有特異信號序列，稱為核定位序列（NLS），為4～8氨基酸殘基，富含帶正電的賴、精、脯等。NLS可位于肽鏈的不同部位，不僅限于N端；進入核定位后也不被切除。11/16/202296DepartmentofBiochemistry（六）細胞核蛋白的靶向輸送多種核蛋白在胞液合成，然后經(jīng)核孔進細胞核蛋白的靶向輸送圖解11/16/202297DepartmentofBiochemistry細胞核蛋白的靶向輸送圖解11/11/202297Depart第五節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。針對蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點。盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設計、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。11/16/202298DepartmentofBiochemistry第五節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成是很多天然一、抗生素抗生素（antibiotics）：能殺滅或抑制細菌的一類藥物，抑制細菌代謝過程或基因信息傳遞特別是翻譯過程。最早的抗生素是在微生物中提取，目前也可按其抑制代謝及信息傳遞的原理設計和化學合成。影響翻譯起始的抗生素影響翻譯延長的抗生素干擾進位的抗生素引起讀碼錯誤的抗生素影響肽鍵形成的抗生素影響轉(zhuǎn)位的抗生素11/16/202299DepartmentofBiochemistry一、抗生素抗生素（antibiotics）：能殺滅或抑制細菌常用抗生素對翻譯過程的作用位點1.四環(huán)素（tetracyclin）族2.氯霉素（chloromycetin）3.鏈霉素（streptomycin）卡那霉素（karamycin）4.嘌呤酶素（puromycin）5.放線菌酮（cycloheximide）列表嘌呤11/16/2022100DepartmentofBiochemistry常用抗生素對翻譯過程的作用位點1.四環(huán)素（tetracycl二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)毒素白喉毒素－真核生物延長因子eEF-2失活植物毒素蓖麻蛋白－－真核生物大亞基失活干擾素使真核主要起始因子eIF2磷酸化失活，抑制病毒蛋白質(zhì)合成使病毒mRNA降解，阻斷病毒蛋白質(zhì)合成毒素干擾素11/16/2022101DepartmentofBiochemistry二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)毒素毒素干擾素11/11/2原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG-53蛋白質(zhì)11/16/2022102DepartmentofBiochemistry原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位遺傳密碼的兼并性11/16/2022103DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的兼并性11/11/2022103Departmen擺動配對U11/16/2022104DepartmentofBiochemistry擺動配對U11/11/2022104Department核蛋白體的組成原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA23S-rRNA5S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種11/16/2022105DepartmentofBiochemistry核蛋白體的組成原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小tRNA的三級結(jié)構(gòu)示意圖11/16/2022106DepartmentofBiochemistrytRNA的三級結(jié)構(gòu)示意圖11/11/2022106Depar1．30S起動復合物的形成：在起動因子的促進下，30S小亞基與mRNA的起動部位，起動tRNA（fmet-tRNAfmet），和GTP結(jié)合，形成復合體。

2．70S起動前復合體的形成：IF3從30S起動復合體上脫落，50S大亞基與復合體結(jié)合，形成70S起動前復合體。

3．70S起動復合體的形成：GTP被水解，IF1和IF2從復合物上脫落。此時，tRNAfmet的反密碼UAC與mRNA上的起動密碼AUG互補結(jié)合，tRNAfmet結(jié)合在核蛋白的給位（P位）。

補充說明11/16/2022107DepartmentofBiochemistry1．30S起動復合物的形成：在起動因子的促進下，30S小亞基延長因子EF-T催化進位（原核生物）11/16/2022108DepartmentofBiochemistry延長因子EF-T催化進位（原核生物）11/11/202210進位過程圖解11/16/2022109DepartmentofBiochemistry進位過程圖解11/11/2022109Department第一個核蛋白體循環(huán)P位為二肽第二個循環(huán)P位上為三肽第三個循環(huán)P位上為四肽……EFT轉(zhuǎn)位酶（EFG）轉(zhuǎn)肽酶肽鏈延伸方向：N端C端肽鏈延長圖解11/16/2022110DepartmentofBiochemistry第一個核蛋白體循環(huán)第二個循環(huán)第三個循環(huán)……EFT轉(zhuǎn)位酶（EF1.終止密碼的辨認當翻譯至A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼時，因無氨基酰-tRNA與之對應，RF-1、RF-2能識別終止密碼，進入A位。2.RF-3激活核蛋白體上的轉(zhuǎn)肽酶，水解使P位上肽與tRNA分離3.在RR的作用下，tRNA，mRNA及RF均從核蛋白體脫落肽鏈合成終止11/16/2022111DepartmentofBiochemistry1.終止密碼的辨認當翻譯至A位出現(xiàn)mRNA的終止電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象11/16/2022112DepartmentofBiochemistry電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象11/11/2022112Depar鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾NC信號肽POMCKRKR103肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin11/16/2022113DepartmentofBiochemistry鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾NC信號肽POMCKR信號肽的一級結(jié)構(gòu)11/16/2022114DepartmentofBiochemistry信號肽的一級結(jié)構(gòu)11/11/2022114Departmen抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成原理表抗生素作用位點作用原理應用伊短菌素原核、真核核蛋白體小亞基阻礙翻譯起始復合物的形成抗腫瘤藥四環(huán)素、土霉素原核核蛋白體小亞基抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合抗菌藥鏈霉素、新霉素、巴龍霉素原核核蛋白體小亞基改變構(gòu)象引起讀碼錯誤、抑制起始抗菌藥氯霉素、林可霉素、紅霉素原核核蛋白體大亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長抗菌藥嘌呤霉素原核、真核核蛋白體使肽?；D(zhuǎn)移到它的氨基上后脫落抗腫瘤藥放線菌酮真核核蛋白體大亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長醫(yī)學研究夫西地酸、細球菌素EF-G抑制EF-G、阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥壯觀霉素原核核蛋白體小亞基阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥11/16/2022115DepartmentofBiochemistry抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成原理表抗生素作用位點作用原理應用嘌呤霉素作用機制11/16/2022116DepartmentofBiochemistry嘌呤霉素作用機制11/11/2022116Departmen1、白喉毒素(diphtheriatoxin)某些毒素能在肽鏈延長階段阻斷蛋白質(zhì)合成而呈現(xiàn)毒性如白喉毒素是真核細胞蛋白質(zhì)合成的抑制劑，它作為一種修飾酶，可使eEF-2發(fā)生ADP糖基化共價修飾，生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失活。11/16/2022117DepartmentofBiochemistry1、白喉毒素(diphtheriatoxin)某些毒素能在白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用機理白喉毒素++延長因子-2（有活性）延長因子-2（無活性）11/16/2022118DepartmentofBiochemistry白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用機理白喉毒2、蓖麻蛋白(ricin)蓖麻蛋白是蓖麻籽中所含的植物糖蛋白，由A、B兩條多肽鏈組成。A鏈是一種蛋白酶，可作用于真核生物核蛋白體大亞基的28SrRNA，催化其中特異腺苷酸發(fā)生脫嘌呤基反應，使28SrRNA降解，使核蛋白體大亞基失活；B鏈對A鏈發(fā)揮毒性具有重要的促進作用，且B鏈上的半乳糖結(jié)合位點也是毒素發(fā)揮毒性作用的活性部位。11/16/2022119DepartmentofBiochemistry2、蓖麻蛋白(ricin)蓖麻蛋白是蓖麻籽中所含的植物糖蛋干擾素干擾素(interferon,IFN)是真核細胞被病毒感染后分泌的一類具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒的繁殖。干擾素分為α-（白細胞）型、β-（成纖維細胞）型和γ-（淋巴細胞）型三大類，每類各有亞型，分別具有其特異作用。11/16/2022120DepartmentofBiochemistry干擾素干擾素(interferon,IFN)是真核細胞被病干擾素抑制病毒的作用機制有兩方面干擾素在某些病毒雙鏈RNA存在時，能誘導特異的蛋白激酶活化，該活化的蛋白激酶使eIF-2磷酸化而失活，從而抑制病毒蛋白質(zhì)合成；干擾素能與雙鏈RNA共同活化特殊的2ˊ-5ˊ寡聚腺苷酸（2ˊ-5ˊA）合成酶，催化ATP聚合，生成單核苷酸間以2ˊ-5ˊ磷酸二酯鍵連接的2ˊ-5ˊA，經(jīng)2ˊ-5ˊA活化核酸內(nèi)切酶RNaseL，后者可降解病毒mRNA，從而阻斷病毒蛋白質(zhì)合成。11/16/2022121DepartmentofBiochemistry干擾素抑制病毒的作用機制有兩方面干擾素在某些病毒雙鏈RNA存干擾素的作用機理圖示干擾素誘導的蛋白激酶dsRNA1、干擾素誘導eIF2磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶11/16/2022122DepartmentofBiochemistry干擾素的作用機理圖示干擾素誘導的蛋白激酶dsRNA1、干擾素2、干擾素誘導病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干擾素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化11/16/2022123DepartmentofBiochemistry2、干擾素誘導病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干擾素AA再見！11/16/2022124DepartmentofBiochemistry再見！11/11/2022124Departmentof蛋白質(zhì)的生物合成

——翻譯(ProteinBiosynthesis，Translation)多媒體課件試用版BiochemistryDepartmentDepartmentofBasicMedicalSciencesHangzhouNormalUniversityGuyisheng第十二章蛋白質(zhì)的生物合成

——翻譯(Protei蛋白質(zhì)的生物合成

BiosynthesisofProtein翻譯的概念蛋白質(zhì)的生物合成過程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體的解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過程，這一過程被稱為翻譯(translation)。11/16/2022126DepartmentofBiochemistry蛋白質(zhì)的生物合成

BiosynthesisofP第一節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成體系生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生物體內(nèi)利用約20種氨基酸為原料自行合成的。參與蛋白質(zhì)生物合成的各種因素構(gòu)成了蛋白質(zhì)合成體系，包括：①mRNA：作為蛋白質(zhì)生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序；②tRNA：搬運氨基酸的工具；③

核糖體：蛋白體生物合成的場所；④

酶及其他蛋白質(zhì)因子；⑤

供能物質(zhì)及無機離子。

11/16/2022127DepartmentofBiochemistry第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成體系生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)都是生一、mRNA－翻譯模板遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。原核細胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron)

。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子(singlecistron)

。mRNA是遺傳信息的攜帶者圖解11/16/2022128DepartmentofBiochemistry一、mRNA－翻譯模板遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反mRNA的基本結(jié)構(gòu)StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻譯區(qū)533’-端非翻譯區(qū)開放閱讀框架從mRNA5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。11/16/2022129DepartmentofBiochemistrymRNA的基本結(jié)構(gòu)Startofgeneticmess作為指導蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個氨基酸的信息，稱為密碼(coden)。共有64種不同的密碼。遺傳密碼具有以下特點：①

連續(xù)性；②

簡并性；③

通用性；（但在線粒體或葉綠體中特殊）④

方向性，即解讀方向為5′→3′；⑤

擺動性；⑥

起始密碼：AUG；終止密碼：UAA、UAG、UGA。

遺傳密碼11/16/2022130DepartmentofBiochemistry作為指導蛋白質(zhì)生物合成的模板。mRNA中每三個相鄰的核苷酸組遺傳密碼的方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5’→3’的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。11/16/2022131DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的方向性翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼遺傳密碼的連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。11/16/2022132DepartmentofBiochemistry遺傳密碼的連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導致框移突變(frameshiftmutation)。11/16/2022133DepartmentofBiochemistry基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導致許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工的過程，可通過特定堿基的插入、缺失或置換，使mRNA序列中出現(xiàn)移碼突變、錯義突變或無義突變，導致mRNA與其DNA模板序列不匹配，使同一前體mRNA翻譯出序列、功能不同的蛋白質(zhì)。這種基因表達的調(diào)節(jié)方式稱為mRNA編輯（mRNAediting）。11/16/2022134DepartmentofBiochemistry許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工的過程，可通一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱為簡并性密碼子，也稱同義密碼子。遺傳密碼的簡并性11/16/2022135DepartmentofBiochemistry一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼表兼并性11/16/2022136Depart