分子生物學(xué)蛋白質(zhì)合成

分子生物學(xué)蛋白質(zhì)合成第1頁/共42頁Codingregion編碼區(qū)

isapartofthegenethatrepresentsaproteinsequence.

Coding

strand

編碼鏈ofDNAhasthesamesequenceasmRNA.

template

strand模板鏈

ofdouble-strandedDNAistheonethatisusedtospecifythesequenceofacomplementarysinglestrandofRNA.(Thenon-templatestrandisidenticalinsequencetotheRNAproduct.)

Transcription

轉(zhuǎn)錄issynthesisofRNAonaDNAtemplate.

Translation

翻譯issynthesisofproteinonthemRNAtemplate.Introduction第2頁/共42頁TranscriptiongeneratesanRNAwhichiscomplementarytotheDNAtemplatestrandandhasthesamesequenceastheDNAcodingstrand.Translationreadseachtripletofbasesintooneaminoacid.ThreeturnsoftheDNAdoublehelixcontain30bp,whichcidefor10aminoacids.第3頁/共42頁Aminoacyl氨酰-tRNA

istransferRNAcarryinganaminoacid;thecovalent共價linkageisbetweentheNH2groupoftheaminoacidandeitherthe3′-or2′-OHgroupoftheterminalbaseofthetRNA.Aminoacyl-tRNAsynthetases

areenzymesresponsibleforcovalentlylinkingaminoacidstothe2′-or3′-OHpositionoftRNA.Anticodon反密碼子

isatrinucleotide三核苷酸sequenceintRNAwhichiscomplementarytothecodoninmRNAandenablesthetRNAtoplacetheappropriateaminoacidinresponsetothecodon.Loop

環(huán)isasingle-strandedregionofahairpin發(fā)夾

inRNA(orsingle-strandedDNA);correspondstothesequencebetweeninvertedrepeats反向重復(fù)induplexDNA.Stem

isthebase-pairedsegmentofahairpin.TransferRNAistheadapter第4頁/共42頁AtRNAhasthedualpropertiesofanadaptorthatrecognizesboththeaminoacidandcodon.Theadenosine腺苷at3’endiscovalentlylinkedtoanaminoacid.TheanticodonbasepairswiththecodononmRNA.第5頁/共42頁ThetRNAcloverleaf三葉草結(jié)構(gòu)hasinvariant不變的

andsemi-invariantbases,andaconserved保守的setofbasepairinginteractions.第6頁/共42頁TransferRNAfoldsintoacompactL-shapedtertiarystructure三級結(jié)構(gòu)withtheaminoacidatoneendandtheanticodonattheotherend.第7頁/共42頁Aspace-fillingmodelshowsthattRNAtertiarystructureiscompact緊密的.ThetwoviewsoftRNAarerotatedby90o.PhotographkindlyprovidedbyS.H.Kim.第8頁/共42頁

ThemeaningoftRNAisdeterminedbyitsanticodonandnotbyitsaminoacid.第9頁/共42頁Aribosomeconsistsoftwosubunits亞基.MessengerRNAistranslatedbyribosomes

核糖體第10頁/共42頁Apolyribosome多核糖體consistsofanmRNAbeingtranslatedsimultaneouslybyseveralribosomesmovinginthedirectionfrom5’-3’.EachribosomehastwotRNAmolecules,onecarryingthenascentaminoacid初生氨基酸,thesecondcarryingthenextaminoacidtobeadded添加氨基酸.第11頁/共42頁Aribosomeassembles裝配

fromitssubunitsonmRNA,translatesthenucleotidetripletsintoprotein,andthendissociates分離fromthemRNA.第12頁/共42頁P(yáng)roteinsynthesisoccursonpolyribosomes.多核糖體第13頁/共42頁MessengerRNAistranslatedbyribosomesthatcyclethroughapool.第14頁/共42頁ConsideringE.coliintermsofitsmacromolecularcomponents大分子成分.第15頁/共42頁mRNAistranscribed,translated,anddegradedsimultaneously同時inbacteria.細(xì)菌中轉(zhuǎn)錄與翻譯同時進(jìn)行轉(zhuǎn)錄開始后核糖體附著在mRNA的5’端開始翻譯同時，mRNA沿從5’至3’的方向迅速降解在37C，mRNA轉(zhuǎn)錄速度約為40核苷酸／秒。蛋白質(zhì)合成速度約為15氨基酸／秒。轉(zhuǎn)錄并翻譯180KD蛋白質(zhì)的5000hp的mRNA需時2分鐘第16頁/共42頁Transcriptionunitscanbevisualizedinbacteria.第17頁/共42頁BacterialmRNAincludesnon-translatedaswellastranslatedregions.Eachcodingregionhasitsowninitiationandterminationsignals.AtypicalmRNAmayhaveseveralcodingregions.大多數(shù)細(xì)菌基因通過多順反子進(jìn)行表達(dá)位于編碼區(qū)之前的5’端附加序列，叫做前導(dǎo)序列終止信號后組成3’末端的附加序列叫做跟蹤序列。順反子間區(qū)第18頁/共42頁EukaryoticmRNAismodifiedbyadditionofacaptothe5’endandpoly(A)tothe3’end.TranslationofeukaryoticmRNA

第19頁/共42頁expressionofmRNAinanimalcellsrequirestranscription,modification,processing,nucleocytoplasmictransport,andtranslationmRNA的表達(dá)需轉(zhuǎn)錄、修飾、加工、核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯.真核生物mRNA只占整個細(xì)胞RNA的一小部分（質(zhì)量的3％）。然而相對穩(wěn)定。典型動物中mRNA的半衰期范圍是4～24小時第20頁/共42頁ExogenousmRNAscanbetranslatedbycell-freesystemsorbyinjectionintoXenopusoocytes非洲爪蟾卵母細(xì)胞.恢復(fù)cell－free系統(tǒng)包括核糖體、蛋白質(zhì)因子和tRNA。第21頁/共42頁1、轉(zhuǎn)錄開始于核苷三磷酸（通常是膘呤，A或G）

2、轉(zhuǎn)錄物的起始序列：5’pppA(G)pNpNpNpNp

3、鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶催化5’端添加甲基化的G，即RNA帽子，根據(jù)甲基化的位置和數(shù)目不同可分為帽子0、帽子1、帽子2等多種類型

4、在真核生物中，每個mRNA分子都是戴帽的。不同類型帽子的比例是一種生物的特征。

5、除了戴帽作用中的甲基化外，mRNA中的內(nèi)部也存在低頻率的甲基化作用The5endofeukaryoticmRNAiscapped第22頁/共42頁帽子的種類帽子0：出現(xiàn)在所有真核生物中，在末端烏瞟吟的7位上添加一個甲基構(gòu)成。擔(dān)負(fù)這種修飾作用的酶是細(xì)胞質(zhì)中的烏瞟鳴一7一甲基轉(zhuǎn)移酶。帽子1：具有兩個甲基團(tuán)。再在轉(zhuǎn)錄物中第1個堿基2’－O位置上添加一個甲基，由2’一甲基一轉(zhuǎn)移酶催化。是除單細(xì)胞生物以外所有其他真核生物中都有的最主要的帽子。在少量較高等真核生物中，當(dāng)2’－O位置上已有甲基時，可將甲基團(tuán)添加到該堿基的N6位。帽子2：有些物種，甲基基團(tuán)可以添加到戴帽mRNA的第3堿基(轉(zhuǎn)錄物中第2個堿基)的2’－O位置。這種帽子具有三個甲基團(tuán)，通常低于戴帽群體總量的10－15％。第23頁/共42頁帽子結(jié)構(gòu)的作用對mRNA的翻譯活性很重要，可使之免受外切核酸酶的降解對mRNA與核糖體的結(jié)合包括起始區(qū)的辨認(rèn)也很重要與蛋白質(zhì)翻譯的起始有關(guān)，沒有帽子結(jié)構(gòu)不能與核糖體的小亞基形成復(fù)合物第24頁/共42頁Thecapblocksthe5’endofmRNAandmaybemethylatedatseveralpositions.第25頁/共42頁cDNAisasingle-strandedDNAcomplementarytoanRNA,synthesizedfromitbyreversetranscriptioninvitro體外.The3terminusispolyadenylated第26頁/共42頁P(yáng)oly(A)+RNAcanbeseparatedfromotherRNAsbyfractionationonSepharose瓊脂糖(凝膠)-oligo(dT).第27頁/共42頁多聚A尾的作用不是所有的mRNA都有多聚A尾，如組蛋白mRNA的3端有特殊的二級結(jié)構(gòu)，沒有多聚尾多聚A尾對mRNA的穩(wěn)定性有一定作用，即與mRNA的降解有關(guān)。在多聚A尾上存在一些多聚A結(jié)合蛋白，可能與mRNA的穩(wěn)定性有關(guān)。與mRNA通過核膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)有關(guān)與翻譯調(diào)控有關(guān)可利用poly(A)結(jié)構(gòu)在dT分離柱上通過餾分將mRNA與其它RNA分開。第28頁/共42頁Degradosome降解復(fù)合體

isacomplexofbacterialenzymes,includingRNAases,ahelicase,andenolase磷酸丙酮酸水合酶(aglycolytic糖酵解enzyme),whichmaybeinvolvedindegradingmRNA.BacterialmRNAdegradationinvolvesmultipleenzymes第29頁/共42頁DegradationofbacterialmRNAisatwostageprocess.Endonucleolyticcleavagesproceed5’-3’behindtheribosomes.Thereleasedfragmentsaredegradedbyexonucleasesthatmove3’-5’第30頁/共42頁Exosome外切體

isacomplexofseveralexonucleasesinvolvedindegradingRNA.

YeastmRNAdegradationinvolvesmultipleactivities第31頁/共42頁DegradationofyeastmRNArequiresdeadenylation脫腺苷,decapping去帽,andexonucleolysis外切核酸酶降解.第32頁/共42頁AnAREina3’nontranslatedregioninitiatesdegradationofmRNA.Sequenceelementsmaydestabilize使不穩(wěn)定mRNAARE:AU-richsequence第33頁/共42頁AnIREina3nontranslatedregioncontrolsmRNAstability.轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNAIRE:Ironregulatedelement第34頁/共42頁Surveillance

systemschecknucleicacidsforvalidity正確性.Thetermisusedinseveraldifferentcontexts.OneexampleisthesystemthatdegradesmRNAsthathavenonsensemutations.Anotheristhesetofsystemsthatreacttodamageinthedoublehelix.Thecommonfeatureisthatthesystemrecognizesaninvalidsequenceorstructureandtriggersaresponse.Nonsensemutationstriggerasurveillance監(jiān)管

system第35頁/共42頁NonsensemutationsmaycausemRNAtobedegraded.第36頁/共42頁1、DNA攜帶的遺傳信息通過兩種途徑來表達(dá)：DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA，mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。信使RNA由DNA的一條鏈(模板鏈)轉(zhuǎn)錄而來，與這條鏈互補(bǔ)，與另外一條鏈(編碼鏈)一致mRNA的序列，在三聯(lián)密碼子中從5’到3’，是與蛋白質(zhì)的N-C端的序列相關(guān)的。

2、解釋密碼子意義的是有致密L形三級結(jié)構(gòu)的tRNA

，tRNA的一端有反密碼子與密碼子互補(bǔ)，另一端可以共價地連接特定的與靶密碼子一致的氨基酸。一個攜帶氨基酸的tRNA叫作氨?；?tRNA。Summary

第37頁/共42頁3、核糖體提供了氨酰基tRNA連接到mRNA密碼子上的環(huán)境。核糖體小亞基連接mRNA，大亞基攜帶新生的多肽。核糖體從5’端的起始位點(diǎn)向3’端的終止位點(diǎn)移動，氨?；鵷RNA對應(yīng)于它們的密碼子，這樣，延伸的多肽鏈每經(jīng)歷一個密碼子增加一個殘基。4、轉(zhuǎn)錄機(jī)器對于組織和器官不是特定的；一個來源的mRNA可以被另外一個來源的tRNA和核糖體所翻譯。mRNA被翻譯的次數(shù)決定于起始點(diǎn)與核糖體親和力