第九章蛋白質(zhì)代謝()

蛋白質(zhì)的生物合成，即翻譯，就是將核酸中由4種核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過(guò)遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中20種氨基酸的排列順序?，F(xiàn)在是1頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四目錄蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程蛋白質(zhì)合成后加工和輸送現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四蛋白質(zhì)合成體系

ProteinBiosynthesisSystem

第一節(jié)現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置三、tRNA與氨基酸的活化第一節(jié)蛋白質(zhì)合成體系

一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼四、輔助因子現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、無(wú)機(jī)離子參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括三種RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白體RNA）tRNA（transferRNA,轉(zhuǎn)移RNA）現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5至3方向，由AUG開(kāi)始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。起始密碼(initiationcoden):AUG終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四遺傳密碼表現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四1.連續(xù)性(commaless)遺傳密碼的特點(diǎn)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshiftmutation)。現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四2.簡(jiǎn)并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四2.簡(jiǎn)并性(degeneracy)現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四3.通用性(universal)蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四4.擺動(dòng)性(wobble)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過(guò)堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四U擺動(dòng)配對(duì)現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置核糖體是由rRNA（ribosomalribonucleicasid）和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，蛋白質(zhì)肽鍵的合成就是在這種核糖體上進(jìn)行的。2、核糖體的功能1、核糖體的結(jié)構(gòu)和組成現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四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S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種不同細(xì)胞核蛋白體的組成現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四核蛋白體的組成現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四原核生物mRNA5’端的SD序列——識(shí)別16SrRNA核糖體結(jié)合位點(diǎn)序列現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四原核細(xì)胞70S核糖體的A位、P位及mRNA結(jié)合部位示意圖anticodoncodon30S與mRNA結(jié)合部位P位（結(jié)合或接受肽基的部位）A位（結(jié)合或接受AA-tRNA的部位）50S53mRNA現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四三、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)氨基酸的活化現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四tRNA與酶結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四氨基酰-tRNA合成酶對(duì)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

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四真核和原核細(xì)胞參與翻譯的蛋白質(zhì)因子階段原核真核功能IF1IF2eIF2參與起始復(fù)合物的形成IF3eIF3、eIF4C起始CBPI與mRNA帽子結(jié)合eIF4ABF參與尋找第一個(gè)AUGeIF5協(xié)助eIF2、eIF3、eIF4C的釋放eIF6協(xié)助60S亞基從無(wú)活性的核糖體上解離EF-TueEF1協(xié)助氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體延長(zhǎng)EF-TseEF1幫助EF-Tu、eEF1周轉(zhuǎn)EF-GeEF2移位因子RF-1終止eRF釋放完整的肽鏈RF-2現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程

TheProcessofProteinBiosynthesis

第二節(jié)現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(zhǎng)(elongation)翻譯的終止(termination)整個(gè)翻譯過(guò)程可分為：翻譯過(guò)程從閱讀框架的5′-AUG開(kāi)始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四一、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物

(translationalinitiationcomplex)?，F(xiàn)在是30頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；核蛋白體大亞基結(jié)合?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四IF-31.核蛋白體大小亞基分離非功能性的70S核糖體在IF3的作用下發(fā)生解離，生成IF3·30S復(fù)合物和游離的50S大亞基

現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合IF3·30S復(fù)合物與mRNA模板相結(jié)合，在此過(guò)程中IF–1占據(jù)A位防止結(jié)合其他tRNA，IF–3則可阻止50S大亞基過(guò)早結(jié)合，幫助mRNA的SD序列與16SrRNA3’‐端相結(jié)合，使mRNA正確定位，并在翻譯啟動(dòng)區(qū)形成使起始信號(hào)易被fMet–tRNAfMet識(shí)別的高級(jí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'在IF1、IF2GTP的幫助下，fMet–tRNAfMet進(jìn)入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對(duì)現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成AUG5'3'

甲酰甲硫氨酰tRNA就位后，起始因子IF–3就脫離小亞基，隨著IF–3的脫落，核蛋白體50S大亞基與小亞基結(jié)合成70S起始復(fù)合物，甲酰甲硫氨酰tRNA占據(jù)P位，與此同時(shí)GTP水解，IF–1和IF–2脫離起始復(fù)合物。

現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi已知IF–2對(duì)于30S起始復(fù)合物與50S亞基的連接是必需的，而IF–1則在70S起始復(fù)合物生成后促進(jìn)IF–2的釋放，從而完成蛋白質(zhì)合成的起始過(guò)程?，F(xiàn)在是36頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合?，F(xiàn)在是38頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四二、肽鏈合成延長(zhǎng)指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，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(guò)程。肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：進(jìn)位(entrance)成肽(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位(translocation)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四原核延長(zhǎng)因子生物功能對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)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(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成的延長(zhǎng)因子

現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四原核延長(zhǎng)因子生物功能對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)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(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成的延長(zhǎng)因子現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四（一）進(jìn)位起始復(fù)合物形成以后，第二個(gè)AA–tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA–tRNA·EF-Tu·GTP復(fù)合物，然后結(jié)合到核糖體的A位上，同時(shí)GTP被水解成GDP和Pi

現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四（二）成肽在肽基轉(zhuǎn)移酶的催化下，P位上的fMet–tRNAfMet活化的羧基從相應(yīng)的tRNA上解離下來(lái)，并轉(zhuǎn)移到A位氨酰–tRNA的氨基酸的氨基上形成肽鍵，產(chǎn)生肽酰–tRNA，把無(wú)負(fù)荷的tRNA留在P位現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四（三）轉(zhuǎn)位在EF-G（移位酶）的作用下，核糖體沿mRNA5’→3’的方向移動(dòng)，每次移位距離為3個(gè)核苷酸，結(jié)果使肽酰-tRNA從A位移到P位，原來(lái)在P位的無(wú)負(fù)荷tRNA隨即離開(kāi)核糖體，同時(shí)一個(gè)新的密碼子進(jìn)入空著的A位延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3'側(cè)移動(dòng)?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四fMetAUG5'3'fMetTuGTP現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四三、肽鏈合成的終止肽鏈的延伸過(guò)程中，當(dāng)終止密碼子UAA、UGA或UAG出現(xiàn)在核糖體的A位時(shí)，沒(méi)有相應(yīng)的AA–tRNA能與之結(jié)合，而釋放因子能識(shí)別這些密碼子并與之結(jié)合，水解P位上的多肽鏈與tRNA之間的二酯鍵。接著，新生的肽鏈和tRNA從核糖體上釋放，核糖體大、小亞基解體，蛋白質(zhì)合成結(jié)束。

現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)一是識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；而RF-2可識(shí)別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。釋放因子的功能原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物釋放因子：eRF現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四原核肽鏈合成終止過(guò)程現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四UAG5'3'RFCOO-現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四多聚核蛋白體(polysome)——使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)行?，F(xiàn)在是53頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四蛋白質(zhì)合成后加工和輸送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation第三節(jié)現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四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(guò)不同的翻譯后復(fù)雜加工過(guò)程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。主要包括多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四一、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(kāi)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(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域到形成完整空間構(gòu)象。一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶、蛋白輔助?，F(xiàn)在是57頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四幾種有促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子1.分子伴侶(molecularchaperon)2.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfideisomerase,PDI)現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四1.熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)HSP70、HSP40和GreE族2.伴侶素(chaperonins)GroEL和GroES家族分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四蛋白二硫鍵異構(gòu)酶多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過(guò)程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。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(cuò)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(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象?，F(xiàn)在是60頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四二、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾（一）肽鏈N端的修飾（二）個(gè)別氨基酸的修飾（三）多肽鏈的水解修飾現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾NC信號(hào)肽PMOCKRKR103肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有69頁(yè)\編輯于星期四三、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修