蛋白質(zhì)的生物合成翻譯

(二)酶及蛋白因子1．氨基酰-tRNA合成酶ATP存在下合成氨基酰-tRNA，具有絕對特異性。2．轉(zhuǎn)肽酶催化核糖體“P位”上的肽酰基轉(zhuǎn)移至“A位”的氨基酰-tRNA的氨基上，使?；c氨基縮合形成肽鍵。3．轉(zhuǎn)位酶催化核糖體向mRNA的3′端移動定位于“A位”。4．蛋白因子起始因子(initiationfactor，IF);延長因子(elongationfactor，EF);釋放因子（releasingfactor，RF）。5．能量物質(zhì)及離子能量物質(zhì)為ATP和GTP；無機離子有Mg2+和K+等。當前第1頁\共有36頁\編于星期六\11點二、mRNA與遺傳密碼1.遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子。2.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)

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

。

(一)順反子(cistron)當前第2頁\共有36頁\編于星期六\11點原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核糖體結(jié)合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)mG-53蛋白質(zhì)PPP當前第3頁\共有36頁\編于星期六\11點(二)遺傳密碼及其特點(1)mRNA分子上從5至3方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。(2)起始密碼(initiationcoden):AUG(3)終止密碼(terminationcoden):UAAUAGUGA(4)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，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。

1.連續(xù)性(commaless)當前第4頁\共有36頁\編于星期六\11點第一個核苷酸第二個核苷酸第三個核苷酸UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼終止密碼半胱氨酸半胱氨酸終止密碼色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG遺傳密碼表當前第5頁\共有36頁\編于星期六\11點氨基酸密碼子數(shù)目氨基酸密碼子數(shù)目Ala4Leu6Arg6Lys2Asn2Met1Asp2Phe2Cys2Pro4Gln2Ser6Glu2Thr4Gly4Trp1His2Tyr2Ile3Val42.簡并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和蛋氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸均有多個密碼子。當前第6頁\共有36頁\編于星期六\11點4.通用性(universal)5.擺動性(wobble)轉(zhuǎn)運氨基酸的tRNA的反密碼需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動配對。(1)整套密碼從原核生物到人類都通用，但動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體例外。(2)密碼的通用性證明各種生物進化自同一祖先。起始密碼子位于mRNA鏈的5′-端，終止密碼子位于3′-端，翻譯時沿5′→3′方向進行，直到終止密碼子為止，相應(yīng)多肽鏈的合成從N端向C端延伸。3.方向性(direction)當前第7頁\共有36頁\編于星期六\11點密碼子、反密碼子配對的擺動現(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,CUGAUCU當前第8頁\共有36頁\編于星期六\11點原核生物真核生物核糖體小亞基大亞基核糖體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種不同細胞核糖體的組成

核糖體三、rRNA與核糖體(一)核糖體由大、小兩個亞基組成，是蛋白質(zhì)合成的場所。當前第9頁\共有36頁\編于星期六\11點(二)原核生物翻譯過程中核糖體結(jié)構(gòu)模式2.A位：氨基酰位，又稱受位。1.P位：肽酰位，又稱給位。3.E位：排出位。當前第10頁\共有36頁\編于星期六\11點四、tRNA與氨基酸的活化(一)氨基酸的活化1.氨基酰-tRNA合成氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶

2.氨基酰-tRNA合成酶對氨基酸和tRNA特異性高；具有校正活性。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla、Ser-tRNASer、Met-tRNAMet

當前第11頁\共有36頁\編于星期六\11點真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet(二)起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA1.第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi

當前第12頁\共有36頁\編于星期六\11點2.第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA

氨基酰-tRNA＋AMP＋E當前第13頁\共有36頁\編于星期六\11點第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程

翻譯過程從閱讀框架的5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。

起始(initiation)延長(elongation)終止(termination)翻譯過程(TheProcessofProteinBiosynthesis)當前第14頁\共有36頁\編于星期六\11點一、原核生物翻譯過程1.核糖體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核糖體大亞基結(jié)合。指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核糖體結(jié)合而形成翻譯起始復合物(translationalinitiationcomplex)。(一)起始當前第15頁\共有36頁\編于星期六\11點IF-3IF-11.核糖體大小亞基分離當前第16頁\共有36頁\編于星期六\11點AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合當前第17頁\共有36頁\編于星期六\11點S-D序列

在起始密碼子的上游約8～13個核苷酸部位有一段富含嘌呤堿基（如-AGGAGG-）的特殊保守序列，稱為SD序列，可被核糖體小亞基16SrRNA辨認互補結(jié)合。

緊接SD序列后的小核苷酸序列，可被核糖體小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。當前第18頁\共有36頁\編于星期六\11點IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'當前第19頁\共有36頁\編于星期六\11點IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖體大亞基結(jié)合，起始復合物形成AUG5'3'當前第20頁\共有36頁\編于星期六\11點IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi翻譯起始階段總結(jié)當前第21頁\共有36頁\編于星期六\11點原核延長因子功能EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合分解GTPEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EFG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釋放原核肽鏈合成的延長因子

(二)延長肽鏈延長包括進位、成肽、轉(zhuǎn)位三步，在核糖體上連續(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。當前第22頁\共有36頁\編于星期六\11點1.進位(注冊,registration)(1)fMet-tRNAfMet占據(jù)P位，A位空缺。(2)第2個密碼子相應(yīng)的氨基酰-tRNA與EF-Tu-GTP結(jié)合，其反密碼子識別密碼子，進入A位。(3)EF-Tu水解GTP，EF-Tu和GDP從核糖體釋出，重新形成Tu-Ts二聚體。當前第23頁\共有36頁\編于星期六\11點TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP當前第24頁\共有36頁\編于星期六\11點2.成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。當前第25頁\共有36頁\編于星期六\11點3.轉(zhuǎn)位延長因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進核蛋白體向mRNA的3'側(cè)移動。當前第26頁\共有36頁\編于星期六\11點fMetAUG5'3'fMetTuGTP當前第27頁\共有36頁\編于星期六\11點進位轉(zhuǎn)位成肽當前第28頁\共有36頁\編于星期六\11點1.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、核糖體等分離的過程。

(三)終止2.識別終止密碼，RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。3.誘導改變轉(zhuǎn)肽酶的酯酶活性為水解活性，使肽鏈從核糖體上釋放。當前第29頁\共有36頁\編于星期六\11點UAG5'3'RFCOO-當前第30頁\共有36頁\編于星期六\11點與原核生物相比，真核生物肽鏈延長過程有不同的反應(yīng)體系和延長因子。真核細胞核糖體沒有E位，轉(zhuǎn)位時卸載的tRNA直接從P位脫落。(二)延長(三)終止與原核生物相比，真核生物翻譯終止只有一種釋放因子eRF，可識別所有終止密碼子。(一)起始二、真核生物翻譯過程1.核糖體大小亞基分離；2.起始氨基酰-tRNA結(jié)合；3.mRNA在核糖體小亞基就位；4.核糖體大亞基結(jié)合。原核先就位，后結(jié)合；真核先結(jié)合，后就位當前第31頁\共有36頁\編于星期六\11點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當前第32頁\共有36頁\編于星期六\11點(二)使蛋白質(zhì)合成高速、高效進行。電鏡下的多聚核糖體現(xiàn)象三、多聚核糖體(polysome)(一)指多個核糖體附在同一條mRNA上合成蛋白質(zhì)而形成的串珠狀聚合物。

當前第33頁\共有36頁\編于星期六\11點四、翻譯后加工和輸送新生多肽鏈需要酶和其他蛋白質(zhì)輔助，經(jīng)過折疊、修飾等加工才能轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)。(一)多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的功能蛋白質(zhì)(1)熱休克蛋白(HSP):HSP70、HSP40和GreE族(2)伴侶素(chaperonins):GroEL和GroES家族2.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(PDI)3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶(PPI)1.分子伴侶當前第34頁\共有36頁\編于星期六\11點鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾NC信號肽PMOCKRKR103肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin(二)一級結(jié)構(gòu)的修飾1.肽鏈N端的修飾2.個別氨基酸的修飾3.多肽鏈的水解修飾當前第35頁\共有36頁\編于星期六\11點