分子生物學(xué)第6章

合成

第六章蛋白質(zhì)的生物合成生物信息的傳遞－從mRNA到蛋白質(zhì)DNA上的遺傳信息通過mRNA翻譯成蛋白質(zhì)多態(tài)鏈氨基酸排列順序的過程蛋白質(zhì)的生物合成遺傳信息傳遞和蛋白質(zhì)合成核糖體mRNAtRNAThetransferofgeneticinformationfromDNAtoRNAtoproteininprokaryotesandeukaryotes蛋白質(zhì)合成場所模板模板與氨基酸間的結(jié)合體第一節(jié)遺傳密碼遺傳信息（遺傳密碼）DNA中的堿基序列核苷酸與多肽鏈上氨基酸的對應(yīng)關(guān)系Crick’sadaptorhypothesismRNA上決定一個(gè)特定氨基酸的三個(gè)連續(xù)核苷酸密碼（三聯(lián)子密碼）一、遺傳密碼的解讀二、遺傳密碼子的特性1、密碼子的通用性特殊性2、密碼子的簡并性3、密碼子的擺動(dòng)性WobbleComparisonofanoverlappingandanonoverlappinggeneticcode4、密碼子的不重疊性5、密碼子的閱讀方向Pairingrelationshipofcodonandanticodon三、密碼子與反密碼子的相互識別第二節(jié)tRNA一、tRNA的特征受體臂（acceptorarm）TψC臂反密碼子臂D臂（dihydrouracilarm）一般76個(gè)核苷酸（74-95）具有一定恒定性多余臂（extraarm）稀有堿基豐富70余種2-19個(gè)二、tRNA的高級結(jié)構(gòu)氫鍵維持次級氫鍵、三級氫鍵兩個(gè)雙螺旋Aminoacyl-tRNA

synthetases

三級結(jié)構(gòu)與氨酰t-RNA合成酶對t-RNA識別有關(guān)Gln-tRNA

synthetasefromE.colitypicalmonomerictypeIsynthetaseAsp-tRNAsynthetasefromyeasttypicaldimerictypeIIsynthetase一類催化氨基酸與t-RNA結(jié)合的特異酶識別t-RNA識別氨基酸氨酰tRNA合成酶（aaRS）1、起始tRNA一類特異性識別mRNA起始密碼子的tRNA原核生物fMet-tRNA:甲酰甲硫氨酸-tRNAMet-tRNA:甲硫氨酸-tRNA真核生物三、tRNA的種類2、同工tRNA:3、校正tRNA:Sup-tRNA4、轉(zhuǎn)移－信使RNA:tmRNA

或SrrARNA或10SaRNA代表相同氨基酸的tRNA稱為同工tRNA。校正tRNA分為無義突變及錯(cuò)義突變校正。兼具有tRNA分子和mRNA分子雙重功能的小分子RNA.第三節(jié)rRNA和核糖體一、核糖體的組成核糖體（ribosome）／核蛋白體核糖體核糖核酸和核糖體蛋白質(zhì)AnIntroductiontoGeneticAnalysis8e二、核糖體的結(jié)構(gòu)形態(tài)核糖體包括至少5個(gè)活性中心:mRNA結(jié)合部位A位結(jié)合或接受肽基tRNA的部位P位形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心）

三、核糖體的自我組裝30S大腸桿菌30S小亞基的組裝核糖體小亞基模板mRNA的識別翻譯真實(shí)性的決定起始部位的識別密碼子與反密碼子的相互作用四、核糖體的功能核糖體大亞基攜帶氨基酸及tRNA肽鍵的形成aa-tRNA、肽基的結(jié)合A位、P位、轉(zhuǎn)肽酶中心第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的機(jī)制起始（Initiation）延伸（elongation）終止與釋放（termination&release）氨基酸的活化（activationofaminoacids）1、與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的重要蛋白因子1）起始因子（Initiatorfactor，IF）一類協(xié)助形成蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的蛋白質(zhì)一、與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的重要蛋白因子EcoliIF-1提高IF-2與IF-3的活性GTP存在，使Met-tRNA與30S亞基結(jié)合30S亞基結(jié)合到mRNA起始位置IF-3αIF-3βIF-2aIF-2b真核生物起始因子（Eucaryoticinitiatorfactor）eIF-2穩(wěn)定40S起始復(fù)合物促使40S起始復(fù)合物的形成依賴RNA的ATPase,促使mRNA結(jié)合核糖體激活eIF-4A和eIF-4F，促進(jìn)mRNA結(jié)合參與40S起始復(fù)合物的形成促進(jìn)第一個(gè)肽鍵形成識別并結(jié)合mRNA的帽子結(jié)構(gòu)帽子識別促進(jìn)40S與60S亞基結(jié)合，釋放起始因子與Met-tRNAMet結(jié)合有關(guān)，需GTPAUG存在下與Met-tRNAMet結(jié)合40S亞基促進(jìn)eIF-2-GDP轉(zhuǎn)變成eIF-2-GTP核糖體解離，結(jié)合60S亞基eIF-1eIF-6eIF-5eIF-4FeIF-4EeIF-4DeIF-4CeIF-4BeIF-4AeIF-3eIF-2BeIF-2A2）延伸因子（elongationfactor,EF）一類參與蛋白質(zhì)合成肽鏈延長的蛋白質(zhì)幫助氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體與mRNA結(jié)合，使肽酰-tRNA從核糖體的A位向P位移動(dòng)EcoliEF-TuEF-TsEF-G真核生物eEF-1eEF-2eEF-33）終止因子（terminationfactor,TF）釋放因子（releasefactor,RF）EcoliRF-1RF-2RF-3識別UAA、UAG識別UAA、UGA激活RF-1、RF-2真核生物eRF起始（Initiation）延伸（elongation）終止與釋放（termination&release）氨基酸的活化二、原核生物蛋白質(zhì)生物合成機(jī)制1、氨基酸的活化Thecarboxylgroup(COO)oftheaminoacidattachestothehydroxylgroupofthe2-or3-carbonatomofthefinalnucleotideatthe3endofthetRNA.

20種以上具有氨基酸專一活性的氨酰-tRNA合成酶能夠識別并通過氨基酸的羧基與tRNA3'端腺嘌呤糖基上的OH縮水形成二酯鍵氨酰tRNA合成酶（aaRS）一類催化氨基酸與t-RNA結(jié)合的特異酶氨酰tRNA合成酶識別t-RNA

tRNAAla

氨基酸的活化AnaminoacidbecomesattachedtotheappropriatetRNAinatwo-stepreaction.（1）三元復(fù)合物的形成（2）30S起始復(fù)合物的形成（3）70S起始復(fù)合物的形成2、肽鏈合成的起始Firstelongationstep:bindingofthesecondaminoacyl-tRNA.1）進(jìn)位3、新生肽的延伸Secondelongationstep:formationofthefirstpeptidebond.2）肽鍵形成3）移位后續(xù)aa-tRNA與核糖體結(jié)合aa-tRNA·EF-Tu·GTP復(fù)合物進(jìn)入A位肽基轉(zhuǎn)移酶核糖體向mRNA3’端移動(dòng)一個(gè)密碼子Finalstepoftheelongationcycle：translocation4、肽鏈合成的終止1）多肽鏈合成的終止2）多肽鏈的釋放RF-1（UAA、UAG）RF-2（UAA、UGA）肽鏈的釋放，RF-3與核糖體解體有關(guān)Couplingoftranscriptionandtranslationinbacteria.

Inprokaryoticcells,transcriptionandtranslationtakeplacesimultaneously.WhilemRNAisbeingtranscribedfromtheDNAtemplateatmRNA’s3end,translationistakingplacesimultaneouslyatmRNA’s5end.原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行起始（Initiation）延伸（elongation）終止與釋放（termination&release）三、真核生物蛋白質(zhì)生物合成機(jī)制氨基酸的活化1、起始（Initiation）帽子結(jié)合蛋白-mRNA-多聚A結(jié)合蛋白復(fù)合物帽子與多聚A的作用3）80S復(fù)合物的形成起始（Initiation）1）預(yù)起始復(fù)合物的形成2）起始復(fù)合物的形成Molecularcellbiology5e(p126)2、延伸（elongation）1）進(jìn)位2）肽鍵形成3）移位4、終止與釋放（termination&release）四、蛋白質(zhì)前體（新生肽）的加工

由核糖體釋放的新生肽鏈并不是一個(gè)完整的、有生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子，與RNA一樣，必須經(jīng)過后加工，才具有生物學(xué)活性，包括形成高級結(jié)構(gòu)、與其他亞基締合及其他的共價(jià)修飾。

1、N端fMet(原核)或Met(真核)的切除去甲?；杆獾鞍踪|(zhì)N端的甲?；?、二硫鍵的形成proteindisulfideisomerase(PDI)常見被修飾的氨基酸3、特定氨基酸的修飾糖基化糖蛋白asparagine(Asn)＃調(diào)節(jié)分泌蛋白4、切除出新生肽鏈中非功能片段蛋白前體的水解組成分泌蛋白5、肽鏈的折疊與亞基的聚合肽鏈的折疊～指從多肽氨基酸序列形成具有正確三維空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的過程。

第五節(jié)基因表達(dá)在翻譯水平的調(diào)控mRNA穩(wěn)定性調(diào)節(jié)3′端非編碼區(qū)結(jié)構(gòu)影響其穩(wěn)定性：3′端富含A和U的結(jié)構(gòu)，引起mRNA不穩(wěn)定蠶蛹羽化成蛾后，需大量蛋白水解酶溶解蠶絲蛋白，mRNA半衰期達(dá)100小時(shí)，其他僅2.5小時(shí)小分子RNA對翻譯水平的影響鐵結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白缺鐵有鐵翻譯起始因子(eIF2)的調(diào)控第六節(jié)蛋白質(zhì)生物合成

與蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)～是研究基因產(chǎn)物即蛋白質(zhì)表達(dá)水平、氨基酸序列、翻譯后的加工和蛋白質(zhì)的相互作用，在蛋白質(zhì)水平上了解細(xì)胞的各項(xiàng)功能、各種生理生化過程及疾病的病理學(xué)過程。一、蛋白質(zhì)組學(xué)產(chǎn)生的科學(xué)背景生命科學(xué)巳實(shí)質(zhì)性跨入了后基因組時(shí)代，研究重心已開始從揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到分子整體水平對功能的研究上。第一個(gè)標(biāo)志：功能基因組學(xué)第二個(gè)標(biāo)志：蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組～指基因組表達(dá)的全部蛋白質(zhì)及其存在方式。蛋白質(zhì)組學(xué)：闡明生物體全部蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及功能模式，其內(nèi)容包括鑒定蛋白質(zhì)的表達(dá)、存在方式(修飾形式)、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用等。二、蛋白質(zhì)組學(xué)研究的內(nèi)容從兩方面進(jìn)行：①技術(shù)體系：即蛋白質(zhì)組樣品的制備、組分的分析鑒定以及蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)等方面的技術(shù)研究；②信息學(xué)體系：包括建立蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫、相關(guān)軟件的開發(fā)應(yīng)用以及生物信息學(xué)。蛋白質(zhì)組研究的基本技術(shù)路線蛋白質(zhì)樣品的制備雙向電泳圖像分析轉(zhuǎn)印至膜上的蛋白凝膠中的蛋白溶液中的蛋白混合肽蛋白質(zhì)質(zhì)量N端測序肽序列質(zhì)譜數(shù)據(jù)肽指紋圖數(shù)據(jù)搜索新的或已知蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄后修飾的鑒定基本分析步驟:(一)蛋白質(zhì)的分離：核心技術(shù)：雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)(2D—PAGE)(二)蛋白質(zhì)的鑒定：核心技術(shù)：質(zhì)譜分析技術(shù)蛋白質(zhì)雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜實(shí)驗(yàn)方法完整蛋白質(zhì)（如凝膠分離或色譜純化蛋白質(zhì)）肽混合物質(zhì)譜測定肽質(zhì)量（MALDI-MS,ESI-MS)選擇肽段裂解PSD-MALDI-MS,ESI-MS/MS)計(jì)算方法蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫（＋核酸序列翻譯數(shù)據(jù)庫）肽質(zhì)量檢索未解析碎片離子檢索酶切質(zhì)譜鑒定蛋白質(zhì)的策略(三)蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容蛋白質(zhì)的表達(dá)模式：鑒定蛋白質(zhì)，建立蛋白質(zhì)圖譜和數(shù)據(jù)庫。蛋白質(zhì)的功能模式：發(fā)現(xiàn)和鑒定特定功能的蛋白質(zhì)。三、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進(jìn)展一種：細(xì)胞或組織的全部蛋白質(zhì)～整個(gè)蛋白質(zhì)組；另一種