蛋白质的生物合成 (7)讲稿.ppt

关于蛋白质的生物合成(7)第一页，讲稿共七十六页哦v蛋白质的合成（翻译）蛋白质的合成（翻译）v是指以新生的是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三为模板，把核苷酸三联子遗传密码翻译成联子遗传密码翻译成氨基酸序列、合成蛋氨基酸序列、合成蛋白质多肽链的过程，白质多肽链的过程，是基因表达的最终目是基因表达的最终目的。的。vDNA:ATGCATGCATGCvRNA:AUGCAUGCAUGCvPROTEIN:aa1-aa2-aa3-aa4如何实现碱基序列到氨基酸序列的转变？如何实现碱基序列到氨基酸序列的转变？第二页，讲稿共七十六页哦15.1蛋白质合成体系蛋白质合成体系mRNA-模板模板 rRNA-构成核糖体作为蛋白质合成场所构成核糖体作为蛋白质合成场所 tRNA-搬运工具搬运工具 原料原料-氨基酸氨基酸 蛋白质因子蛋白质因子(起始因子起始因子IF，延伸因子，延伸因子EF，释放因子，释放因子RF，等等，等等)酶酶-氨基酰氨基酰-tRNA合成酶，肽基转移酶，转位酶等合成酶，肽基转移酶，转位酶等 ATP、GTP功能功能 无机离子无机离子-Mg+第三页，讲稿共七十六页哦蛋白质合成机制研究蛋白质合成机制研究-无细胞体系无细胞体系v无细胞体系：细胞自溶产物，它无完整的细胞，但含无细胞体系：细胞自溶产物，它无完整的细胞，但含有亚细胞和细胞内容物，包括核糖体、有亚细胞和细胞内容物，包括核糖体、mRNAmRNA、tRNAtRNA、各种酶类、各种酶类、ATPATP、GTPGTP等。等。v目前常用的无细胞体系目前常用的无细胞体系第四页，讲稿共七十六页哦15.1.1mRNA mRNA mRNA中的核苷酸排列序列与蛋白质中的氨基酸排列序列的中的核苷酸排列序列与蛋白质中的氨基酸排列序列的关系？关系？1954年年G.Gamov对破译密码首先提出了设想：对破译密码首先提出了设想：若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生若一种碱基对应与一种氨基酸，那么只可能产生4种氨基种氨基酸酸;若若2个碱基编码一种氨基酸的话，个碱基编码一种氨基酸的话，4种碱基共有种碱基共有42=16种不种不同的排列组合同的排列组合;3个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生个碱基编码一种氨基酸，经排列组合可产生43=64种不种不同形式；同形式；若是四联密码，就会产生若是四联密码，就会产生44=256种排列组合。种排列组合。第五页，讲稿共七十六页哦密码子的破译密码子的破译v19611961年年CrickCrick和和Brenner.SBrenner.S等证实了三联密码等证实了三联密码的真实性的真实性v实验证明，密码是由实验证明，密码是由3 3个连续的核苷酸所组成，个连续的核苷酸所组成，这这3 3个核苷酸称为三联体密码或密码子。个核苷酸称为三联体密码或密码子。v19611961年年NirenbergNirenberg建立了建立了无细胞系统无细胞系统第六页，讲稿共七十六页哦vv三个不同的实验证明遗三个不同的实验证明遗三个不同的实验证明遗三个不同的实验证明遗传密码是传密码是传密码是传密码是mRNA上上上上3个个连续的核苷酸残基构连续的核苷酸残基构成的，所以密码称为成的，所以密码称为三联体密码三联体密码。证明遗传密码是三联体密码的著名实验证明遗传密码是三联体密码的著名实验遗传密码是如遗传密码是如何破译的？何破译的？第七页，讲稿共七十六页哦1961年，美国的年，美国的M.Nirenberg等等人，首先利用多核苷酸磷酸化酶人，首先利用多核苷酸磷酸化酶合成了一条由相同核苷酸组成的合成了一条由相同核苷酸组成的多核苷酸链，用它作模板，利用多核苷酸链，用它作模板，利用大肠杆菌蛋白提取液和大肠杆菌蛋白提取液和GTP在体在体外合成蛋白质。外合成蛋白质。多聚（多聚（多聚（多聚（U U）编码多聚编码多聚Phe；多聚（多聚（多聚（多聚（A A）编码多聚编码多聚Lys；多聚（多聚（多聚（多聚（C C）编码多聚编码多聚Pro。核苷酸同聚物的翻译核苷酸同聚物的翻译第八页，讲稿共七十六页哦第三个实验是由第三个实验是由Jones,Khorana等人完成的。等人完成的。他们利用有机化学和酶法制备了已知的核他们利用有机化学和酶法制备了已知的核苷酸重复序列，以此多聚核苷酸作模板，苷酸重复序列，以此多聚核苷酸作模板，在体外进行蛋白质合成，发现可生成三种在体外进行蛋白质合成，发现可生成三种重复的多肽链。重复的多肽链。若从若从若从若从A A翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚 IleIle，即，即，即，即AUCAUC对应对应对应对应 IleIle；若从若从U翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚Ser，即，即UCA对应对应Ser；若从若从若从若从C C翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚翻译，则合成出多聚 HisHis，即，即，即，即CAUCAU对应对应对应对应 HisHis。（这是因为体外合成是无调控的合成，可以随（这是因为体外合成是无调控的合成，可以随机地从机地从A、或、或U、或、或C翻译，所以有三种重复翻译，所以有三种重复的多肽链生成。）的多肽链生成。）重复核苷酸聚合物的翻译重复核苷酸聚合物的翻译第九页，讲稿共七十六页哦核糖体结合技术核糖体结合技术v1964年年Nirenberg又采用三联体结又采用三联体结合实验合实验v(1)tRNA和氨基酸及三联体的结和氨基酸及三联体的结合是特异的；合是特异的；v(2)上述结合的复合体大分子是上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而而tRNA-氨基酸的复合体是可以通氨基酸的复合体是可以通过的。过的。第十页，讲稿共七十六页哦 通过通过NirenbergNirenberg和和KhoranaKhorana两位科两位科学家的辛勤工作，于学家的辛勤工作，于19661966年全年全部密码都被破译。共有部密码都被破译。共有6464个密个密码，其中码，其中6161个密码是编码氨基个密码是编码氨基酸的，其余酸的，其余3 3种是终止密码，两种是终止密码，两位科学家获得了诺贝尔奖。位科学家获得了诺贝尔奖。遗传密码表遗传密码表第十一页，讲稿共七十六页哦mRNAmRNA上的遗传密码上的遗传密码vmRNAmRNA分子上从分子上从5 5 至至3 3 的的方向，由方向，由AUGAUG开始每开始每3 3个核苷酸为一组形成三个核苷酸为一组形成三联体，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，联体，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为称为三联体密码三联体密码(triplet coden)(triplet coden)。起始密码子：起始密码子：AUGAUG（又编码（又编码MetMet）终止密码子：终止密码子：UAGUAG、UAAUAA、UGAUGA；v从从mRNA 5mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG到到3 3 端终止密码子之间的核苷酸序列，端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框开放阅读框架架(open reading frame,ORF)(open reading frame,ORF)。第十二页，讲稿共七十六页哦遗传密码的特点遗传密码的特点v(1)遗传密码是遗传密码是三联体三联体密码密码v(2)(2)遗传密码遗传密码的连续性的连续性v(3)(3)密码子有密码子有起始密码子起始密码子和和终止密码子终止密码子v(4)(4)遗传密码具有遗传密码具有简并性简并性(degeneracy(degeneracy）v(5)(5)摆动性摆动性v(6)(6)遗传密码具有遗传密码具有通用性和变异性通用性和变异性第十三页，讲稿共七十六页哦简并性简并性(degeneracy)遗传密码共有遗传密码共有6464个，其中个，其中6161个密码子对应个密码子对应2020中氨中氨基酸，除色氨酸和甲硫氨基酸，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有余氨基酸有2 2、3 3、4 4个或个或多至多至6 6个三联体为其编个三联体为其编码。码。第十四页，讲稿共七十六页哦摆动性（摆动性（wobblewobble）ACG53mRNAtRNAtRNA反密码环反密码环53UGUThrUA或或GIU,C或或AGC或或U反密码子的第一碱基反密码子的第一碱基密码子的第三碱基密码子的第三碱基密码子的第三位碱密码子的第三位碱基的配对并不严格基的配对并不严格遵循碱基互补原则。遵循碱基互补原则。（反向互补与摆动配对）（反向互补与摆动配对）第十五页，讲稿共七十六页哦摆动配对的概念摆动配对的概念 转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA的的反反密密码码需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与mRNA上上的的遗遗传传密密码码反反向向配配对对结结合合，但但反反密密码码与与密密码码间间不不严严格格遵遵守守常常见见的的碱碱基基配配对规律，称为摆动配对。对规律，称为摆动配对。第十六页，讲稿共七十六页哦 通用性通用性(universal)v蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。v已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。体。v密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。第十七页，讲稿共七十六页哦变异性变异性第十八页，讲稿共七十六页哦mRNAmRNA的一些特点的一些特点v原核生物原核生物mRNAmRNA的特征的特征 半衰期短半衰期短,大多以大多以多顺反子多顺反子的形式存在的形式存在.v真核生物真核生物mRNAmRNA的特征的特征 5 5 端存在端存在“帽子帽子”结构结构,多数多数mRNA mRNA 3 3 端具有端具有polypoly（A A）尾巴（组蛋白除外）尾巴（组蛋白除外）；以；以单顺反子单顺反子的形式存在的形式存在.第十九页，讲稿共七十六页哦原核生物的原核生物的多顺反子多顺反子：编码多个蛋白质的编码多个蛋白质的mRNA真核生物的真核生物的单顺反子单顺反子：只编码一个蛋白质的只编码一个蛋白质的mRNAmRNA非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质目目录录第二十页，讲稿共七十六页哦SD序列 在起始密码上游约在起始密码上游约1010个核苷酸处，通常有一段富含嘌呤的序个核苷酸处，通常有一段富含嘌呤的序列，称为列，称为SDSD序列。序列。SDSD序列使序列使mRNAmRNA与小亚基结合与小亚基结合。(S-D(S-D序列序列 ：mRNAmRNA上的上的AGGAGGUAGGAGGU区域作为翻译起始信号，被称为区域作为翻译起始信号，被称为ShineShineDalgarnoDalgarno顺顺序或序或S.DS.D序列。序列。)第二十一页，讲稿共七十六页哦15.1.2 核糖体核糖体核糖体是蛋白质合成的场所核糖体是蛋白质合成的场所 实验证明，蛋白质合成发实验证明，蛋白质合成发生在核糖体中，核糖体是生在核糖体中，核糖体是由一个大亚基和一个小亚由一个大亚基和一个小亚基组成的。基组成的。E.Coli.核糖体核糖体第二十二页，讲稿共七十六页哦（1）核糖体的组成与结构核糖体是一个致密的核糖核蛋核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为两个亚基，白颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质每个亚基都含有一个相对分子质量较大的量较大的rRNA和许多不同的蛋和许多不同的蛋白质白质分子。分子。大肠杆菌核糖体大肠杆菌核糖体小亚基由小亚基由21种蛋白种蛋白质组成，大亚基由质组成，大亚基由33种蛋白质组成；种蛋白质组成；rRNA（16S，5S，23S）真核生物细胞真核生物细胞核糖体大亚基含有核糖体大亚基含有50种蛋白质，小亚基有种蛋白质，小亚基有33种蛋白质。种蛋白质。rRNA（18S，5S，5.8S 28S）第二十三页，讲稿共七十六页哦（2）核蛋白体的功能）核蛋白体的功能1 1）三个）三个tRNAtRNA结合位点：结合位点：A位位：受受位位或或氨氨酰酰基基位位，可可与与新新进进入入的的氨氨基基酰酰tRNA结结合；合；P位位：给给位位或或肽肽酰酰基基位位，可可与与延伸中的肽酰基延伸中的肽酰基tRNA结合。结合。E位：位：脱肽酰脱肽酰-tRNA结合位。结合位。第二十四页，讲稿共七十六页哦2）大亚基上有一个）大亚基上有一个GTP水解的位点；水解的位点；3）具具有有起起动动因因子子、延延长长因因子子及及释释放放因因子子的的结结合合部位；部位；4）两亚基的结合面空隙还有与还有与mRNA结合的结合的位点。位点。第二十五页，讲稿共七十六页哦v核糖体可解离为亚基或结合成核糖体可解离为亚基或结合成70S/80S70S/80S颗粒。翻译的起始颗粒。翻译的起始阶段需要游离的亚基，随后才结合成阶段需要游离的亚基，随后才结合成70S/80S70S/80S颗粒，继续颗粒，继续翻译进程。翻译进程。v体外反应体系中，核糖体的解离或结合取决于体外反应体系中，核糖体的解离或结合取决于MgMg2+2+离子离子浓度。在大肠杆菌内，浓度。在大肠杆菌内，MgMg2+2+浓度在浓度在1010-3-3mol/Lmol/L以下时，以下时，70S70S解离为亚基，浓度达解离为亚基，浓度达1010-2-2mol/Lmol/L时则形成稳定的时则形成稳定的70S70S颗粒。颗粒。注意注意第二十六页，讲稿共七十六页哦 15.1.3 tRNA的功能vtRNAtRNA分子上与蛋白质合成有关分子上与蛋白质合成有关的位点：的位点：1.1.33端端-CCA-CCA上的氨基酸接受位上的氨基酸接受位点。点。2.2.识别氨酰识别氨酰-tRNA-tRNA合成酶的位合成酶的位点。点。3.3.核糖体识别位点，使延长中核糖体识别位点，使延长中的肽链附着于核糖体上的肽链附着于核糖体上4.4.反密码子位点。反密码子位点。三叶草型的二级结构可折叠成倒三叶草型的二级结构可折叠成倒L L型型的三维结构的三维结构第二十七页，讲稿共七十六页哦第二套密码系统v当某些当某些tRNA上的反密码子突变后，但它们所携带的上的反密码子突变后，但它们所携带的氨基酸却没有改变。氨基酸却没有改变。v1988年，候稚明和年，候稚明和Schimmel的实验证明丙氨酸的实验证明丙氨酸tRNA酸分子的氨基酸臂上酸分子的氨基酸臂上G3：U70这两个碱基发生突变这两个碱基发生突变时则影响到丙氨酰时则影响到丙氨酰tRNA合成酶的正确识别，说明合成酶的正确识别，说明G3：U70是丙氨酸是丙氨酸tRNA分子决定其本质的主要因素。分子决定其本质的主要因素。vtRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码分子上决定其携带氨基酸的区域叫做副密码子。子。v一种氨基酰一种氨基酰tRNA合成酶可以识别一组同功合成酶可以识别一组同功tRNA，这，这说明它们具有共同特征。说明它们具有共同特征。第二十八页，讲稿共七十六页哦第二套密码系统第二套密码系统v氨酰氨酰-tRNA合成酶和合成酶和tRNA之间的相互作用和之间的相互作用和tRNA分子中某些分子中某些碱基或碱基对决定着携带专一氨基酸的作用称为碱基或碱基对决定着携带专一氨基酸的作用称为第二套第二套密码系统密码系统.v已破译的已破译的第二套密码的第二套密码的tRNA有有:v大肠杆菌丙氨酸大肠杆菌丙氨酸tRNA(GtRNA(G3 3U U7070)v大肠杆菌精氨酸大肠杆菌精氨酸tRNA(AtRNA(A2020)v大肠杆菌谷氨酰胺大肠杆菌谷氨酰胺tRNA(UtRNA(U3535)v大肠杆菌异亮氨酸大肠杆菌异亮氨酸tRNA(GtRNA(G5 5G G6969)v大肠杆菌丝氨酸大肠杆菌丝氨酸tRNA(GtRNA(G1 1GG7272,G,G2 2CC7171,A,A3 3UU7070)v酵母苯丙氨酸酵母苯丙氨酸tRNA(GtRNA(G2020,G,G3434,A,A3535,A,A3636)第二十九页，讲稿共七十六页哦15.2 蛋白质的合成过程蛋白质生物合成可分为五个阶段蛋白质生物合成可分为五个阶段v氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运v多肽链合成的起始多肽链合成的起始v肽链的延长肽链的延长v肽链的终止和释放肽链的终止和释放v蛋白质合成后的加工修饰蛋白质合成后的加工修饰第三十页，讲稿共七十六页哦氨基酸在掺入肽链前必须活化，在胞液中进行。氨基酸在掺入肽链前必须活化，在胞液中进行。氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的氨基酸的活化是指各种参加蛋白质合成的AAAA与携带它与携带它的相应的的相应的tRNAtRNA结合成氨酰结合成氨酰-tRNA-tRNA的过程。的过程。活化反应在活化反应在氨酰氨酰-tRNA-tRNA 合成酶合成酶的催化下进行。的催化下进行。1.1.氨基酸的活化与转运氨基酸的活化与转运第三十一页，讲稿共七十六页哦氨基酸活化的总反应式：氨基酸活化的总反应式：氨酰氨酰-tRNA-tRNA 合成酶合成酶氨基酸氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨酰氨酰-tRNA+AMP+PPi第三十二页，讲稿共七十六页哦活化过程活化过程 -1-1：AA-AMP-EAA-AMP-E复合物的形成复合物的形成E-CR1-C-O P-O-CH2=O OH-O腺嘌呤 OH OH ONH2高能酸苷键AA+ATP+EAA-AMP-E+PPiMg 2+Mn 2+第三十三页，讲稿共七十六页哦活化过程活化过程-2PPPC C AO C-C-RO C-C-RO HO HNH3NH3+OHOH2 2-OH-OH连接连接AAAA，影响下一步肽键形成，影响下一步肽键形成AA-AMP-E+tRNA氨酰氨酰-tRNA+AMP+E第三十四页，讲稿共七十六页哦氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶的活性是专一性的，酶同时对的活性是专一性的，酶同时对氨基酸氨基酸和和tRNAtRNA高度特异地识别。高度特异地识别。氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶还有校正活性。还有校正活性。（editing activityediting activity）注意：注意：氨基酸氨基酸，氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶，tRNAtRNA及及mRNAmRNA上的上的密码子密码子是是一对一的关系，从而保证了遗传信息从一对一的关系，从而保证了遗传信息从mRNAmRNA准确地传递到蛋准确地传递到蛋白质上。白质上。第三十五页，讲稿共七十六页哦氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶可分为两类：可分为两类：类酶类酶 先将氨酰基转移到先将氨酰基转移到 tRNA 3 tRNA 3 端端A A的的 2-OH2-OH 然后通过转酯反应转移到然后通过转酯反应转移到 3-OH3-OH上。上。类酶类酶 直接将氨酰基转移至直接将氨酰基转移至 3-OH 3-OH 上。上。注意：注意：第三十六页，讲稿共七十六页哦氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的表示法：的表示法：氨基酸名称氨基酸名称-运载特异的氨基酸运载特异的氨基酸具体作用具体作用i 起始起始e 延长延长1，2同意义同意义tRNA,用下标区分。用下标区分。举例：举例：tRNA丙氨酰丙氨酰tRNAtRNA：ala-tRNAala-tRNAalaala精氨酰精氨酰tRNAtRNA：arg-tRNAarg-tRNAargarg甲硫氨酰甲硫氨酰tRNAtRNA：met-tRNAmet-tRNAmetmet起始密码子起始密码子AUGAUG编码的编码的metmet由由tRNAtRNAi imet met （真核）或（真核）或tRNAtRNAfmetfmet（原核）转运。（原核）转运。tRNAtRNAi imet met 和和 tRNAtRNAfmetfmet称为称为起始者起始者 （initiatorinitiator）tRNAtRNA。tRNAtRNAe emetmet第三十七页，讲稿共七十六页哦2.2.肽链合成起始肽链合成起始v指指mRNAmRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA-tRNA分别与核蛋白体结分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物合而形成翻译起始复合物 (translational(translational initiation complex)initiation complex)第三十八页，讲稿共七十六页哦1）30S小亚基首先与翻译起始因子小亚基首先与翻译起始因子IF-1结合，再在结合，再在SD序列的帮助下与序列的帮助下与mRNA模板结合模板结合,形成形成30S.mRNA.IF-3.IF-1复合体。复合体。2）由）由30S小亚基、起始因子小亚基、起始因子IF1和和IF-3及模板及模板mRNA所组成的复合物立即与所组成的复合物立即与GTP-IF-2及及fMet-tRNAfMet相结合相结合,形成形成30S.起始复合体起始复合体3）70S起动复合体的形成：起动复合体的形成：IF3从从30S起动复合体上脱落，起动复合体上脱落，50S大大亚基亚基与复合体结合，与复合体结合，GTP被水解被水解，IF1和和IF2从复合物上脱落。从复合物上脱落。此时，此时，tRNAfmet的反密码的反密码UAC与与mRNA上的起动密码上的起动密码AUG互补结合，互补结合，tRNAfmet结合在核蛋白的给位（结合在核蛋白的给位（P位）位）,形成形成70S起起始复合体。始复合体。步骤第三十九页，讲稿共七十六页哦原核细胞中参与蛋白质合成的起始因子原核细胞中参与蛋白质合成的起始因子(IF)及其作用及其作用注意的问题注意的问题-IF不同不同形式形式MWGTP结结合合能力能力生物学活性生物学活性IF-19500-无特异功能，但具有加无特异功能，但具有加强强IF2和和IF3的活性作用。的活性作用。IF-2IF-2aIF-2b11700085000+生成生成IF-2.GTP.fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetmet与与前前起始复合物起始复合物结结合形成合形成30S三元复合三元复合物物IF-3IF-3aIF-32066819997-1.使得使得30S与与mRNA结结合，形成前合，形成前起始复合物起始复合物。2.解离活性，使解离活性，使70S核糖体核糖体颗颗粒解粒解离离为为30S和和50S亚亚基基。第四十页，讲稿共七十六页哦 SD序列序列v在起始密码子在起始密码子AUG上游上游9-13个核苷酸处，有一段可与核糖体个核苷酸处，有一段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌呤的配对结合的、富含嘌呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般个核苷酸的共同序列，一般为为AGGA，此序列称，此序列称SD序列。序列。v它与核糖体小亚基内它与核糖体小亚基内16S rRNA的的3端一段富含嘧啶的序列端一段富含嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH（暂称反（暂称反SD序列）互补，形成氢键。序列）互补，形成氢键。使得结合于使得结合于30S亚基上的起始亚基上的起始tRNA能正确地定位于能正确地定位于mRNA的起始密的起始密码子码子AUG。注意的问题注意的问题-第四十一页，讲稿共七十六页哦原核生物中，起始氨基酸是原核生物中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸 vMet+tRNAfMet+ATP vMet-tRNAfMet+AMP+PPivN10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸+Met-tRNAfMet 四氢叶酸四氢叶酸+fMet-tRNAfMet注意的问题注意的问题-第四十二页，讲稿共七十六页哦3.肽链合成延长肽链合成延长 指指根根据据mRNAmRNA密密码码序序列列的的指指导导，次次序序添添加加氨氨基基酸酸从从N N端端向向C C端端延延伸肽链，直到合成终止的过程。伸肽链，直到合成终止的过程。v肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomal cycle)(ribosomal cycle)v每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位进位(entrance)(entrance)转肽转肽(peptide bond formation)(peptide bond formation)移位移位(translocation)(translocation)第四十三页，讲稿共七十六页哦肽链延伸的基本要求肽链延伸的基本要求v有完整的起始复合物，有有完整的起始复合物，有GTP,GTP,有氨基酰有氨基酰-tRNA-tRNA，有延长因子有延长因子 (延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor,EF)(elongation factor,EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts),EF-GEF-T(EF-Tu,EF-Ts),EF-G 热不稳定的热不稳定的EF-Tu;EF-Tu;热稳定的热稳定的EF-TsEF-Ts。真核生物：真核生物：eEF-1 eEF-1、eEF-2 eEF-2 第四十四页，讲稿共七十六页哦进位又称注册进位又称注册(registration)(registration)v指根据指根据mRNAmRNA下一组下一组遗传密码指导，使遗传密码指导，使相应氨基酰相应氨基酰-tRNA-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体A A位。位。第四十五页，讲稿共七十六页哦 vEF-Tu首先与首先与GTP结结合，然后再与氨基酰合，然后再与氨基酰tRNA结合成三元复合结合成三元复合物，这样的三元复合物，这样的三元复合物才能进入物才能进入A位。位。v此时此时GTP水解水解成成GDP，EF-Tu和和GDP与结与结合在合在A位上的氨基酰位上的氨基酰tRNA分离。分离。具体过程具体过程第四十六页，讲稿共七十六页哦v肽键形成之初，两个氨基酸仍然肽键形成之初，两个氨基酸仍然分别与各自的分别与各自的tRNA相结合，仍相结合，仍然分别位于然分别位于A位点和位点和P位点上。位点上。A位点上的氨基酸（第二个氨位点上的氨基酸（第二个氨基酸）中的基酸）中的-氨基作为亲核基氨基作为亲核基团取代了团取代了P位点上的位点上的tRNA，并，并与起始氨基酸中的与起始氨基酸中的COOH基团基团形成肽键。形成肽键。v从而使从而使P位上的氨基酸连接到位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上，这就是转肽。位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在转肽后，在A位上形成了一个位上形成了一个二肽酰二肽酰tRNA由由肽基转移酶肽基转移酶催化的肽键形成过程催化的肽键形成过程成肽（成肽（转肽转肽）第四十七页，讲稿共七十六页哦移位（移位（translocation）v转肽作用发生后，氨基酸都位于转肽作用发生后，氨基酸都位于A A位，位，P P位上无负荷氨基酸的位上无负荷氨基酸的tRNAtRNA在在E E位点位点脱落脱落；v核蛋白体沿着核蛋白体沿着mRNAmRNA向向33端方向移端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽动一组密码子，使得原来结合二肽酰酰tRNAtRNA的的A A位转变成了位转变成了P P位，而位，而A A位位空出，可以接受下一个新的氨基酰空出，可以接受下一个新的氨基酰tRNAtRNA进入；进入；v核糖体的移位需要核糖体的移位需要EF-G,Mg2+EF-G,Mg2+和另和另一分子一分子GTPGTP水解提供能量水解提供能量。第四十八页，讲稿共七十六页哦v在上述反应以后，肽链上每增在上述反应以后，肽链上每增加一个氨基酸残基，即重复上加一个氨基酸残基，即重复上述述进位，转肽，移位进位，转肽，移位的步骤，的步骤，直至所需的长度。直至所需的长度。vmRNA上的信息阅读是从上的信息阅读是从5端端向向3端端进行，而肽链的延伸是进行，而肽链的延伸是从氮基端到羧基端，所以从氮基端到羧基端，所以多肽多肽链合成的方向是链合成的方向是N端到端到C端。端。肽链的延长总结肽链的延长总结转转肽肽移移位位进进位位第四十九页，讲稿共七十六页哦4.肽链合成的终止肽链合成的终止当当mRNAmRNA上上终止密码出现终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA-tRNA中释出，中释出，mRNAmRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为终止相关的蛋白因子称为释放因子释放因子 (release factor,RF)(release factor,RF)原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-RF-1 1，RF-RF-2 2，RF-RF-3 3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF eRF 第五十页，讲稿共七十六页哦原核生物释放因子的作用原核生物释放因子的作用释放因子释放因子 MWMWGTPGTP结合结合能力能力 生物学活性生物学活性RF-1RF-13600036000识别识别UAAUAA和和UAGUAGRF-2RF-238000 38000 识别识别UAAUAA和和UGAUGARF-3RF-34600046000 +刺激刺激RF1RF1，RF2RF2的活性的活性,与与GTPGTP结合形成复合体结合形成复合体.(.(使转肽酶构象使转肽酶构象改变，发挥酯酶活性，水解多肽、脱离改变，发挥酯酶活性，水解多肽、脱离tRNA)tRNA)第五十一页，讲稿共七十六页哦v当终止密码子进入核糖体当终止密码子进入核糖体A位位点时，在释放因子点时，在释放因子RF的作用的作用下：下：（1）水解末端肽基）水解末端肽基tRNA；（2）释放新生肽和）释放新生肽和tRNA；（3）使）使70S核糖体解离成核糖体解离成30S和和50S两个亚基。两个亚基。终止阶段的过程终止阶段的过程第五十二页，讲稿共七十六页哦v在蛋白质生物合成过程中，常在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一常由若干核蛋白体结合在同一mRNAmRNA分子上，同时进行翻译，分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。一定的间隔，形成念球状结构。v由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条mRNAmRNA上同时进行多肽链的翻译所形成上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构的念球状结构称为多核蛋白体称为多核蛋白体。多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)第五十三页，讲稿共七十六页哦第五十四页，讲稿共七十六页哦真核生物蛋白质合成的不同点真核生物蛋白质合成的不同点v1、真核生物蛋白质合成与真核生物蛋白质合成与mRNA的转录生成不偶联的转录生成不偶联v2、真核生物蛋白质合成机构更复杂，起始步骤涉及、真核生物蛋白质合成机构更复杂，起始步骤涉及因因子子很多，很多，过程复杂过程复杂。v3、真核生物蛋白质合成的调控复杂。、真核生物蛋白质合成的调控复杂。v4、真核生物与原核生物蛋白质合成可为不同的抑制、真核生物与原核生物蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制剂所抑制.第五十五页，讲稿共七十六页哦真核与原核生物翻译起始的不同点：真核与原核生物翻译起始的不同点：1.1.起始起始Met-tRNAMet-tRNAi iMetMet不需甲酰化；起始密码不需甲酰化；起始密码AUGAUG2.eIF2.eIF种类多；种类多；3.3.小亚基先与小亚基先与Met-tRNAMet-tRNAi iMetMet结合，再与结合，再与 mRNAmRNA结结合；合；5.5.ATPATP和和GTPGTP供能。供能。4.mRNA4.mRNA与与40s40s亚基的结合依靠亚基的结合依靠帽子结合蛋白帽子结合蛋白（CBPCBP）与）与mRNAmRNA帽子结构的识别结合。帽子结构的识别结合。真核生物和原核生物蛋白质合成的差异第五十六页，讲稿共七十六页哦起始复合物起始复合物结合在结合在mRNA 5mRNA 5端端AUGAUG上游的帽子上游的帽子结构，真核结构，真核mRNAmRNA无富含嘌呤的无富含嘌呤的SDSD序列（除某序列（除某些病毒些病毒mRNAmRNA外）外）已发现的真核起始因子有近已发现的真核起始因子有近9-109-10种种（eukaryote Initiation factor,eIFeukaryote Initiation factor,eIF）eIF4A.eIF4E.P220.mRNAeIF4A.eIF4E.P220.mRNA复合物称为帽子结复合物称为帽子结构结合蛋白复合物（构结合蛋白复合物（CBPCCBPC）真核生物和原核生物蛋白质合成的差异第五十七页，讲稿共七十六页哦因因 子子功功 能能eIF2eIF2促进促进Met-tRNAMetMet-tRNAMet与核糖体与核糖体40S40S小亚基结小亚基结合。合。eIF2B eIF2B eIF3 eIF3 是最早与核糖体是最早与核糖体40S40S小亚基结合的促进小亚基结合的促进因子，蛋白质合成反应的正常进行。因子，蛋白质合成反应的正常进行。eIF4AeIF4A具有具有RNARNA解旋酶活性，解除解旋酶活性，解除mRNAmRNA模板的模板的次级结构并使之与次级结构并使之与40S40S小亚基结合，形小亚基结合，形成成eIF4FeIF4F复合物。复合物。eIF4BeIF4B与与mRNAmRNA模板相结合，协助核糖体扫描模模板相结合，协助核糖体扫描模板序列，定位板序列，定位AUGAUG。eIF4EeIF4E与与mRNA 5mRNA 5的帽子结构相结合，形成的帽子结构相结合，形成eIF4FeIF4F复合物。复合物。eIF4GeIF4G与与eIF4EeIF4E和和polypoly（A A）结合蛋白（）结合蛋白（PABPAB）相结合，形成相结合，形成eIF4FeIF4F复合物。复合物。eIF5eIF5促使多个蛋白因子与促使多个蛋白因子与40S40S小亚基解体，小亚基解体，以此帮助大小亚基结合形成以此帮助大小亚基结合形成8080核糖体，核糖体，形成翻译起始复合物。形成翻译起始复合物。eIF6eIF6促进没有蛋白质合成活性的促进没有蛋白质合成活性的80S80S核糖体核糖体解离成解离成40S40S和和60S60S两个亚基。两个亚基。起始复合物形成所需的蛋白质因子的差异起始复合物形成所需的蛋白质因子的差异第五十八页，讲稿共七十六页哦肽链延长和终止过程肽链延长和终止过程v肽链延长肽链延长:延长因子：延长因子：eEFeEF ，eEFeEF，eEF-2 eEF-2 v终止终止:真核生物中只有一种释放因子真核生物中只有一种释放因子eRF，它可以识别三种，它可以识别三种 终止终止密码子密码子(识别终止密码识别终止密码UAG，UAA，UGA);释放因子水解释放因子水解P位点上多肽链与位点上多肽链与tRNA之间的二酯键。之间的二酯键。第五十九页，讲稿共七十六页哦15.3 蛋白质合成后的加工蛋白质合成后的加工1、N端端fMet或或Met的切除：的切除：v蛋白质刚刚被合成时，都以蛋白质刚刚被合成时，都以fMet（原核）（原核）或或Met（真核）开始，多肽合成后，（真核）开始，多肽合成后，N端的端的fMet、Met残基，有时还包括残基，有时还包括N揣多个残基揣多个残基或或C端的残基都会被切除。端的残基都会被切除。第六十页，讲稿共七十六页哦 2、信号肽的去除、信号肽的去除 信号肽信号肽：N端端1530个个AA的前导序列为越膜信号。的前导序列为越膜信号。110aa1520aa1530aa13aa富含富含Arg+,Lys+-富含富含Phe,Leu,Ile亲水螺旋亲水螺旋疏水螺旋疏水螺旋反向平行，形成发夹结构反向平行，形成发夹结构信号肽酶切割位点信号肽酶切割位点插入到膜中插入到膜中第六十一页，讲稿共七十六页哦v氨基酸的侧链修饰作用包括：磷酸化、糖基氨基酸的侧链修饰作用包括：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化、羧基化等。化、甲基化、乙基化、羟基化、羧基化等。v如：脯氨酸、赖氨酸侧链发生羟基化作用。如：脯氨酸、赖氨酸侧链发生羟基化作用。v苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸羟基磷酸化。苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸羟基磷酸化。3、特定氨基酸的修饰、特定氨基酸的修饰第六十二页，讲稿共七十六页哦4、二硫键的形成：、二硫键的形成：vmRNA上没有胱氨酸的密码子，多肽链上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键