最新十三蛋白质的生物合成幻灯片.ppt

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1、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质生物合成:是指mRNA分子上核苷酸的遗传信息，变成蛋白质多肽链的氨基酸排列顺序的过程 翻译翻译:遗传信息（碱基排列顺序，英文）由mRNA携带到蛋白质多肽链上体现为氨基酸残基排列顺序（中文）的过程，类似一种语言翻译成另一种语言时的情形相似，所以称为翻译mRNAmRNA (messenger RNA)(messenger RNA)是蛋白质生物合成过程中是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体的载体蛋白质蛋白质DNADNAmRNAmRNA原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5 53 3

2、顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUSDSD区区一条mRNA链编码几种功能相关的蛋白质真核细胞真核细胞mRNA的结构特点的结构特点5 “帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子m7G-5ppp-N-3 p AAAAAAA-OH一条mRNA链只能为一种蛋白质编码 （transfer ribonucleic asid） 在蛋白质合成中处于关键地位，它不在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到

3、核糖体上提供运送载体到核糖体上提供运送载体tRNAtRNA1.1.结合氨基酸结合氨基酸: :氨基酸各有其特异的tRNA携带，一种氨基酸有几种tRNA携带，结合需要ATP供能,氨基酸结合在tRNA3-CCA的位置 2.2.反密码子反密码子: :每种tRNA的反密码子，决定了所带氨基酸能准确的在mRNA上对号入座3.3.起始密码子：起始密码子：AUG表示甲硫氨酸，又是起始密码 真核生物有两种，tRNAimet,tRNAemet 原核为甲酰化的甲硫氨酸，用tRNAfmet表示, tRNAfmet的甲酰基由一碳单位提供核糖体核糖体rRNA（ribosomal ribonucleic asid） 是由r

4、RNA（ribosomal ribonucleic asid）和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的 组成：大小亚基 原核：30s + 50s 70s 真核: 40s + 60s 80s 原核生物核糖体的组成原核生物核糖体的组成核糖体核糖体 分类：分类：一类附着于粗面内质网参与分泌蛋白的合成；另一类游离于胞质，参与细胞固有蛋白质的合成 功能：功能：核糖体核糖体相当于装配机，大亚基有转肽酶活性，促进氨基酸合成肽原核细胞70S核糖体的A位、P位及mRNA结合部位示意图30S与与mRNAmRNA结合部位结合部位肽位：结合或接受肽基的部位受位/氨基酰位：

5、结合或接受AA-tRNA的部位50SmRNAP PA AT转肽酶转肽酶多核蛋白体多核蛋白体53一一mRNAmRNA上同同时结合上同同时结合多个核蛋白体进行蛋多个核蛋白体进行蛋白质多肽链合成白质多肽链合成第二节第二节 蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运二、翻译起始（以原核为例）二、翻译起始（以原核为例）三、肽链的延长三、肽链的延长四、肽链合成终止四、肽链合成终止一、氨基酸的活化与转运一、氨基酸的活化与转运 氨基酸活化活化氨基酸的搬运活化氨基酸与核蛋白体结合 1.1.参与活化转运的酶参与活化转运的酶 氨基酰-tRNA合成酶:特异性强,催化特定的氨基酸与特异

6、的tRNA结合，每种氨基酸有特异的合成酶催化，此种特异性保证了遗传信息准确翻译氨基酰氨基酰tRNAtRNA的生成的生成- 氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酰氨基酰tRNAtRNA合成酶合成酶ATPPPiH2N-CH-C-OHR O H2N-CH-C-AMP-ER OH2N-CH-CO-ACC-tRNAR O氨基酰tRNA合成酶tRNA氨基酰氨基酰tRNAtRNAGlyGlyGly 2. 2.催化过程催化过程 氨基酸+ATP+tRNA氨基酰氨基酰-tRNA+AMP+ppi氨基酰氨基酰tRNAtRNA的表示方法的表示方法丙氨基酰丙氨基酰tRNAtRNA：ala-tRNAala-tRNAalaala精氨

7、基酰精氨基酰tRNAtRNA：arg-tRNAarg-tRNAargarg甲硫氨基酰甲硫氨基酰tRNAtRNA： met-tRNAmet-tRNAmetmet大肠杆菌大肠杆菌起始密码子编码的起始密码子编码的metmet须甲酰化须甲酰化真核真核细胞细胞起始密码子编码的起始密码子编码的metmet不须不须甲酰化甲酰化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）（真核） 或或tRNAtRNAfmetfmet（原核）转运（原核）转运参与翻译的蛋白质因子参与翻译的蛋白质因子阶段原核阶段原核 真核真核 功功 能能IF1IF1IF2IF2 e e

8、IF2 IF2 参与起始复合物的形成参与起始复合物的形成IF3IF3 e eIF3IF3、e eIF4CIF4C起始起始 CBP I CBP I 与与mRNAmRNA帽子结合帽子结合 e eIF4A B F IF4A B F 参与寻找第一个参与寻找第一个AUGAUG e eIF5 IF5 协助协助eIF2eIF2、eIF3eIF3、eIF4CeIF4C的释放的释放 e eIF6 IF6 协助协助60S60S亚基从无活性的核糖体上解离亚基从无活性的核糖体上解离EF-TuEF-Tu e eEF1EF1 协助氨酰协助氨酰-tRNA-tRNA进入核糖体进入核糖体延长延长EF-TsEF-Ts e eEF

9、1 EF1 帮助帮助EF-Tu EF-Tu 、 eEF1eEF1 周转周转 EF-GEF-G e eEF2 EF2 移位因子移位因子终止终止 RF-1 RF-1 e eRF RF 释放完整的肽链释放完整的肽链 RF-2RF-2因子前加因子前加“e e” ” 表示真核生物表示真核生物(eukaryotic)(eukaryotic)二、翻译起始二、翻译起始（原核）30S30S亚基亚基 mRNA mRNA IF3- IF1IF3- IF1复合物复合物30S mRNA 30S mRNA GTPGTP- - fMet tRNA- fMet tRNA- IF2- IF1IF2- IF1复合物复合物70S7

10、0S起始复合物起始复合物 mRNAmRNA +30S+30S亚基亚基- -IF3IF3IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S50S亚基亚基IF2+ IF1+GDP+PiIF1 mRNA中的SD序列与30s的互补序列结合 mRNA与30s形成复合物,IF1,IF3参与复合物的形成 核蛋白体上含给位p与受位A，AUG信号与给位相对应结合。同时fmet-tRNA的反密码子CAU与mRNA的AUG互补结合50s50s的结合：的结合：50s与30s复合物形成70s启动前复合体,同时伴有GTP水解；IF1 IF2脱落,形成了启动复合体fmet-tRNAfmet-tRNA的结合：与以上过程同的结合：

11、与以上过程同时发生，时发生，fmet-tRNAfmet-tRNA辨认并与辨认并与mRNA mRNA 模板中的模板中的AUGAUG结合。反应需结合。反应需IFIF2 2,GTP,Mg,GTP,Mg2+2+参与参与; ;而而IFIF3 3脱落脱落70S70S启始复合物启始复合物由大、小亚基,mRNA,fmet-tRNAfmet构成三、肽链的延长三、肽链的延长 延长延长即核蛋白体自mRNA 5端向3端推进，反应需延长因子（elongation facters-EF）EFTu、GTP和无机离子参与狭义的核蛋白体循环狭义的核蛋白体循环进位进位成肽成肽转位转位Tu-GDPGDPTsTu-TsTu-GTPG

12、TPPiTu-GTP氨基酰氨基酰-tRNA进入进入A位位pAAUGAUGTu-GTP三、肽链的延长三、肽链的延长步骤步骤1.1.进位：进位： aa进入受位，反应需GTP, Mg2+，EFTu,哺乳动物的延长因子：EFT1MgMg2+2+，K K+ +转肽酶转肽酶CHCH2 2CHCH2 2-CH-CHO OC C= = O OCH-RCH-RNHNH2 2O O= =O OC CH H2 2N NCHCH3 3S SAUGAUGUACUAC给给 受受O OC CO O = =R-CHR-CHNHNHOHOHC CO O= =H H3 3CSCHCSCH2 2CHCH2 2-CH-CHNHNH2

13、 2AUGAUGUACUAC给给受受2.2.成肽（转肽与脱落）：成肽（转肽与脱落）：50s大亚基上的给位有转肽酶活性，催化给位的甲酰蛋氨酸与受位新进的aa结合形成肽键，同时给位上的tRNA脱落3.3.转位（移位）转位（移位） 反应需EFG, GTP, Mg2+参与 核蛋白体向mRNA 3端移动一个密码子的距离，受位进入一个新密码子，带肽键的tRNA由受位移至给位 肽键每增加一个氨基酸就按 进位成肽转位 这三步不断重复，直到肽链增长到必要的长度OHOHEFGEFG，GTPGTPAUGAUGA A2 21 153OHOH2 21 1AUGAUG5533AUGAUG2 21 13 3AUGAUG3

14、31 12 2AUGAUG2 21 13 3进位进位成肽成肽转位转位成肽NCNC延长延长转位酶转位酶转位（移位）转位（移位）四、肽链合成终止四、肽链合成终止 需终止因子RF、RR和IF3参与。终止信号出现，释放因子（release factor,RF, RR）与其结合。RF有三种RF1，RF2，RF31.1.终止密码子的辨认终止密码子的辨认 RF-1RF-1或或RF-2RF-2UAAOCO =R-CHAUAAOCO =R-CHUAARFRF1和 RF2识别终止密码，进入A位H-OH转肽酶转肽酶2. 2. 肽链的水解和脱落肽链的水解和脱落OHOHRFRFC CO O = =R-CHO ORFRF

15、R-CHC-OHC-OHO O = =RF-3RF-3RF3使转肽酶变为水解作用，使P位上肽键与tRNA之间的酯键被水解分离。肽链自核蛋白体释出3.3.tRNAtRNA、RFRF、mRNAmRNA的释放，核蛋白体的释放，核蛋白体大小亚基的解聚大小亚基的解聚OHOHRRRR，GTPGTPRFRFOHOHRFRFIF-3IF-3IF-1IF-1在RR作用下，tRNA、核蛋白体自mRNA上脱落，在IF1作用下，核蛋白体分解为大、小亚基重新进入核蛋白体循环fMetAUGAUG 1. 起始起始2. 肽链延长肽链延长3. 3. 终止终止广义的广义的核蛋白体循环核蛋白体循环小小 结结1 1合成方向：合成方向

16、：对mRNA的移动是自53肽链合成方向自N端C端 2 2能量计算：能量计算：活化与启动消耗2个高能键，生成一个肽键时需2个GTP,生成一个肽键的整个过程需4个高能键3 3核蛋白体循环：核蛋白体循环：在细胞内的翻译是以多个核蛋白体聚在一起的形式，一条mRNA上可同时合成多条同样的多肽。合成速度40aa/S真核与原核蛋白质合成的异同真核与原核蛋白质合成的异同 真核 原核 核蛋白核蛋白体体 80S 70S 含蛋白数量含蛋白数量 多于80 少于60 小亚基结构小亚基结构 无嘧啶区和互补区 含嘧啶区与互补 tRNtRNA A tRNAimet tRNAfmet 启动启动 eIF 9-10种 需ATP 小

17、亚基先与tRNA结合，在与mRNA结合延延长长 EF1,EF2 EFTu EFTs 终止终止 RF 需 GTP RF1，RF2，RF3 第三节第三节 翻译后加工翻译后加工 合成后的多肽需经一定的加工，修饰或互相聚合才有活性 一、翻译后的加工修饰一、翻译后的加工修饰 二、分泌蛋白的跨膜转运二、分泌蛋白的跨膜转运一、翻译后的加工修饰一、翻译后的加工修饰 1. 1. N N端加工端加工 原核生物原核生物脱甲脱甲酰基酶酰基酶MetMet- -fMetfMet- -氨基肽酶氨基肽酶真核细胞真核细胞一、翻译后的加工修饰一、翻译后的加工修饰2. 2. 氨基酸残基的修饰：氨基酸残基的修饰： 磷酸化、羟基化、乙

18、酰化、糖基化3. 水解加工：酶前体的活化4. 亚基聚合亚基聚合：Hb 4Hb 4亚基的聚合亚基的聚合二、分泌蛋白的跨膜转运二、分泌蛋白的跨膜转运 将合成后的蛋白质将合成后的蛋白质, ,定向到达行使功能定向到达行使功能目标地的过程为目标地的过程为跨跨膜膜转运转运 信号肽：信号肽：使核蛋白体与内质网上的受体使核蛋白体与内质网上的受体结合，合成的肽链进入内质网内腔运至靶结合，合成的肽链进入内质网内腔运至靶器官，信号肽酶可切除信号肽，使成熟的器官，信号肽酶可切除信号肽，使成熟的蛋白质释放至胞外蛋白质释放至胞外 信号肽结构信号肽结构 约10-40多个氨基酸构成 分三个区： N端为亲水区含碱性氨基酸, 提

19、供正电荷 疏水区含中性或疏水性氨基酸 加工区是信号肽酶切割信号肽的部位 转运过程转运过程（1）信号肽被信号肽识别粒子（SRP）结合，SRP把核蛋白体带至胞膜的胞浆面与对接蛋白结合，核蛋白体与内质网膜结合（2）信号肽被信号肽酶切割掉，蛋白质分泌到内质网腔分泌蛋白的转运过程分泌蛋白的转运过程蛋白质合成的阻断剂蛋白质合成的阻断剂 抗生素抗生素 1.1.四环素：抑制氨基酰四环素：抑制氨基酰-tRNA-tRNA与原核细胞的小亚与原核细胞的小亚基结合基结合 2.2.氯霉素：与原核细胞的大亚基结合氯霉素：与原核细胞的大亚基结合, ,对真核线对真核线立体合成有阻断作用立体合成有阻断作用 白喉毒素白喉毒素：抑制哺乳类动物的延长因子EFT2的活性干扰素干扰素 病毒感染宿主后，细胞产生一类蛋白因子，病毒感染宿主后，细胞产生一类蛋白因子，它抑制病毒的繁殖保护宿主它抑制病毒的繁殖保护宿主 作用机制作用机制 ： 1 1、当双链、当双链RNARNA病毒存在时，干扰素活化一种病毒存在时，干扰素活化一种蛋白激酶蛋白激酶, ,激酶使启动因子激酶使启动因子eIFeIF2 2磷酸化而失活，从磷酸化而失活，从而抑制蛋白合成而抑制蛋白合成 2 2、干扰素间接活化一种核酸内切酶，此酶使、干扰素间接活化一种核酸内切酶，此酶使病毒病毒mRNAmRNA降解降解, ,从而阻断蛋白质合成从而阻断蛋白质合成47 结束语结束语