分子生物学第五章.ppt
《分子生物学第五章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《分子生物学第五章.ppt(146页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第五章蛋白质翻译来源:不详5.1.基本元件5.2.Genetic Code5.3.peptide synthesize5.4.保证peptide准确翻译的机制5.5.Central Dogma 的发展5.1.基 本 概 念 the second step of gene expression Multiple&complex assessment tRNAas a adapter for codon&amino acid tRNAloading aa by aa-tRNAaa synthetase(AARS)¶codon tRNArecognition codon by anti-co
2、don codon;universal triplex codontwo of three reading codonparacodoncodon in codon codon degeneracy;wobble hypothesisisoacceptor codon usage(codon bias)mechanism of accurate translationinitiation,loading,elongation,proofreading5.2.基 本 元 件(Source:IrvingGeis/Peter Arnold,Inc.)5.1.1.tRNA mini RNA,4s,(7
3、0-80 Nt)tRNA phe,77Nt cloverleaf form(1964 HollyR.)5 arms&4 loops Nt more modified by methylation-DHUloop;contact withAARS-anti-codonloop;34th is wobble base-aaaccept arm;loadingaa at 3end-T Cloop;contactwith 5s rRNA-extraloop;classificationmarker?34I type;3-5 Nt 3/4 tRNAII type;13-21 Nt(来源:分子生物学(20
4、07),郑用琏,第179页)CappingCap 0:m7GpppXpYpCap 1:m7GpppXmpYpCap 2:m7GpppXmpYmpHelp the splicing of the first intronPre-RNA tailingA poly(A)tail(50-200)be added at-20 Nt tailing signal(AAUAAA)from 3-end of Pre-RNASpecific endonulcease recognizes AAUAAA andthe following GUGUGUG,cuts within thesequence,addin
5、g poly(A)s at 3-endRNA internal methylation m5C m6A Modificationsof tRNAsPre-RNA splicing Introns be classified into I,II,III by junction sequence GroupI splicing model:5-exon-U-intron-G-exon-3CCS(centralcore sequence)Internalguidesequence(IGS):withinthe intron close to 5 junctionseq3 timesoftrans-e
6、sterificationbetweenG&URNA auto-splicingas Ribizyme GroupII splicing model:5-exon-GUGCG-B.S-Py AU-exon-3 GroupIII splicing model:5-exon-GU-intron-AG-exon-3,SnRNAs5-1tRNAmini RNA,4s,(70-80 Nt)Nt more modified by methylationtRNA phe,77Nt cloverleaf form Aa accept arm,DHU loop(contact with AARS),anti-c
7、odon loop,TC loop(contact with 5S rRNA),extra loop Paracodon:a numberof Nts,on tRNA,contact withAARSChapter 5 Protein translationParacodon-由若干Nt组成,存在于tRNA不定位置上-与AARS侧链基团的分子发生特异的“契合”-成为tRNA准确负载氨基酸的机制之一tRNA的”L”三维结构与功能“L”构型的结构力-二级结构中双链区的碱基堆积力和氢键-二级结构中非双链区在“L”结构中,形成氢键结合tRNA的”L”三维结构(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第1
8、80页)“L”结构域的功能-aa accept arm 位于“L”的一端,契合于核糖体的肽基转移酶结合位点 P A,以利肽键的形成-anti-codon arm 位于”L”另一端,与结合在核糖体小亚基上的codonof mRNA配对aa-tRNAaa(来源:不详)-“L”结构中碱基堆积力大使其拓扑结构趋于稳定wobble base位于“L”结构末端堆积力小自由度大使碱基配对摇摆-T C loop&DHU loop位于“L”两臂的交界处,利于“L”结构的稳定Source:Quigley,G.J,Structural domains of transfer RNA moleculars,Scien
9、ce 194:197 have GC content of 60%&Rich methylation each cell contains from several hundred to over20,000 copies of rDNA gene rRNA synthesized in nucleolus and was stimulatedby low ionic strength&Mg+2Ribosomal genes(rDNA)are differentin several ways from other nuclear gene5.1.2.rRNAProkaryote 23s,16s
10、,5s /Eukaryote 28s-5.8s,18s,5sRich methylation (m2U,m3A,m3U,m26A(二甲基)(来源:不详)5s RNA与T C loop of tRNA部分互补,并可配对In Prok.3-end of 16s rRNArich CCU plementary with5leading seq.of mRNAShine-Dilgarnoseq.of richAGG(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第183页)23s rRNA-6 domains-有的与对抗生素的抗性有关-2660Ntregion -I loop(alpha Sarcin)bin
11、ding with complex of aa-tRNAaa(EF)-TuGTP(引起核糖体变构!)G2661 C,aa-tRNAaa intoAsite go down-G2252,G2253双突变为C,将对转肽酶的活性产生抑制In Euk.3-end of 18s rRNA 与原核生物高度相似,但无与 S.D.seq.互补的保守序列在 mRNA的AUG上游存在CCACC核糖体scanningseq成为核糖体识别第一个AUG的信号AMEAMECCUGCGGUUGGAUGACCUCCUUBacterial16S18MammalianAMEAMECCUGCGGAAGGAUGAUUA高度相似5-e
12、nd;300Nt leading seq.(A/G-AUG)richA,U,poly-cistronShine-Dalgarnoseq.(S.D seq)GGAGGS.D seq-AUG79Nt better G mut.translation go down5.1.3.mRNA In Prokaryote(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page539)In Eukaryotemono-cistronleading seq.5m7Gppp-CCACC-A-3-A1U2G3G4核糖体小亚基扫描AUG至关准确翻译的信号序列But mR
13、NA of chloroplastshows similarities to prokaryotetype1;S-D seq.with greatersecondary structurein L.S.type2;richAU with littlesecondary structurein L.S.polycistron5.2.Genetic CodeSource:Oscar Miller/SPL/Photo Researchers,Inc5.2.1.Universal triplet codoncodon的特征codon是mRNA上连续排列的三个核苷酸序列,并编码一个氨基酸信息 的遗传单位
14、codon具有四大生物系统的通用性与保守性(除mt)在一个基因序列中 codon具有不重叠性和无标点性In vitro Poly(U)Poly(C)Poly(A)Poly(G)Butpoly(UCUCUC)UCU/CUCpoly(Phe)peptidepoly(Pro)peptidepoly(Lys)peptidepoly(Gly)peptidepoly(Ser-Leu-Ser-Leu)Ser/Leu?密码子的破译 (1968.nobel prize)Marshall Nirenberg(1961)M.Nirenberg&P.Leder(1964.Science 145;1399)In vit
15、roUCU(trinucleotides)Ser-C14,Leu,Lys,Arg,Ser,Leu-C14,Lys,Arg,Ser,Leu,Lys-C14,Arg,tRNAaaRibosomeNitrocellulose filterSer-C14.Leu-C14.Lys-C14.Gly-C14.(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第188页)Stop codon 的证实61个codons被破译,(仅剩UAA,UAG,UGA?)Brenner(1961)获得;T4phage 头部蛋白基因的琥珀突变(amber)证明;突变体头部蛋白较野生型的变短推测;头部蛋白基因发生了终止突变,使蛋白质合成中
16、断。Garen(1965)获得;E.coli 碱性磷酸酯酶基因(phoA)Amber突变株的大量回复突变株分析;回复突变株中对应“回复”的氨基酸发生终止突变的原氨基酸Trp(UGG)UACGln:CAG,CAAGlu:GAG,GAA证明:终止突变密码为UAG(amber 琥珀突变)UAA(ocher 赭色突变)UGA(opal 蛋白石突变)?!Stop codon 的证实aa and codon in back mutantSer:UCG,UCC,UCA,UCU,AGU,AGCLeu:UUG,UUA,CUU,CUC,CUA,CUGUAGUAGTyr:UAU,UAGLys:AAG,AAAUAGU
17、AGUAG(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第190页)5.2.2.Degeneracy of codon(密码子的简并现象)a)简并现象的概念;-一种氨基酸受2个以上codon编码的遗传现象-编码一种aa的4个codon间,仅3rd Nt 不同,称为 codon family例;Ser(6 codons)1 codon family&2 extra codons53 A Ab)简并现象的机理;Isoacceptor;负载同一氨基酸,但识别不同密码子的不同tRNAWobble hypothesis;GCGGCUUCU5353 AtRNA3 isoacceptors1 codon fami
18、ly 2 extra codons反密码子:密码子 在一定范围内的可选择配对现象1th(Nt34):3 rd-NtmRNA5-CGU-CGC-CGA-CGG-AGA-AGG-3wobble?!简并现象的机理;Isoacceptor;负载同一氨基酸,但识别不同密码子的不同tRNA负载同一氨基酸,识别相同密码子的不同tRNA?!Tyr codon:UACAUGAUG识别UAC Codon负载Try的tRNA有两个,但结构向差较大。YYtRNAmeti&tRNAmete ;tRNAmetf&tRNAmetm存在明显的结构差异553No base pairingtRNAmetftRNAmetmM3MG
19、-C richG-C rich(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第196页)CGCGCGCGU13(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第193页)Wobble base的摇摆配对原则GUG(val)的第一Nt会以较低频率与tRNAmetf反密码子(CAU)发生“摇摆”配对,而作为起始密码.(E.coli GUG/AUG=1/30)(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page570)mRNA(1GUG)(val)作为起始密码.与tRNAfmet的反密码子(CA3U)配对,不是真正意义上的”摇摆”.由于tRNAmet f中反密码
20、子下游第一个Nt(37)为未修饰的A,而其他tRNA第37个Nt几乎为较大的烷化修饰的Nt例如tRNAmet m第37个Nt为t6A(N6-苏氨酸羰酸腺苷)tRNAmeti&tRNAmete ;tRNAmetf&tRNAmetm存在明显的结构差异553No base pairingtRNAmetftRNAmetmM3MG-C richG-C richN6-苏氨酸羰酸腺苷(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第196页)意味着反密码子边序碱基修饰对限制错读的机制AUGCA3UA(37)mRNAtRNAmetftRNAmetm1GUGCA3UA(37)AUGCAUt6A(37)碱基摇摆配对的方式
21、C GU GThio-U GC IU AThio-U AU IssA I(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page570)Wobble base摇摆配对的机理-tRNA的拓扑空间结构34th摇摆位点位于拓扑结构的末端,碱基堆积力小,选择性配对的自由度大-34th摇摆位点被修饰的频率高导致配对原则的改变尤以A34 II=A/I=C/I=U-34th几乎无A-线粒体中U34=N(any)when U34 U*=A/G onlySource:Quigley,G.J,Structural domains of transfer RNA mo
22、leculars,Science 194:197Xo5UCmnm5UmCm5UXm5s2UK2C(5-羟基尿苷)(5-羧甲基氨甲基尿苷)(5-甲氧基羰甲基尿苷)(5-甲基-2硫代尿苷)(2-赖氨酸胞苷)Com5U(5(2)-羟羧甲基尿苷)I(Inosine次黄嘌呤)m7Gm5Cm6As2C(7-甲基尿苷)(5-甲基胞苷)(6-甲基腺苷)(2-硫代胞苷)(假尿苷)t6A (N6-苏氨酸羰酸腺苷)Q(Queuosine辫苷)5.2.3.Anti-codon及其两侧碱基修饰对密码子解读的生物学意义a)Methylated Nt at anti-codon and flankedb)被修饰的Nt34的
23、配对能力Nt1 of anti-codon Nt3of codonU(mt,ct)CmO5U (5(2)-羟羧甲基尿苷)Cmnm5U(5-羧甲基氨甲基尿苷)mCm5U(5-甲氧基羰甲基尿苷)Um(2-O-甲基尿苷)Xm5S2U (5-甲基-2硫代尿苷)Q (Queuosine)I(Inosine)A,U,C,GA,G,UA,GA,GA,GAU,CU,C,Ac)tRNA中anti-codon碱基修饰的意义限制对密码识读的随意性,以保证遗传的稳定U A/GCm5S2U A(only)在特定表达细胞中S2U A提高摇摆能力,防止突变效应,以保证遗传的稳定A UU A/GAUI A/C/UCmO5U
24、A/G/U5.2.4.tRNAabundance&codon usage(codon bias)Codon usage Observed for E.coli Ribosome Protein1209 codons(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第197页)Codon usage in the genes of Animals2244codons(来源:分子生物学(2007),郑用琏,第198页)tRNA abundance&codon usage(codon bias)生物GC%不等各种codon的频率不等进化过程中度重复基因tRNA的拷贝数与codon使用频率的对应-识别同一氨基酸
25、的不同tRNA(isoacceptor)量不等-不同生物间同一isoacceptor的量不等tRNAabundance;codon usage(codon bias)是进化中形成的基因表达调控机制之一tRNA abundance 正相关 codon usage)需要量多的蛋白质(除mRNA转录速率高外)有关aa的codonusage 高 相应tRNA量多需要量少的蛋白质(除mRNA转录速率低外)关键aa的codonusage 低相应tRNA量少)codon 与anti-codon间的作用强度codon usagemodulator )需较长时间以求结合稳定intoAsite of riboso
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分子生物学 第五
限制150内