蛋白质生物合成翻译.ppt

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1、第十二章第十二章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成又又称称翻翻译译，是是以以mRNA为模板指导合成蛋白质的过程。为模板指导合成蛋白质的过程。第一节第一节 蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 蛋白质生物合成体系复杂，有多种物质蛋白质生物合成体系复杂，有多种物质参与合成过程。参与合成过程。参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质l2020种氨基酸种氨基酸l模板模板mRNAl核糖体（核糖体（rRNA+蛋白质）蛋白质）ltRNA（氨基酸载体）氨基酸载体）l延长因子延长因子l释放因子释放因子l能量物质及离子能量物质及离子l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶l起

2、始因子起始因子 一、模板、模板mRNAl顺顺反反子子：遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽链链的的遗遗传单位称为顺反子传单位称为顺反子(cistron)。l原原核核生生物物多多顺顺反反子子mRNA：mRNA可可为为功功能能相相关关的的几几种种蛋蛋白白质质肽肽链链编编码码，称称多多顺顺反子反子(polycistron)。l真真核核生生物物单单顺顺反反子子mRNA：一一个个mRNA分分子子只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质肽肽链链，称称单单顺顺反反子子(monocistron)。l开开放放读读码码框框架架：从从mRNA 5端端起起始始密密码码子子AUG到到3端端终终止止密密码码子子UAA(UAG

3、,UGA)之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列，称称为为开开放放读读码码框框架架（open reading frame,ORF）。）。l密密码码子子：在在ORF中中每每3 3个个相相邻邻碱碱基基组组成成的的三三联联体体，构构成成1 1个个密密码码子子(codon)，编编码码1 1个氨基酸。个氨基酸。53GG U CCAUCUG A C U A Al遗遗传传密密码码：由由A、G、C、U四四种种碱碱基基可可组成组成6464种三联体密码子。种三联体密码子。起始密码子起始密码子（AUG，甲硫氨酸密码子甲硫氨酸密码子)终止密码子终止密码子（UAA、UAG、UGA）其余其余6060种密码子种密码子(编码编码1

4、919种氨基酸种氨基酸)图表图表 遗传密码的特点：遗传密码的特点：（一）方向性（一）方向性（direction）密密码码子子及及组组成成密密码码子子的的各各碱碱基基在在mRNA中中的的排列具有方向性排列具有方向性，阅读方向是阅读方向是53方向方向。（二）连续性（二）连续性（commaless）mRNA中中密密码码子子及及密密码码子子的的各各碱碱基基是是连连续续排排列列 的的，无无 间间 隔隔，又又 称称 无无 标标 点点 性性（non-punctuation）（三）简并性（三）简并性（degenerate）l简简并并性性：指指一一种种氨氨基基酸酸具具有有2 2个个或或2 2个个以以上上密密码码

5、子子。除除色色氨氨酸酸和和甲甲硫硫氨氨酸酸有有1 1个个密密码码子子，其余氨基酸有其余氨基酸有2 2，3 3，4 4个或个或6 6个密码子。个密码子。l简简并并密密码码子子：为为同同一一氨氨基基酸酸编编码码的的各各密密码码子子，又又称称同同义义密密码码子子。一一般般简简并并密密码码子子前前2 2位位碱碱基基相相同同，第第3 3位位碱碱基基不不同同。如如苏苏氨氨酸酸Thr密密码码子子 。图图（四）通用性（四）通用性（universal）从从最最简简单单的的病病毒毒，一一直直到到人人类类，都都使使用同一套遗传密码。用同一套遗传密码。仅仅发发现现少少数数例例外外，如如线线粒粒体体中中的的密密码码子子

6、AUA是起始密码子兼甲硫氨酸密码子。是起始密码子兼甲硫氨酸密码子。（五）摆动性（五）摆动性（wobble）mRNA密密码码子子与与tRNA反反密密码码子子配配对对，有有时时出出现现不不遵遵从从碱碱基基配配对对规规律律的的情情况况，称称为为密密码码子的摆动性，又称摆动配对。子的摆动性，又称摆动配对。常常见见于于密密码码子子第第三三位位和和反反密密码码子子第第一一位位。其能使其能使1 1种种tRNA识别识别mRNA多种密码子。多种密码子。图图核核糖糖体体又又称称核核蛋蛋白白体体，由由大大、小小亚亚基基构构成成，每个亚基又含不同的蛋白质和每个亚基又含不同的蛋白质和rRNA。原核生物原核生物：核糖体核

7、糖体70s=70s=小亚基小亚基30s+30s+大亚基大亚基50s50s真核生物：真核生物：核糖体核糖体80s=80s=小亚基小亚基40s+40s+大亚基大亚基60s 60s 图图1 1，图图2 2，图图3 3二、核糖体二、核糖体三、三、tRNAltRNA以以3-CCA-OH结合运载氨基酸。结合运载氨基酸。ltRNA以以反反密密码码环环上上的的反反密密码码子子结结合合mRNA的密码子。的密码子。图图四、四、蛋白质合成需要的其他物质蛋白质合成需要的其他物质 （一）重要的酶类（一）重要的酶类l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶：合成酶：位于胞液中。位于胞液中。l转转肽肽酶酶：位位于于核核糖糖体体大大亚亚

8、基基上上，A位位与与P位之间。位之间。l转转位位酶酶：原原核核生生物物位位于于延延长长因因子子EF-G中，真核生物位于延长因子中，真核生物位于延长因子eEF-2中。中。（二）蛋白质因子（二）蛋白质因子l起始因子起始因子原核起始因子原核起始因子IF (initiation factor)真核起始因子真核起始因子eIF (eukaryote)l延长因子延长因子l释放因子释放因子原核延长因子原核延长因子EF (elongation factor)真核延长因子真核延长因子eEF (eukaryote)原核释放因子原核释放因子RF(release factor)真核释放因子真核释放因子eRF (euka

9、ryote)l所需能量物质：所需能量物质：ATP、GTP。l无机离子无机离子：Mg2+、K+。（三）能量物质及离子（三）能量物质及离子第二节第二节 氨基酸的活化氨基酸的活化l氨基酸活化氨基酸活化 氨基酸氨基酸 +tRNA+ATP氨基酰氨基酰-tRNA +AMP +PPi氨基酰氨基酰-tRNA合成合成酶酶tRNA以以3-CCA-OH结结合合氨氨基基酸酸（形形成成酯酯键键。图图氨基酸与特异氨基酸与特异tRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA合成酶合成酶催化下生成氨基酰催化下生成氨基酰-tRNA的过程。的过程。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 （aminoacyl-tRNA synthetase）1

10、1.具具有有高高度度特特异异性性：酶酶对对氨氨基基酸酸和和tRNA能高度特异地识别能高度特异地识别 2 2.具具有有校校正正活活性性：对对氨氨基基酸酸与与tRNA出出现现的错配加以更正（水解酯键）的错配加以更正（水解酯键）。l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法 Ala-tRNAAla Met-tRNAeMet fMet-tRNAfMet Met-tRNAiMet Met-tRNAeMet辨辨认认结结合合延延长长中中的的AUG；Met-tRNAiMet辨辨认认结结合合真真核核起起始始AUG；fMet-tRNAfMet辨辨认认结结合合原原核核起起始始AUG，称称为为N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫

11、氨酰-tRNA。(生成图生成图)一、原核生物蛋白质合成过程一、原核生物蛋白质合成过程 原原核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成过过程程需需多多种种蛋蛋白白质质因子参加，包括：因子参加，包括：起始因子起始因子IF (intiation factor)延长因子延长因子EF (elongation factor)释放因子释放因子RF(release factor)第三节第三节 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成（翻译）包括起始、延长蛋白质生物合成（翻译）包括起始、延长和终止三个阶段和终止三个阶段种类种类生物学功能生物学功能起始因子起始因子IF-1结合小亚基，促进大小亚基分离并占据结合小亚

12、基，促进大小亚基分离并占据A位位IF-2与与GTPGTP结合结合fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet,促进结合促进结合AUGAUGIF-3结合小亚基，促进大小亚基分离结合小亚基，促进大小亚基分离延长因子延长因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，结合并分解位，结合并分解GTPEF-Ts调节亚基调节亚基EF-G有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位，促进位，促进tRNA卸载与释放卸载与释放释放因子释放因子RF-1特异识别特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶，诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别特异识别UAA

13、、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶，诱导转肽酶转变为酯酶RF-3有有GTP酶活性，能介导酶活性，能介导RF-1及及RF-2与核糖体的相与核糖体的相互作用互作用参与原核生物翻译的各种蛋白质因子参与原核生物翻译的各种蛋白质因子1.1.核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离IF-1、IF-3与与小小亚亚基基结结合合，促促使使核核糖糖体体大大小小亚亚基基分分离离。（IF-1结结合合占占据据小小亚亚基基A位位）图图（一）起始阶段（一）起始阶段2.2.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合mRNA结合于小亚基上，此时结合于小亚基上，此时AUG位于位于P位，位，第二个密码子位于第二个密码子位于A位。位。图图lS

14、-D序序列列：在在mRNA起起始始AUG上上游游，因因shine-Dalgarno发现命名，以发现命名，以AGGA为核心。为核心。lUCCU序序列列：在在核核糖糖体体小小亚亚基基的的16S-rRNA近近3 3端端，以以UCCU为为核核心心，与与S-D序序列列互互补补结合。结合。图图lrpS辨辨认认序序列列：在在mRNA上上紧紧邻邻SD序序列列，可可被被核核糖糖体体小小亚亚基基蛋蛋白白rpS-1(ribosomal proteins in small subunit)辨认结合。辨认结合。图图3.3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA的结合的结合fMet-tRNAfMet与与IF-2GTP结结合合，再再

15、辨辨认认结结合合于于mRNA的起始的起始AUG上上 图图 。4.4.核糖体大亚基结合核糖体大亚基结合IF-2结结合合的的GTP分分解解，促促使使3 3种种IF脱脱离离，核核糖糖体体大大亚亚基基结结合合在在小小亚亚基基上上，形形成成翻翻译译起起始始复复合合物物。此此时时fMet-tRNAfMet 位位于于核核糖糖体体的的P位位上，上，A位空着。位空着。图图原核起始动画原核起始动画(二二)延长阶段延长阶段 （核糖体循环（核糖体循环 ribosomal cycle）核糖体循环分三步：核糖体循环分三步：进位进位（positioning）成肽成肽(peptide bond formation)转位转位（

16、translocation）每每循循环环1 1次次，肽肽链链延延长长1 1个个氨氨基基酸酸，如如此此不不断断重重复复，直直至至肽肽链链合合成成终终止止。延延长长过过程程需需延延长长因子因子EF（elongation factor)参加。参加。1.进位进位l起起始始结结束束时时核核糖糖体体P P位位有有fMet-tRNAfMet，A位空着。位空着。l氨氨基基酰酰-tRNA根根据据A位位上上mRNA密密码码子子的的指指引，进入引，进入A位。位。图图l需延长因子需延长因子EF-T的协助的协助 。反应图反应图2.2.成肽成肽 转转肽肽酶酶（transpeptidase）：核核糖糖体体大大亚亚基基上的蛋

17、白质，位于上的蛋白质，位于P位和位和A位之间。位之间。在在转转肽肽酶酶的的催催化化下下，将将P位位上上的的fMet-tRNAfMet的的N-甲甲酰酰甲甲硫硫氨氨酰酰基基转转移移到到A位位上上的的氨氨基基酰酰-tRNA的的氨氨基基酰酰基基上上，形形成成肽肽键键，反反应应在在A位位上上进进行行(图图)。tRNAfMet 暂暂留留P位位上。上。图图 (延长中延长中P位上是肽酰位上是肽酰-tRNA)3.3.转位转位l延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶(translocase)活性。活性。l转转位位酶酶分分解解1分分子子GTP，促促进进核核糖糖体体沿沿mRNA 53移动一个密码子的位置。移动一个密

18、码子的位置。l此此时时，tRNAfMet(延延长长过过程程中中为为其其他他tRNA)移移入入E位位并并脱脱离离，位位于于A位位上上的的肽肽酰酰-tRNA转转入入P位，位，A位空出。位空出。图图 肽肽链链延延长长阶阶段段如如此此三三步步一一循循环环，53方方向向阅阅读读mRNA 密密码码子子，肽肽链链从从N端端C端延长。端延长。延长动画延长动画 l当当 核核 糖糖 体体A位位 出出 现现 终终 止止 密密 码码 子子（UAA,UAG,UGA）时时，RF-1或或RF-2辨辨认认结合终止密码子，进入结合终止密码子，进入A位。位。l在在RF-3介介导导下下触触发发核核糖糖体体构构象象改改变变，诱诱导导

19、转转肽肽酶酶转转变变为为酯酯酶酶活活性性，水水解解肽肽-tRNA，释出肽链。，释出肽链。l在在IF-1、IF-3作作用用下下各各组组分分分分离离，翻翻译译结结束。束。图图 动画动画 （三）终止阶段（三）终止阶段 真真核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成过过程程与与原原核核生生物物基基本本相相同同，但但反反应应更更复复杂杂，涉涉及及的的蛋蛋白白质因子更多，包括：质因子更多，包括：真核起始因子真核起始因子eIF 真核真核延长因子延长因子eEF 真核释放因子真核释放因子eRF。二、真核生物蛋白质合成过程二、真核生物蛋白质合成过程种种类类生物学功能生物学功能起始因子起始因子eIF-1多功能因子，参与翻多功

20、能因子，参与翻译译多个步多个步骤骤eIF-2促促进进Met-tRNAiMet与小与小亚亚基基结结合合eIF-2B eIF-3结结合小合小亚亚基，促基，促进进大小大小亚亚基分离基分离结结合小合小亚亚基，促基，促进进大小大小亚亚基分离基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分，有复合物成分，有RNA解螺旋解螺旋酶酶活性，解除活性，解除mRNA5-端的端的发夹结发夹结构，使其与小构，使其与小亚亚基基结结合合eIF-4EeIF-4F复合物成分，复合物成分，结结合合mRNA 5帽子帽子结结构构eIF-4GeIF-4F复合物成分，复合物成分，结结合合eIF-4E、eIF-3和和PABPeIF-4B结结合合m

21、RNA，促，促进进mRNA扫扫描定位起始描定位起始AUGeIF-5促促进进各种起始因子从小各种起始因子从小亚亚基解离，基解离，进进而而结结合大合大亚亚基基eIF-6促促进进核糖体分离成大小核糖体分离成大小亚亚基基延延长长因子因子eEF1-相当于相当于EF-TueEF1-调节亚调节亚基，相当于基，相当于EF-TseEF-2有有转转位位酶酶活性，相当于活性，相当于EF-G 释释放因子放因子eRF识别识别所有所有终终止密止密码码子，具有原核生物各子，具有原核生物各类类RF的功能的功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子参与真核生物翻译的各种蛋白质因子（一）起始阶段（一）起始阶段eIF-2B、eIF-3与

22、小亚基结合，在与小亚基结合，在eIF-6参参与下，促进大小亚基解离。与下，促进大小亚基解离。1.1.核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离2.2.Met-tRNAiMet与核糖体小亚基与核糖体小亚基结合结合eIF-2与与GTP结合，再结合结合，再结合Met-tRNAiMet，在其他在其他eIF参与下，与小亚基结合。参与下，与小亚基结合。3.3.mRNA在在核糖体小亚基就位核糖体小亚基就位leIF-4E结结合合mRNA的的5端端帽帽子子结结构构，并并与与eIF-4A、eIF-4G共共同同形形成成帽帽子子结结合合蛋蛋白白复复合合物物(eIF-4F复合物复合物)。lpolyA结结合合蛋蛋白白(poly

23、A binding protein,PABP）结合）结合polyA。leIF-4G通通过过分分别别与与PABP和和eIF-3结结合合而而将将mRNA结合于小亚基上。结合于小亚基上。l在在eIF-4B和和eIF-4A作作用用下下，Met-tRNAiMet在在mRNA上上扫扫描描结结合合起起始始AUG（其其位位于于Kozak序序列列ACCAUGG中中），使使mRNA在在小小亚基上准确定位。亚基上准确定位。通通过过eIF-5作作用用和和水水解解GTP供供能能，促促使使各各种种eIF从从小小亚亚基基释释放放，大大亚亚基基与与小小亚亚基结合，形成基结合，形成翻译起始复合物。翻译起始复合物。4.4.核糖体

24、大亚基结合核糖体大亚基结合（二）延长阶段（二）延长阶段 真真核核生生物物肽肽链链延延长长过过程程与与原原核核生生物物基基本本相相同同，延延长长因因子子不不同同,其其核核糖糖体体无无E位位，转位时卸载的转位时卸载的tRNA直接从直接从P P位脱落。位脱落。真核翻译终止过程与原核相似，真核翻译终止过程与原核相似，eRF只只有一种，可完成原核各有一种，可完成原核各RF的功能。的功能。（三）终止阶段（三）终止阶段l多聚核糖体多聚核糖体（polysome）原原核核与与真真核核生生物物的的一一条条mRNA上上可可附附着着10100个个核核糖糖体体，同同时时进进行行肽肽链链合合成成，此此mRNA与与多多个个

25、核核糖糖体体的的聚聚合合物物称称多多聚聚核核糖糖体体，电电镜镜下下显显示示为为羽羽毛毛状状。图图1 1 图图2 2 每每个个氨氨基基酸酸活活化化为为氨氨基基酰酰tRNA消消耗耗2 2个高能磷酸键。个高能磷酸键。进位、转位各消耗进位、转位各消耗1 1个高能磷酸键。个高能磷酸键。为为保保持持蛋蛋白白质质合合成成的的高高度度保保真真性性而而进进行校正消耗能量。行校正消耗能量。每每生生成成一一个个肽肽键键，平平均均要要消消耗耗5 5个个高高能能磷酸键磷酸键（ATP+GTP）。）。l蛋白质翻译能量消耗蛋白质翻译能量消耗 第三节第三节 蛋白质翻译后修饰和靶向输送蛋白质翻译后修饰和靶向输送l新新生生多多肽肽

26、链链必必须须经经过过翻翻译译后后加加工工修修饰饰才才能成为具有天然构象的功能蛋白质。能成为具有天然构象的功能蛋白质。l翻翻译译后后修修饰饰包包括括多多肽肽链链折折叠叠为为天天然然构构象象蛋蛋白白质质、一一级级结结构构的的修修饰饰、空空间间结结构构的的修饰。修饰。l蛋蛋白白质质合合成成后后被被定定向向输输送送到到相相应应位位置置，发挥其功能作用即发挥其功能作用即蛋白质靶向输送。蛋白质靶向输送。一、多肽链折叠为天然构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然构象的蛋白质 多多肽肽链链折折叠叠为为天天然然构构象象的的蛋蛋白白质质一一般般需需要其他酶或蛋白质的辅助。要其他酶或蛋白质的辅助。参参与与多多肽肽链链折折

27、叠叠的的大分子大分子分子伴侣分子伴侣 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 热休克蛋白热休克蛋白伴侣蛋白伴侣蛋白1.分子伴侣分子伴侣l分分子子伴伴侣侣是是细细胞胞内内一一类类可可识识别别肽肽链链的的非非天天然然构构象象、促促进进各各功功能能域域和和整整体体蛋蛋白质的正确折叠的保守蛋白质白质的正确折叠的保守蛋白质。l参参与与多多肽肽链链折折叠叠的的分分子子伴伴侣侣主主要要有有热热休克蛋白休克蛋白和和伴侣蛋白伴侣蛋白两大类。两大类。热热休休克克蛋蛋白白(heat shock protein,HSP)包包括括三族：三族：（1）热休克蛋白热休克蛋白HSP70（Dna

28、K）HSP40（DnaJ）GrpEDnaK、DnaJ分别是基因分别是基因dnaK和dnaJ的产物的产物。HSP40HSP40-多肽复合物多肽复合物 HSP70HSP70-ATP-ATP复合物复合物 HSP40-HSP70-ADP-HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATPATP水解（水解（HSP70HSP70催化）催化）GrpE ATPADP复合物解离，多肽链进行折叠复合物解离，多肽链进行折叠 未完成折叠者可重复进行或未完成折叠者可重复进行或进入进入GroEL反应循环折叠反应循环折叠 热休克蛋白参与多肽链折叠的过程热休克蛋白参与多肽链折叠的过程（2 2）伴侣蛋白）伴侣蛋白(c

29、haperonin)l伴侣蛋白包括伴侣蛋白包括GroEL和和GroES家族。家族。lGroEL是是14个个相相同同亚亚基基组组成成的的桶桶状状的的未未封闭复合体，顶部是桶状空腔出口。封闭复合体，顶部是桶状空腔出口。lGroES是是由由7个个相相同同亚亚基基组组成成的的圆圆顶顶状状蛋蛋白白质质，作作盖盖子子封封闭闭GroEL出出口口，形形成成能完成肽链折叠的微环境。能完成肽链折叠的微环境。多肽链折叠的多肽链折叠的GroELGroES反应循环反应循环l蛋蛋白白质质二二硫硫键键对对蛋蛋白白质质天天然然构构象象形形成成非非常重要。常重要。l蛋蛋白白质质二二硫硫键键异异构构酶酶可可催催化化肽肽链链中中错

30、错配配二二硫硫键键断断裂裂并并形形成成正正确确二二硫硫键键连连接接。其其在内质网腔活性很高。在内质网腔活性很高。2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 l脯脯氨氨酸酸为为亚亚氨氨基基酸酸，多多肽肽链链中中肽肽酰酰-脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体。脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体。l肽肽酰酰-脯脯氨氨酰酰顺顺反反异异构构酶酶可可促促进进顺顺反反异构体之间的转换。异构体之间的转换。（一）肽链（一）肽链N端和端和C端的修饰端的修饰l新新合合成成的的肽肽链链N端端总总是是甲甲酰酰甲甲硫硫氨氨酸酸（原原核核生生物物）或或甲甲硫硫氨氨酸酸（真真核核生生物物），在在酶

31、酶作作用用下下除除去去N-甲甲酰酰基基、N端端甲甲硫硫氨氨酸或酸或N端肽段。端肽段。lC端也可出现修饰现象。端也可出现修饰现象。二、蛋白质一级结构的修饰二、蛋白质一级结构的修饰1.糖糖基基化化：天天冬冬酰酰胺胺残残基基的的酰酰胺胺基基、丝丝氨氨 酸和苏氨酸残基的羟基可发生糖基化。酸和苏氨酸残基的羟基可发生糖基化。2.2.羟羟基基化化：胶胶原原蛋蛋白白中中脯脯氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸残残基羟化。基羟化。3.3.甲甲基基化化：蛋蛋白白质质的的谷谷氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、天天冬氨酸、赖氨酸残基可发生甲基化。冬氨酸、赖氨酸残基可发生甲基化。（二）氨基酸残基的化学修饰（二）氨基酸残基的化学修饰4.4.磷酸

32、化：磷酸化：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残 基磷酸化。基磷酸化。5.5.二硫键形成：二硫键形成：肽链中的二硫键形成。肽链中的二硫键形成。6.6.亲脂性修饰：亲脂性修饰：某些蛋白质在特定位置某些蛋白质在特定位置连接亲脂性脂链，如脂肪酸链、多异连接亲脂性脂链，如脂肪酸链、多异戊二烯链等，以便嵌入膜脂双层。戊二烯链等，以便嵌入膜脂双层。某某些些多多肽肽链链经经水水解解加加工工可可产产生生多多种种不不同同活活性的蛋白质或肽。性的蛋白质或肽。鸦片促黑皮质鸦片促黑皮质素原（素原（POMCPOMC）ACTHACTH-促黑激素（促黑激素（-MSH-MSH）-促黑激素（促黑激素（-MSH-MS

33、H）内啡肽（内啡肽（、）-脂酸释放激素脂酸释放激素图图-脂酸释放激素脂酸释放激素促肾上腺皮质激素样中叶肽促肾上腺皮质激素样中叶肽（三）多肽链的水解加工（三）多肽链的水解加工三、空间结构的修饰三、空间结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 如血红蛋白如血红蛋白2 22 2 亚基的聚合。亚基的聚合。（二）辅基连接（二）辅基连接 如带辅基酶的辅基连接，糖蛋白的糖如带辅基酶的辅基连接，糖蛋白的糖基连接。基连接。四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送 蛋蛋白白质质合合成成后后被被定定向向输输送送到到其其发发挥挥作作用用的的目标位点，此过程称为目标位点，此过程称为蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向

34、输送。（一）靶向输送的蛋白质信号序列（一）靶向输送的蛋白质信号序列 所所有有靶靶向向输输送送的的蛋蛋白白质质存存在在N N端端或或C C端端特特异异氨氨基基酸酸序序列列，可可引引导导蛋蛋白白质质转转移移到到适适当当靶靶部位，此序列称为部位，此序列称为信号序列信号序列。表表（二）分泌型蛋白的靶向输送（二）分泌型蛋白的靶向输送l真真核核细细胞胞分分泌泌型型蛋蛋白白合合成成时时，由由N N端端信号肽信号肽引导进入内质网处理。引导进入内质网处理。l通通过过内内质质网网形形成成的的囊囊泡泡转转移移到到高高尔尔基基复复合合体体，经经糖糖基基化化后后再再包包装装为为分分泌泌小小泡泡运至细胞膜。运至细胞膜。l

35、通过通过胞吐作用胞吐作用分泌到胞外分泌到胞外。分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白进入内质网的过程：分泌型蛋白进入内质网的过程：l真真核核细细胞胞液液中中存存在在信信号号肽肽识识别别颗颗粒粒(signal recognition particles,SRP)，可可识识别别结合分泌型蛋白质的结合分泌型蛋白质的N端端信号肽信号肽。l内内质质网网膜膜上上有有SRP受受体体、核核蛋蛋白白体体受受体体、肽肽转转位位复复合合物物参参与与蛋蛋白白质质进进入入内内质质网网过过程。程。图图（三）溶酶体蛋白的靶向输送（三）溶酶体蛋白的靶向输送l溶溶酶酶体体蛋蛋白白合合成成输输

36、送送到到高高尔尔基基复复合合体体的的过过程程与分泌型蛋白相同。与分泌型蛋白相同。l在在高高尔尔基基复复合合体体与与6-磷磷酸酸甘甘露露糖糖结结合合，再再与与6-磷酸甘露糖受体磷酸甘露糖受体结合，结合，并形成并形成运输小泡。运输小泡。l运运输输小小泡泡与与分分选选小小泡泡融融合合，分分选选小小泡泡分分出出囊囊泡泡将将蛋蛋白白运运送送溶溶酶酶体体。受受体体可可返返回回高高尔尔基基复复合体再利用。合体再利用。分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送（四）内质网蛋白的靶向输送（四）内质网蛋白的靶向输送l内内质质网网驻驻留留蛋蛋白白与与分分泌泌型型蛋蛋白白一一样样，合合成成并进入

37、内质网腔。并进入内质网腔。l随囊泡输送到高尔基复合体加工。随囊泡输送到高尔基复合体加工。l内内质质网网蛋蛋白白含含有有C-端端滞滞留留信信号号序序列列（C端端-Lys-Asp-Glu-Leu），与与高高尔尔基基复复合合体体上上的的相应受体相应受体结合，随囊泡输送回内质网。结合，随囊泡输送回内质网。（五）质膜蛋白的靶向输送（五）质膜蛋白的靶向输送l质膜蛋白在粗面内质网上合成后质膜蛋白在粗面内质网上合成后锚定锚定在内在内质网膜上。质网膜上。l单次跨膜蛋白肽链中含一段单次跨膜蛋白肽链中含一段跨膜序列（终跨膜序列（终止转移序列），止转移序列），多次跨膜蛋白肽链中含多多次跨膜蛋白肽链中含多个跨膜序列。跨

38、膜序列可与内质网脂质双个跨膜序列。跨膜序列可与内质网脂质双层作用而结合在一起。层作用而结合在一起。l质质膜膜蛋蛋白白以以跨跨膜膜形形式式通通过过内内质质网网膜膜“出出芽芽”形形成成囊囊泡泡，转转移移到到高高尔尔基基复复合合体体加加工，工，l再再随随高高尔尔基基复复合合体体形形成成的的囊囊泡泡运运至至细细胞胞膜，并与细胞膜融合为新的质膜。膜，并与细胞膜融合为新的质膜。（六）线粒体蛋白的靶向输送（六）线粒体蛋白的靶向输送l要要进进入入线线粒粒体体的的蛋蛋白白与与胞胞液液中中HSP70结结合合，转转运运到到线线粒粒体体，通通过过蛋蛋白白N端端信信号号序序列列，识别结合线粒体外膜的识别结合线粒体外膜的

39、受体复合物。受体复合物。l线线粒粒体体外外膜膜转转运运体体(Tom)和和内内膜膜转转运运体体(Tim)组组成成蛋蛋白白通通道道，线线粒粒体体中中HSP70水水解解ATP提供蛋白进入线粒体的动力。提供蛋白进入线粒体的动力。图图（七）细胞核蛋白的靶向输送（七）细胞核蛋白的靶向输送l要要进进入入细细胞胞核核的的蛋蛋白白有有核核定定位位序序列列NLS，结结合合胞胞液液的的输输入入因因子子二二聚聚体体形形成成复复合合物，导向核膜孔。物，导向核膜孔。l核核膜膜孔孔有有小小GTP酶酶Ran蛋蛋白白，分分解解GTP促促进进蛋白复合物进入细胞核内。蛋白复合物进入细胞核内。l输输入入因因子子和和先先后后从从复复合

40、合物物解解离离，返返回回利用，蛋白质定位核内。利用，蛋白质定位核内。图图第五节第五节 蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 一、抗生素一、抗生素 抗抗生生素素(antibiotics)是是一一类类由由某某些些真真菌菌、细细菌菌等等微微生生物物产产生生的的药药物物，有有抑抑制制其其他他微微生物生长或杀死其他微生物的能力。生物生长或杀死其他微生物的能力。对对宿宿主主无无毒毒性性的的抗抗生生素素可可用用于于预预防防和和治治疗人、动物和植物的感染性疾病。疗人、动物和植物的感染性疾病。（一）影响翻译起始的抗生素（一）影响翻译起始的抗生素伊伊短短菌菌素素可可作作用用于于原原核核、真真核核生

41、生物物核核糖糖体体小小亚亚基基，引引起起mRNA在在核核糖糖体体上上错错位位，阻阻碍碍翻翻译译起起始始复复合合物物的的形形成成，为为抗抗肿肿瘤瘤药物。药物。（二）影响翻译延长的抗生素（二）影响翻译延长的抗生素1、干扰进位的抗生素干扰进位的抗生素四四环环素素、土土霉霉素素作作用用于于原原核核生生物物核核糖糖体体小小亚亚基基A位位，抑抑制制氨氨基基酰酰-tRNA进进位位，为，为抗菌药物。抗菌药物。2、引起读码错误的抗生素、引起读码错误的抗生素链链霉霉素素、新新霉霉素素、巴巴龙龙霉霉素素作作用用于于原原核核生生物物核核糖糖体体小小亚亚基基，改改变变其其构构象象，引引起起读读码码错错误误，影影响响蛋蛋

42、白白质质合合成成，均均为为抗菌药物。抗菌药物。3、影响肽键合成的抗生素、影响肽键合成的抗生素l氯氯霉霉素素与与原原核核生生物物核核糖糖体体大大亚亚基基结结合合，阻止转肽酶催化的转肽反应。阻止转肽酶催化的转肽反应。l林林可可霉霉素素作作用用于于原原核核生生物物核核糖糖体体大大亚亚基基A位和位和P位，位，抑制肽键形成。抑制肽键形成。l红红霉霉素素作作用用于于原原核核生生物物核核糖糖体体大大亚亚基基的的肽肽链链排排出出通通道道，抑抑制制肽肽键键的的进进一一步步形成。以上抗生素均为形成。以上抗生素均为抗菌药物。抗菌药物。l嘌嘌呤呤霉霉素素结结构构与与酪酪氨氨酰酰-tRNA相相似似，可可取取代代一一些些

43、氨氨基基酰酰-tRNA进进入入核核糖糖体体A位位，抑抑制制蛋蛋白白质质合合成成，对对原原核核、真真核核生生物物均有作用，为均有作用，为抗肿瘤药物。抗肿瘤药物。l放放线线菌菌酮酮抑抑制制真真核核生生物物核核糖糖体体转转肽肽酶酶，用于医学研究。用于医学研究。4、影响转位的抗生素、影响转位的抗生素l夫夫西西地地酸酸、细细球球菌菌素素可可抑抑制制原原核核生生物物EF-G的转位酶活性，阻止转位反应的转位酶活性，阻止转位反应。l壮壮观观霉霉素素结结合合原原核核生生物物核核糖糖体体小小亚亚基基，抑制抑制EF-G的转位酶催化的反应的转位酶催化的反应。以上抗生素均为以上抗生素均为抗菌药物。抗菌药物。二、其他干扰

44、蛋白质合成的物质二、其他干扰蛋白质合成的物质 （一）毒素（一）毒素 1、白喉毒素白喉毒素 由由白白喉喉杆杆菌菌产产生生，是是一一种种修修饰饰酶酶，利利用用NAD+对对真真核核生生物物eEF-2进进行行共共价价修修饰饰，使使eEF-2失失活活。对对真真核核生生物物有有剧剧烈烈的的毒毒性。性。图图 l蓖蓖麻麻蛋蛋白白是是蓖蓖麻麻籽籽中中所所含含的的糖糖蛋蛋白白，由由A、B两条多肽链组成。两条多肽链组成。lA链链是是一一种种酶酶，作作用用于于真真核核生生物物核核糖糖体体大大亚亚基基的的28S rRNA，催催化化其其中中腺腺苷苷酸酸发发生生脱嘌呤基反应，使脱嘌呤基反应，使28S rRNA降解。降解。l

45、B链对链对A链发挥毒性有重要的促进作用。链发挥毒性有重要的促进作用。2蓖麻蛋白蓖麻蛋白(ricin)l真真核核细细胞胞感感染染病病毒毒后后分分泌泌的的具具有有抗抗病病毒毒作作用的蛋白质，可抑制病毒的复制。用的蛋白质，可抑制病毒的复制。l分类：分类：-型（白细胞型）型（白细胞型）-型（成纤维细胞型）型（成纤维细胞型）-型（淋巴细胞型）型（淋巴细胞型）（二）干扰素（二）干扰素IFN(interferon)l干干扰扰素素在在病病毒毒双双链链RNA存存在在下下，诱诱导导一一种种蛋蛋白白激激酶酶活活化化，使使eIF-2发发生生磷磷酸酸化化失失活，抑制病毒蛋白质合成。活，抑制病毒蛋白质合成。图图1 1l干

46、干扰扰素素与与双双链链RNA共共同同活活化化2-5寡寡聚聚腺腺苷苷酸酸（2-5A）合合成成酶酶，催催化化ATP聚聚合合生生成成2-5A，可可活活化化核核酸酸内内切切酶酶RNase L，降解病毒降解病毒mRNA。图图2 2遗遗传传密密码码表表返回返回遗遗传传密密码码表表返回返回摆动配对摆动配对G U C53ACI53tRNAaamRNA31反密码子反密码子第第1 1位位IUG密码子密码子第第3 3位位U C AA GUC返回返回核糖体大、小亚基结构模式核糖体大、小亚基结构模式返回返回原核生物原核生物真核生物真核生物核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基S70S3

47、0S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 原核生物与真核生物核糖体组成原核生物与真核生物核糖体组成 返回返回E53PAGUGUCCGGA53CAC A位位（aminoacyl site,氨基酰位）在大小亚基上氨基酰位）在大小亚基上 P位位（peptidyl site,肽酰位）在大小亚基上肽酰位）在大小亚基上 E位位 （exit site，排出位）在大亚基上，排出位）在大亚基上(真核无真核无)翻译中的核糖体结构模式翻

48、译中的核糖体结构模式返回返回G U C53ACG53tRNAmRNACCAOHR|CH-NH2|COOH返回返回G U C53ACG53tRNAmRNACCAOHR|CH-NH2|COOH返回返回S-CH3|CH2|CH2|CH-CHO-NH2-COO-tRNAfMetS-CH3|CH2|CH2|CH-COO-tRNAfMet转甲酰基酶转甲酰基酶N10-CHO-FH4Met-tRNAfMetfMet-tRNAfMetNH2-N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰tRNA生成生成返回返回IF-1IF-2IF-3eIF-2B eIF-2eIF-3eIF-4AeIF-4BeIF-4EeIF-4GeIF-5eI

49、F-6结合小亚基促进大小亚基分离并据结合小亚基促进大小亚基分离并据A位位与与ATP 结合起始结合起始tRNA促进结合促进结合AUG结合小亚基促进大小亚基分离结合小亚基促进大小亚基分离原核生物原核生物结合小亚基促进大小亚基分离结合小亚基促进大小亚基分离促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合结合小亚基促进大小亚基分离结合小亚基促进大小亚基分离促进促进mRNA结合小亚基有解螺旋酶活性结合小亚基有解螺旋酶活性促进促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUG结合结合mRNA 5帽子帽子结合结合eIF-4E和和PAB（polyA结合蛋白）结合蛋白）促进各促进各eIF从小亚基解离及大亚基结合从小亚基

50、解离及大亚基结合促进大小亚基分离促进大小亚基分离真核生物真核生物起始因子起始因子生物功能生物功能返回返回CAUfMetGTPIF2E53EmRNAPAPAIF3IF1EIF1 IF2IF3GDP+PiGAU53PAIF3IF1GAU53PAIF3IF1GAU53PACAUfMetGAU53返回返回A G G A Pu Pu U U U Pu Pu A U G S-D序列序列rpS序列序列返回返回CAUfMetGTPIF2E53EmRNAPAPAIF3IF1EIF1 IF2IF3GDP+PiGAU53PAIF3IF1GAU53PAIF3IF1GAU53PACAUfMetGAU53返回返回53EP