第12章蛋白質(zhì)的生物合成翻譯

1、.第第 一一 節(jié)節(jié) .l 三種三種RNAmRNA（messenger RNA, 信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白體核蛋白體RNA）tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA）. 遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順反順反子子(cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子多順反子(polycistron) 。 真核真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為只編碼一種蛋白質(zhì)，為

2、單順反子單順反子(single cistron) 。原核生物的多順反子原核生物的多順反子真核生物的單順反子真核生物的單順反子非編碼序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì).l mRNA上存在遺傳密碼上存在遺傳密碼mRNA分子上從分子上從5 至至3 方向，由方向，由AUG開開始，每始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(triplet code

3、n)。起始密碼起始密碼(initiation coden): AUG 終止密碼終止密碼(termination coden): UAA，UAG，UGA 第三字母UCAGUCAGUCAGCUAG.l遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。 .基因損傷引起基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshift mutation)。 遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫

4、氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。個(gè)三聯(lián)體為其編碼。.轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過的反密碼需要通過堿基互補(bǔ)與堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動配對?；鋵σ?guī)律，稱為擺動配對。 U擺動配對擺動配對. 不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成 原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰

5、位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site).反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂.氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）（一）氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E.tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP.（二）（二）起始肽

6、鏈合成的氨基酰起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA.第第 二二 節(jié)節(jié) .整個(gè)翻譯過程可分為整個(gè)翻譯過程可分為 ：翻譯過程從閱讀框架的翻譯過程從閱讀框架的5 -AUG開始，按開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。至終止密碼出現(xiàn)。 .原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核、真核生物各種起始因子的生物功能 促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF

7、-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始位對結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他

8、位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)

9、大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始位對結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子.IF-3IF-11. 核蛋白體大小亞基分離核蛋白體大小亞基分離A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合.IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰t

10、RNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到結(jié)合到小亞基小亞基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi.mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程復(fù)合物形成過程.肽鏈合成的延長因子肽鏈合成的延長因子 （一）進(jìn)位（一）進(jìn)位指根據(jù)指根據(jù)mRNA下下一組

11、遺傳密碼指導(dǎo)，一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體進(jìn)入核蛋白體A位。位。.延長因子延長因子EF-T催化催化進(jìn)位（原核生物）進(jìn)位（原核生物）.Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP.是由轉(zhuǎn)肽酶是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵催化的肽鍵形成過程。形成過程。.fMetA U G53fMetTuGTP.進(jìn)進(jìn)位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽.真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)位，轉(zhuǎn)位時(shí)

12、卸載的卸載的tRNA直接從直接從P位脫落。位脫落。（四）真核生物延長過程（四）真核生物延長過程.當(dāng)當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA、核、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。.終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF) 一是識別終止密碼，如一是識別終止密碼，如RF-1特異識別特異識別UAA、UAG；而；而RF-2可識別可識別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕喈?dāng)于催化二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶

13、改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。白體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF .原原核核肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 U A G53COO-.使蛋白質(zhì)合成高速、使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)行。高效進(jìn)行。電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象.第第 三三 節(jié)節(jié).1. 熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和和GreE族族 2. 伴侶素伴侶素(cha

14、peronins) GroEL和和GroES家族家族分子伴侶分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識別分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。質(zhì)的正確折疊。 熱休克蛋白促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊的基本作用熱休克蛋白促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊的基本作用結(jié)合保護(hù)待折疊多肽片段，再釋放該片段進(jìn)結(jié)合保護(hù)待折疊多肽片段，再釋放該片段進(jìn)行折疊。形成行折疊。形成HSP70和多肽片段依次結(jié)合、解離和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。的循環(huán)。 HSP40結(jié)合待結(jié)合待折疊多肽片段折疊多肽片段 HSP70-ATP復(fù)合物復(fù)合物 HSP40- HSP70-

15、ADP-多肽復(fù)合物多肽復(fù)合物 ATP水解水解GrpE ATPADP復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進(jìn)行正確折疊復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進(jìn)行正確折疊 .伴侶素伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過程系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過程 伴侶素的主要作用伴侶素的主要作用為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境?？臻g構(gòu)象的微環(huán)境。 .蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。一過

16、程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。 二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。然構(gòu)象。.肽肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 多肽鏈中肽酰多肽鏈中肽酰- -脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。 肽酰肽酰- -脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進(jìn)上述順反兩種脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進(jìn)上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。 肽酰肽酰-

17、-脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。 .NC信號肽信號肽PMOCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSHEndophin. 蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送(protein targeting). 信號序列信號序列(signal sequence).靶向輸送蛋白的信號序列或成分靶向輸送蛋白的信號序列或成分 .真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過程首先

18、要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。輸送過程首先要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 信號肽信號肽(signal peptide) 各種新生分泌蛋白的各種新生分泌蛋白的N端有保守的氨端有保守的氨基酸序列稱信號肽。基酸序列稱信號肽。 .信號肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) .第第 四四 節(jié)節(jié).l抗生素抗生素(antibiotics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。一類藥物。l抗代謝藥物抗代謝藥物指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長的藥物，如：度生長的藥物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息傳遞過程。某些毒素也作用于基因信息傳遞過程。.抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理 .四四環(huán)環(huán)素素族族氯霉素氯霉素鏈霉素和卡那霉素鏈