生物信息傳遞下從蛋白質(zhì)

1、關(guān)于生物信息的傳遞下從蛋白質(zhì)第一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月本章主要內(nèi)容1 遺傳密碼2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具3 核糖體4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制5 蛋白質(zhì)合成的抑制6 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機制7 蛋白質(zhì)的降解第二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1 遺傳密碼1.1 概念1.2 破譯簡史1.3 遺傳密碼字典1.4 遺傳密碼性質(zhì)第三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月密碼子(codon)： mRNA上每3個相鄰核苷酸編碼多肽鏈中一個氨基酸，這三個核苷酸稱一個密碼子或三聯(lián)體密碼。1.1 概念第四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）1954年Gamow

2、首先對遺傳密碼進行了探討； （2）1961年Crick 證明三聯(lián)體密碼子是正確的；（3）1961年，Nirenberg以均聚物、隨機共聚物、特定序列的共聚物作模板合成多肽，破譯遺傳密碼；（4）1964年Nirenberg 用核糖體結(jié)合技術(shù)研究遺傳密碼，直接測出三聯(lián)體對應(yīng)的氨基酸；（5）到1966年，遺傳密碼全部破譯。 1.2 遺傳密碼破譯簡史第五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月無細胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)（The cell-free protein synthesis system）是一種

3、以外源mRNA或DNA為模板，在細胞抽提物的酶系中補充底物和能量來合成蛋白質(zhì)的體外系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的體內(nèi)重組表達系統(tǒng)相比,體外無細胞合成系統(tǒng)具有多種優(yōu)點,如可表達對細胞有毒害作用或含有非天然氨基酸(如D-氨基酸)的特殊蛋白質(zhì),能夠直接以PCR產(chǎn)物作為模板同時平行合成多種蛋白質(zhì),開展高通量藥物篩選和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。 第八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物。共聚物，又稱為共聚體。由兩種或兩種以上不同單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得的聚合物。第九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月核糖體結(jié)合技術(shù)保溫 硝酸纖維濾膜過濾分析留在濾膜上的核糖體-AA-tRNA 確定

4、與核糖體結(jié)合的AA特定三核苷酸為模板 + 核糖體 + 20 種AA-tRNA第十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3 遺傳密碼字典第十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4 遺傳密碼的性質(zhì) 1.4.1 連續(xù)性 1.4.2 兼并性 1.4.3 通用性和特殊性 1.4.4 密碼子與反密碼子的相互作用第十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4.1 （讀碼的）連續(xù)性 生物合成過程中，mRNA的編碼方向是53，從N端向C端延伸肽鏈。一條肽鏈合成起始后，密碼子按3個一框讀下去，直到終止。1.4 遺傳密碼的性

5、質(zhì)起始密碼子決定了后續(xù)密碼子的位置第十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4 遺傳密碼的性質(zhì)簡并：由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象。同義密碼子（synonymous codon）：對應(yīng)于同一氨基酸的密碼子。61種密碼子（除終止密碼子UAA UAGUGA）僅編碼20種氨基酸。AUGGUG既編碼甲硫氨酸纈氨酸， 又是起始密碼子。同義密碼子一般不是隨機分布的， 一般編碼某一氨基酸的密碼子越多， 該氨基酸出現(xiàn)的頻率也越高(除Arg)。 1.4.2 簡并性（degeneracy）減少了變異對生物的影響第十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4.3 通用性與特殊性 通

6、用性： 遺傳密碼無論在體內(nèi)還是體外，無論是對病毒、細菌、動物還是植物而言都通用；特殊性： 遺傳密碼的個例很少見；基因組中編碼含義的改變常涉及到對終止密碼子的解讀；密碼子系統(tǒng)性改變存在于線粒體、支原體、嗜熱四膜蟲中。 1.4 遺傳密碼的性質(zhì)有助于研究生物的進化；有助于在基因工程中的應(yīng)用第十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Changes in the genetic code usually involve Stop/None signals第十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 1.4.4 密碼子-反密碼子識別的相互作用 反密碼子（anticodon）：tRNA中互

7、補于mRNA密碼子的核苷酸三聯(lián)體，能使tRNA把對應(yīng)的氨基酸放在對應(yīng)新的密碼子位點。 擺動假說：在密碼子與反密碼子的配對中，前兩對堿基嚴格遵守堿基配對原則，而第三對堿基有一定的自由度，可以“擺動”。1.4 遺傳密碼的性質(zhì)Third bases have least meaning第十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月密碼子的擺動性密碼子的擺動性第十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月I: 次黃嘌呤第二十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月本章主要內(nèi)容1 遺傳密碼2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具3 核糖體4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制5 蛋白質(zhì)合成的抑制6 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運

8、機制7 蛋白質(zhì)的降解第二十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰tRNA合成酶核糖體（3）第二十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月mRNA：蛋白質(zhì)的DNA序列信息的中間體。tRNA：運送特定氨基酸到核糖體上合成蛋白質(zhì)。rRNA：核糖體的組成元件。Protein synthesis uses three types of RNA53第二十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.1 mRNA第二十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2 tRNA2.2.1 tRNA的基本結(jié)構(gòu)2

9、.2.2 tRNA的生物學(xué)功能2.2.3 tRNA的分類第二十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2 tRNA2.2.1 tRNA的基本結(jié)構(gòu) 不同的tRNA分子可由7495個核苷酸組成，通常為76bp（？）； 含有許多經(jīng)過特殊修飾的堿基； 經(jīng)過特殊修飾的堿基，又稱稀有堿基，是五種堿基環(huán)上的某一位置被某些化學(xué)基團（如甲基化等）修飾后的衍生物。 tRNA稀有堿基含量非常豐富。 3端都以CCA-OH結(jié)束。-一級結(jié)構(gòu)(P116)Nucleotide acid，nttRNA與相應(yīng)氨基酸結(jié)合的位點P100第二十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2 tRNA2.2.1 tR

10、NA的基本結(jié)構(gòu) 三葉草結(jié)構(gòu)-最常見的tRNA分子的二級結(jié)構(gòu)； 由不同區(qū)域的堿基配對形成的四個莖（臂）三個環(huán)的結(jié)構(gòu)。 多余臂-二級結(jié)構(gòu)tRNA前體內(nèi)含子精確切除的信號第二十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2 tRNA2.2.1 tRNA的基本結(jié)構(gòu) tRNA在單鏈環(huán)的堿基間形成九個氫鍵，將二級結(jié)構(gòu)折疊為L型的三級結(jié)構(gòu)。 一端是反密碼子環(huán)； 另一端是氨基酸接受臂。-三級結(jié)構(gòu)第二十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2.1 tRNA的基本結(jié)構(gòu)2.2.2 tRNA的生物學(xué)功能2.2.3 tRNA的分類2.2 tRNA第二十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6

11、月tRNA is an adaptor 2.2.2 tRNA的生物學(xué)功能tRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位 。為每個三聯(lián)密碼子翻譯成氨基酸提供接合體；作為載體將氨基酸準確運送至RNA模板的恰當位置。 tRNA又被稱為第二遺傳密碼。第三十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月14C-Cys- tRNACys 14C-Ala- tRNACys 第三十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月把14C-Ala- tRNACys 加到含有血紅蛋白mRNA、其他RNA、氨基酸以及兔網(wǎng)織細胞核糖體的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)：14C-Ala- tRNACys 插入了血紅蛋白分子中通常由Cys占據(jù)

12、的位置。證實：起模板mRNA識別作用的是tRNA。tRNA特異性只取決于反密碼子，與攜帶的氨基酸無關(guān)第三十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.2.1 tRNA的基本結(jié)構(gòu)2.2.2 tRNA的生物學(xué)功能2.2.3 tRNA的分類2.2 tRNA第三十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.2.3 tRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA： 一類能特異識別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA；其它tRNA稱為延伸tRNA。（2）同工tRNA （cognate tRNA） : 幾個代表相同氨基酸的tRNA稱同工tRNA。（3）校正tRNA： 通過tRN

13、A中反密碼子改變來校正密碼子突變，使其在突變位點引入正確氨基酸。具有獨特的、有別于其他tRNA的結(jié)構(gòu)特征能夠被相同的氨酰- tRNA合成酶識別第三十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 同義突變（synonymous mutation） 由于生物的遺傳密碼子存在簡并現(xiàn)象，在某一堿基改變后，原來某種氨基酸的位置仍譯成同一種氨基酸的現(xiàn)象。 錯義突變（missense mutation） 由于結(jié)構(gòu)基因中某個核苷酸的變化使一種氨基酸的密碼變成另一種氨基酸的密碼。 無義突變(nonsense mutation) 在DNA序列中，任何導(dǎo)致編碼氨基酸的三聯(lián)密碼子變?yōu)榻K止密碼子（UAG、UGA、U

14、AA）的改變，它使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無功能或無意義的多肽。第三十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）校正tRNA校正tRNA作用機制： 校正tRNA通過反密碼子的改變把正確的氨基酸加到肽鏈上，合成正常的蛋白質(zhì)。 e.g.P127: tRNAGln (反密碼子 C CU) 校正tRNAGln (反密碼子 U CU) 即使編碼Gln的密碼子GGAAGA,仍然指導(dǎo)合成Gln。5353第三十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）校正tRNA 校正過程中，校正tRNA必須與正常的tRNA競爭結(jié)合密碼子： 無義突變的校正tRNA必須與(?)因子競爭識別密碼子； 錯義

15、突變的校正tRNA必須與(?) tRNA競爭識別密碼子。 ？競爭識別的影響： 影響校正效率（校正效率一般不會超過50%） 影響基因的正確翻譯釋放因子正常tRNARNA水平序列一樣，但表達的蛋白質(zhì)不同第三十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰tRNA合成酶核糖體（3）第三十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3 氨酰tRNA合成酶2.3.1 作用： 催化氨基酸與tRNA結(jié)合，既能識別tRNA又能識別氨基酸，對二者都有高度專一性(影響蛋白質(zhì)合成的真實性)。2.3.2 如何識別： 氨基酸之間的結(jié)構(gòu)非常相

16、似，如何保證氨酰tRNA合成酶對氨基酸的正確識別，其機制還尚未研究清楚。第三十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1 mRNA2.2 tRNA2.3 氨酰tRNA合成酶核糖體第四十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1 核糖體3.2 核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3 rRNA 3.4 核糖體的三個tRNA結(jié)合位點3.5 核糖體的生物學(xué)功能3 核糖體-蛋白質(zhì)的加工廠第四十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 原核生物、真核生物細胞質(zhì)及細胞器中核糖體存在明顯差異（P123 表4-9）。 核糖體存在于每個進行蛋白質(zhì)合成的細胞中。雖然在不同生物

17、內(nèi)其大小有別，但組織結(jié)構(gòu)基本相同，而且執(zhí)行的功能也完全相同。 3.1 核糖體第四十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月/80S/40S/60S 3.2 核糖體的基本結(jié)構(gòu)/40S/60S/80S大亞基小亞基大亞基含有肽基轉(zhuǎn)移酶中心，負責肽鍵生成小亞基含有解碼中心，負載氨基酸的tRNA的在此“解碼”mRNA密碼子第四十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1 核糖體3.2 核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3 rRNA 3.4 核糖體的三個tRNA結(jié)合位點3.5 核糖體的生物學(xué)功能3 核糖體第四十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.3 rRNA是核糖體發(fā)揮生理功能的重要

18、元件： 肽基轉(zhuǎn)移中心完全是由RNA組成的； 負載氨基酸t(yī)RNA的反密碼子環(huán)和mRNA的密碼子都是與16S rRNA相互作用，而不是與小亞基核糖體蛋白質(zhì)相互作用； 大多數(shù)r-蛋白質(zhì)位于核糖體周邊，核糖體的核心功能域完全或絕大部分由RNA組成。 部分r-蛋白質(zhì)伸入到亞基核心，作用似乎只是穩(wěn)定rRNA的結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)代核糖體可能是從完全由RNA組成的原始的蛋白質(zhì)合成機器進化而來；r-蛋白質(zhì)加入是為了提升原始RNA機器的功能。第四十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.3 rRNA各亞基的功能-原核生物（序列特點-自學(xué)）：5S rRNA：通過TC環(huán)與tRNA相互識別； 通過與23S rRNA

19、中一段序列互補，表明50S核糖體大亞基中兩種RNA間存在相互作用。（與50S核糖體大亞基相互作用）23S rRNA：通過與tRNAMet序列互補與tRNAMet結(jié)合有關(guān)； 與5S rRNA中一段序列互補； 與核糖體大亞基約有20種左右蛋白質(zhì)不同程度相結(jié)合。16S rRNA：通過與mRNA SD序列互補結(jié)合mRNA； 通過與23S rRNA中一段序列互補，與50S核糖體大亞基相互作用； 與P、A位的tRNA反密碼子直接作用。第四十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.3 rRNA各亞基的功能-真核生物（序列特點-自學(xué)）： 5.8S rRNA：真核生物核糖體大亞基特有的rRNA ；

20、同原核生物5S rRNA-識別tRNA。 18S rRNA：與原核生物16S rRNA有廣泛同源性。 在蛋白質(zhì)合成中起著積極作用，與mRNA、大亞基、P位和E位tRNA反密碼子直接作用。 28S rRNA：功能尚不清楚。 rRNA與tRNA、mRNA之間的相互關(guān)系，以及不同rRNA之間的關(guān)系，都是建立在序列互補或同源的基礎(chǔ)上。第四十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1 核糖體3.2 核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3 rRNA 3.4 核糖體的三個tRNA結(jié)合位點3.5 核糖體的生物學(xué)功能3 核糖體第四十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.4 核糖體的三個tRNA結(jié)合位點

21、A位點：新到來的氨酰-tRNA的結(jié)合位點P位點：肽酰-tRNA的結(jié)合位點E位點：去氨酰-tRNA脫落的位點tRNA移動順序： A位P位E位第四十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.5 核糖體的生物學(xué)功能 第五十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 mRNA結(jié)合部位； 結(jié)合/接受氨酰-tRNA部位（A位）； 結(jié)合/接受肽酰-tRNA部位（P位）； 空載tRNA移出部位（E位）； 肽基轉(zhuǎn)移部位及形成肽鍵的部位； 此外，還有用于起始和延伸的各種蛋白質(zhì)因子結(jié)合部位。 核糖體發(fā)揮生物學(xué)功能的 基本部位/活性中心第五十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月本章主要內(nèi)容1

22、 遺傳密碼2 蛋白質(zhì)合成中使用的工具3 核糖體4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制5 蛋白質(zhì)合成的抑制6 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機制7 蛋白質(zhì)的降解第五十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制 4.1 氨基酸活化 4.2 基本過程 4.3 蛋白質(zhì)前體的加工第五十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 氨基酸活化4.1.1 氨酰-tRNA合成酶4.1.2 氨基酸的活化第五十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.1 氨酰-tRNA合成酶 總反應(yīng)： aminoacyl-tRNA synthetase AA +tRNA +ATP AA-tRNA +AM

23、P +PPi 實際反應(yīng)：第一步：AA+ATP+E E-AA-AMP +PPi第二步：E-AA-AMP +tRNA AA-tRNA +E +AMP AA: amino acid; AA-tRNA: aminoacyl-tRNA E: aminoacyl-tRNA synthetase第五十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 每一種氨酰-tRNA合成酶識別一種氨基酸和所有能裝載該氨基酸的tRNA。The charging reaction uses ATP同工tRNA第五十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.2 氨基酸的活化氨酰-tRNA合成酶起始氨基酸細菌中，起

24、始氨基酸是甲酰甲硫氨酸真核生物中，起始氨基酸是甲硫氨酸 由于甲硫氨酸的特殊性，體內(nèi)存在兩種tRNAMet Met-tRNAiMet-起始肽鏈合成；Met-tRNAMet-肽鏈延伸中攜帶Met。tRNAf第五十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制 4.1 氨基酸活化 4.2 基本過程 4.3 蛋白質(zhì)前體的加工、折疊肽鏈的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止第五十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 蛋白質(zhì)合成的三個階段簡介Initiation：30S subunit on mRNA bindin

25、g site is joined by 50S subunit and aminoacyl-tRNA bindsElongation：Ribosome moves along mRNA，extending protein by transfer from peptidyl-tRNA to aminoacyl-tRNATermination：Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates from mRNA4.2 蛋白質(zhì)合成的三個階段4.2.3 肽鏈的終止4.2.2 肽鏈的延伸4.2.1 肽鏈的起始第六十張，PP

26、T共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.1 肽鏈的起始 原核生物肽鏈起始 真核生物肽鏈起始 原核和真核生物肽鏈起始比較第六十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原核生物肽鏈的起始（1）起始總反應(yīng)式（2）細菌中三種重要的起始因子（3）起始密碼子的選用（4）起始位點及其實驗分析（5）多順反子mRNA的翻譯起始第六十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 起始總反應(yīng)式：30S+50S+mRNA+fMet-tRNAfMetIF-1、IF-2、IF-3GTP70SmRNAfMet-tRNAfMet+GDP+PiInitiation factorMg2+、參與翻譯起始的成

27、分有哪些？第六十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)細菌中有三種起始因子IF-3：穩(wěn)定30S亞基；輔助30S亞基與mRNA上起始點特異性結(jié)合；IF-1：作為完整起始復(fù)合體一部分：與30S亞基結(jié)合在A位，阻止氨酰-tRNA進入；阻止30S與50S亞基結(jié)合。IF-2：結(jié)合特定起始tRNA，控制它進入核糖體；有核糖體依賴GTP酶活性；翻譯起始復(fù)合物的形成過程？第六十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月fMet-tRNAfMet與30S-mRNA復(fù)合體結(jié)合需IF-2參與。50S亞基結(jié)合后，GTP能量被釋放，所有IF都被釋放。Initiation requires fact

28、ors and free subunits70SmRNAfMet-tRNAfMet第六十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月30S subunits initiateribosomes elnongate第六十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 起始遺傳密碼的選用所有蛋白質(zhì)合成由同一氨基酸 - 甲硫氨酸開始。多肽合成起始信號是一個ORF開始的獨特密碼子。常為AUG。但細菌中也可GUG和UUG。三種密碼子被識別的效率不一樣： AUG=2 GUG = 4 UUG第六十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）起始位點及其實驗分析 細菌mRNA起始點包括A

29、UG起始密碼子及其上游10個堿基處Shine-Dalgarno嘌呤六聚體； 在起始過程中，細菌核糖體30S亞基的16S rRNA 3端有一個可與SD序列的互補序列。第六十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The AUG is preceded by a Shine-Dalgarno sequence第六十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(5) 多順反子的mRNA翻譯起始（P85）多數(shù)多順反子的翻譯獨立發(fā)生；某些細菌中，mRNA相鄰順反子翻譯直接相連，可由一個核糖體翻譯。 第七十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.1 肽鏈的起始 原核生物肽鏈起始

30、真核生物肽鏈起始 原核和真核生物肽鏈起始比較第七十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物肽鏈的起始（1）mRNA 5帽子和3尾巴參與形成翻譯起始復(fù)合物（P131）-帽子結(jié)合蛋白（2）40S小亞基查找起始位點（3）起始位點序列特點（4）起始復(fù)合體的形成過程第七十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 起始因子（eukaryotic Initiation factor）: 真核比原核細胞核糖體大，有更多起始因子（eIF）參與蛋白質(zhì)的合成起始過程； 真核生物Met-tRNAMet 不甲?；?，mRNA的帽子和多聚A尾都參與翻譯起始復(fù)合物的形成。 帽子結(jié)構(gòu)-促進起始反應(yīng)（戴帽

31、子的mRNA 5端與18S rRNA 3端存在相互作用；帽子結(jié)合蛋白）（1）mRNA 5帽子和3尾巴參與形成翻譯起始復(fù)合物（P131）-帽子結(jié)合蛋白第七十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月scanning model :Eukaryotic ribosomes migrate from the 5 end of mRNA to the ribosome binding site, which includes an AUG initiation codon.（2）小亞基查找起始位點第七十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 起始位點含一個典型序列: 5 NNNPuNN

32、AUGG 3，在AUG前的第三個嘌呤（G或A）以及緊跟其后的G，可十倍地影響翻譯效率。（3）起始位點序列特點 第七十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）起始復(fù)合體的形成過程第七十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Eukaryotic initiation uses several complexesThey act at all stages of the process, including 5 stages:1) forming a complex with Met-tRNAi 2) forming an initiation complex with th

33、e 5 end of mRNA 3)binding the mRNA-factor complex to the Met-tRNAi-factor complex 4)enabling the ribosome to scan mRNA from the 5 end to the first AUG 5)mediating joining of the 60S subunit.80SmRNAMet-tRNAiMet第七十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.1 肽鏈的起始 原核生物肽鏈起始 真核生物肽鏈起始 原核和真核生物肽鏈起始比較第七十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2

34、022年6月5.2.3 蛋白質(zhì)合成的三個階段簡介Initiation：30S subunit on mRNA binding site is joined by 50S subunit and aminoacyl-tRNA bindsElongation：Ribosome moves along mRNA，extending protein by transfer from peptidyl-tRNA to aminoacyl-tRNATermination：Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates fr

35、om mRNA4.2 蛋白質(zhì)合成的三個階段4.2.3 肽鏈的終止4.2.2 肽鏈的延伸4.2.1 肽鏈的起始第七十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.2 肽鏈的延伸氨酰-tRNA進入A位肽鏈從P位轉(zhuǎn)移到A位的氨酰-tRNA上移位使核糖體相對于mRNA移動不同延伸因子選擇性結(jié)合到核糖體上使肽鏈不斷延伸真核生物延伸因子第八十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）氨酰-tRNA進入A位 除起始因子以外的氨酰-tRNA均進入核糖體A位，并受延伸因子（細菌為EF-Tu）的催化(前提是P位有肽酰-tRNA占據(jù))。 以細菌為例-肽鏈合成的延伸。第八十一張，PPT共一百二十三

36、頁，創(chuàng)作于2022年6月EF-Tu recycles between GTP-bound and GDP-bound formsactiveinactive第八十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 每個細菌約有70 000個EF-Tu分子（約占總蛋白5%），與氨酰-tRNA分子數(shù)接近，意味著大多數(shù)氨酰-tRNA存在于三元復(fù)合體中。每個細胞約只有10 000個EF-Ts分子。 EF-Tu*EF-Ts復(fù)合體僅是瞬時存在，EF-Tu可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镚TP結(jié)合形式，再形成三元復(fù)合體。第八十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（2） 肽鏈從P位轉(zhuǎn)移到A位的氨酰-tRNA上（P134

37、 圖4-18）新生肽鏈從P位的肽酰-tRNA轉(zhuǎn)移至A位的氨酰-tRNA，這導(dǎo)致肽鏈延伸；負責肽鍵形成的催化酶稱肽基轉(zhuǎn)移酶（peptidyl transferase)，50S亞基具肽基轉(zhuǎn)移酶活性；（P132）肽鍵形成使P位產(chǎn)生脫酰基的tRNA，A位產(chǎn)生肽酰-tRNA。不需要能量第八十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Peptide bond formation takes place by reaction between the polypeptide of peptidyl-tRNA in the P site and the amino acid of aminoacyl-t

38、RNA in the A site.Nascent polypeptide is transferred to aa-tRNA縮合反應(yīng)第八十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3） 移位使核糖體相對于mRNA移動核糖體移位使mRNA在核糖體上移動3nt 長度。移位使脫氨酰的tRNA進入E位，肽酰-tRNA進入P位，A位空出。雜合狀態(tài)模型： -移位分兩步進行：50S亞基相對于30S亞基移動，然后30S亞基移動使核糖體構(gòu)象復(fù)原。移位必需的蛋白質(zhì)因子EF-G，移位能量來自一分子GTP水解。核糖體沿mRNA的相對移動方向？53第八十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The

39、 hybrid state translocation model第八十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月tRNA moves through 3 ribosome sites第八十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（4） 不同延伸因子選擇性結(jié)合到核糖體上使肽鏈不斷延伸 易位需要EF-G，其結(jié)構(gòu)類似于氨酰-tRNA*EF-TU*GTP復(fù)合體，該因子為細胞的主要組分，一個核糖體就約有1個分子。EF-Tu及EF-G與核糖體的結(jié)合是相互排斥的。易位需要GTP水解，這引起EF-G的變化，繼而又引起核糖體結(jié)構(gòu)的變化。第八十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月EF

40、factors have alternating interactionsBinding of factors EF-Tu and EF-G alternates as ribosomes accept new aminoacyl-tRNA, form peptide bonds, and translocate.黃色霉素抑制釋放梭鏈孢酸抑制釋放核糖體沿mRNA移動與肽酰-tRNA移位這兩個過程是偶聯(lián)的。第九十張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原核生物延伸因子原核生物肽鏈延伸每次反應(yīng)共需要3個延伸因子，EF-Tu，EF-Ts，EF-G。3個延伸因子都具有GTP酶活性。EF-Tu，E

41、F-Ts -促進AA-tRNA進入A位。EF-G -促進移位和去氨酰-tRNA的釋放。第九十一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物延伸因子（P136）EF-1（對應(yīng)于EF-Tu，EF-Ts）-促進AA-tRNA進入A位。EF-2 （對應(yīng)于EF-G）-促進移位和去氨酰-tRNA的釋放。消耗2個GTP向生長中的肽鏈加上一個氨基酸。原核生物每向肽鏈上加上一個氨基酸消耗？個GTP。第九十二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 蛋白質(zhì)合成的三個階段簡介Initiation：30S subunit on mRNA binding site is joined by 5

42、0S subunit and aminoacyl-tRNA bindsElongation：Ribosome moves along mRNA，extending protein by transfer from peptidyl-tRNA to aminoacyl-tRNATermination：Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates from mRNA4.2 蛋白質(zhì)合成的三個階段簡介4.2.3 肽鏈的終止4.2.2 肽鏈的延伸4.2.1 肽鏈的起始第九十三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6

43、月4.2.3 肽鏈的終止三種終止密碼子釋放因子肽鏈的終止反應(yīng)過程第九十四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）三種終止密碼子三個終止密碼子（termination codon，stop codon) UAA、UAG和UGA終止蛋白質(zhì)合成；UAA是最常用的終止密碼子。UGA比UAG使用頻率高一點，但UGA出錯的可能性更大一點。第九十五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（2） 釋放因子 終止密碼子是被蛋白質(zhì)釋放因子(release factor，RF)而不是氨酰-tRNA所識別；第九十六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（2.1）原核生物的RF I型釋放因子

44、結(jié)構(gòu)類似于氨酰-tRNA*EF-Tu和EF-G； I型釋放因子（RF1識別UAA和UAG，RF2識別UGA和UAA），它們在A位發(fā)揮作用（此時P位要有肽酰-tRNA），并水解肽酰-tRNA上的二酯鍵。 II型釋放因子 RF3，依賴GTP發(fā)揮作用； 多肽鏈釋放后刺激I型釋放因子從核糖體中解離出來。第九十七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Several factors have similar shapesMolecular mimicry enables the elongation factor Tu-tRNA complex, the translocation factor

45、EF-G, and the release factors RF1/2-RF3 to bind to the same ribosomal site.第九十八張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（2.2）真核生物的RF I型釋放因子-eRF1 eRF1識別UGA、 UAA、UAG 在A位發(fā)揮作用（此時P位要有肽酰-tRNA），并水解肽酰-tRNA上的二酯鍵。 II型釋放因子-eRF3 多肽鏈釋放后刺激I型釋放因子從核糖體中解離出來。第九十九張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The eukaryotic termination factor eRF1 has a struc

46、ture that mimics tRNA. The motif GGQ at the tip of domain 2 is essential for hydrolyzing the polypeptide chain from tRNA. 第一百張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（3） 肽鏈合成終止反應(yīng)過程 第一百零一張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 蛋白質(zhì)合成的三個階段簡介Initiation：30S subunit on mRNA binding site is joined by 50S subunit and aminoacyl-tRNA bin

47、dsElongation：Ribosome moves along mRNA，extending protein by transfer from peptidyl-tRNA to aminoacyl-tRNATermination：Polypeptide chain is released from tRNA, and ribosome dissociates from mRNA4.2 蛋白質(zhì)合成的三個階段4.2.3 肽鏈的終止4.2.2 肽鏈的延伸4.2.1 肽鏈的起始第一百零二張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零三張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)合成

48、中核糖體循環(huán)第一百零四張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月小亞基、大亞基處于動態(tài)平衡中合成起始非完整核糖體所為-小亞基第一百零五張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4 蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制 4.1 氨基酸活化 4.2 基本過程 4.3 蛋白質(zhì)前體的加工、折疊肽鏈合成的起始、延伸、終止第一百零六張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.3 蛋白質(zhì)前體的加工、折疊 N端fMet或Met的切除，往往發(fā)生在多肽鏈合成完畢之前； 二硫鍵的形成； 特定氨基酸的修飾，包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧基化； 切除新生肽鏈中非功能片段； 蛋白質(zhì)的折疊。第一百零七張，PPT共一百二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月分子伴侶（P140） molecular chaperone 1987 年 Lasky首先提出了分子伴侶的概念。他將細胞核內(nèi)能與組蛋白結(jié)合并能介導(dǎo)核小體有序組裝的核質(zhì)素（nucleoplasmin ）稱為分子