蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、生物信息傳遞翻譯從mRNA到蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)合成生物學(xué)機(jī)制）第1頁(yè)氨基酸活化翻譯起始肽鏈延伸肽鏈終止4.4蛋白質(zhì)合成生物學(xué)機(jī)制第2頁(yè)(一)氨基酸活化氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶第3頁(yè)氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶含有校正活性(proofreading activity) 。氨基酰-tRNA表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 第4頁(yè)原核生物中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是： 起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-

2、tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第5頁(yè)第一步反應(yīng)氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E AMP PPi 第6頁(yè)第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E第7頁(yè) tRNA與酶結(jié)合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP第8頁(yè)(二)翻譯起始原核生物（細(xì)菌）為例：所需成份：30S小亞基、 50S大亞基、模板mRNA、 fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、第9頁(yè)（1） 起始因子（initiation factors, IF） 起始因子: 起始因子是參加蛋白質(zhì)生物合成起始可溶性蛋白因子 起始復(fù)合物: 蛋白質(zhì)合成起

3、始，生成核糖體mRNA起始-tRNA三元復(fù)合物，也叫起始復(fù)合物。 起始復(fù)合物必須在起始因子幫助下才能形成。當(dāng)前已知原核生物有3種起始因子，而真核生物約有10種。第10頁(yè) 原核生物3種起始因子： IF-1 （9.5103）為一小堿性蛋白、已結(jié)晶、熱穩(wěn)定、沒(méi)有專一功效，只能增加其它兩個(gè)起始因子活性。 IF-2 (9.01041.18105， 有 IF-2a 和 IF-2b 兩種形式) 熱不穩(wěn)定。IF-2功效是經(jīng)過(guò)生成IF-2GTPMet-tRNAfMet三元復(fù)合物，使起始tRNA與核糖體小亞基(30S亞基)結(jié)合。 IF-3 （有IF-3a、 IF-3b兩種）是個(gè)雙功效蛋白質(zhì)，IF-3功效是促進(jìn) m

4、RNA與核糖體小亞基(30S亞基)結(jié)合，同時(shí)還具解離因子活性。 第11頁(yè)IF-3IF-1翻譯起始(翻譯起始復(fù)合物形成)又可被分成3步：1. 30S小亞基首先與翻譯起始因子IF-1,IF-3結(jié)合,在經(jīng)過(guò)SD序列與mRNA模板相結(jié)合AUG53第12頁(yè)S-D序列 第13頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTP2.在IF-2和GTP幫助下， fMet-tRNAfMet進(jìn)入小亞基P位，tRNA上反密碼子與mRNA上起始密碼子配對(duì)。AUG53第14頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi3、帶有tRNA、mRNA和3個(gè)翻譯起始因子小亞基復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。AUG53第15頁(yè)I

5、F-3IF-1AUG53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi第16頁(yè)真核生物翻譯起始特點(diǎn)核糖體較大,為；起始因子比較多（約有10種）； mRNA 5端含有m7Gppp帽子結(jié)構(gòu) Met-tRNAMet mRNA5端帽子結(jié)構(gòu)和3端polyA都參加形成翻譯起始復(fù)合物； 第17頁(yè) 真核生物起始因子對(duì)于生成80S核糖體mRNAMet-tRNAMet三元起始復(fù)合物是必要。第18頁(yè)表4-14a 真核細(xì)胞中參加翻譯起始蛋白質(zhì)因子及其功效真核因子功效eIF2促進(jìn)Met-tRNAMet與核糖體40S小亞基結(jié)合。（最主要） eIF2B eIF3 是最早與核糖體40S小亞基結(jié)合促進(jìn)因子，蛋白質(zhì)合成反應(yīng)正常進(jìn)。 e

6、IF4A含有RNA解旋酶活性，解除mRNA模板次級(jí)結(jié)構(gòu)并使之與40S小亞基結(jié)合，形成eIF4F復(fù)合物。 eIF4B與mRNA模板相結(jié)合，幫助核糖體掃描模板序列，定位AUG。 eIF4E與mRNA 5帽子結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成eIF4F復(fù)合物。eIF4G與eIF4E和poly（A）結(jié)合蛋白（PAB）相結(jié)合，形成eIF4F復(fù)合物。 eIF5促使多個(gè)蛋白因子與40S小亞基解體，以此幫助大小亞基結(jié)合形成80核糖體，形成翻譯起始復(fù)合物。 eIF6促進(jìn)沒(méi)有蛋白質(zhì)合成活性80S核糖體解離成40S和60S兩個(gè)亞基。 第19頁(yè)真核生物翻譯起始復(fù)合物形成(區(qū)分原核生物) 原核生物中30S小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合，

7、再與fMet-tRNAfMet結(jié)合，最終與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模板mRNA結(jié)合，最終與60S大亞基結(jié)合生成80SmRNAMet-tRNAMet起始復(fù)合物。第20頁(yè)內(nèi) 容原核生物真核生物核糖體完整70S80S亞基50S, 30S60S, 40S起始tRNAfMet-tRNA fMetMet-tRNAi Met起始因子三種最少七種起始復(fù)合物生成次序1. 30S-mRNA1. 40S- Met-tRNAMet2. 30S-mRNAfMet-tRNA fMet2. 40S-mRNAMet-tRNAMet3.70S-mRNAfMet-tR

8、NA fMet3. 80S-mRNAMet-tRNAMet原核生物和真核生物蛋白質(zhì)合成起始區(qū)分第21頁(yè)met40SMetMetmRNAelF-3GDP+Pi各種elF釋放elF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程第22頁(yè) 肽鏈延伸由許多循環(huán)組成，每加一個(gè)氨基酸就是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包含：AA-tRNA與核糖體結(jié)合、 肽鍵生成 和 移位。 延伸因子(elongation factor, EF) ： 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：EF

9、-1 、EF-2 (三)肽鏈延伸第23頁(yè)1、AA-tRNA與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子第24頁(yè)延伸因子（elongation factors EF） 延伸因子：是一類參加蛋白質(zhì)合成過(guò)程中肽鏈延伸蛋白因子。 不論原核或真核生物，延伸因子可分為二類： 一類：是幫助氨酰tRNA(延伸tRNA)進(jìn)入核糖體與mRNA結(jié)合EF。 原核生物 EF-Tu、EF-Ts 真核生物 EF-1 第25頁(yè) 另一類：是使肽基tRNA從核糖體A位向P位移動(dòng)EF 原核生物 EF-G 真核生物 EF-2 在原核生物中： EF-Tu功效是按照mRNA上編碼攜帶aa-tRNA進(jìn)入A位。E

10、F-Tu 有GTP存在下與aa-tRNA形成穩(wěn)定三元復(fù)合物： (EF-Tu GTP aa-tRNA)第26頁(yè)第27頁(yè)經(jīng)過(guò)延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-TuGTP復(fù)合物 EF-Tu-GDP+ EF-Ts EF-Tu-Ts + GDP EF-Tu-Ts + GTP EF-Tu-GTP + EF-Ts重新參加下一輪循環(huán)第28頁(yè) EF-TuGDP EF-Ts EF-TuGTP GDP EF-TuEF-Ts GTP第29頁(yè) EF-Tu具高度專一性，只能識(shí)別并結(jié)合除了fMet-tRNA f Met 外全部aa-tRNA。 EF-Tu這一特征確保了起始tRNA攜帶fMet不能進(jìn)入肽鏈內(nèi)部，因?yàn)椴徽?/p>

11、甲?；蚍羌柞Ｆ鹗紅RNA都不能與EF-Tu和GTP生成復(fù)合物。 GTP水解后，EF-TuGDP從核糖體釋放出來(lái)。EF-Tu是一個(gè)熱不穩(wěn)定蛋白因子。 EF-Ts則是熱穩(wěn)定，它不直接與核糖體發(fā)生聯(lián)絡(luò)，其功效是使EF-TuGDP再生為EF-TuGTP，然后再參加肽鏈延伸： 第30頁(yè)2、肽鍵形成是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化第31頁(yè)3、移位核糖體向mRNA3端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子 自第一個(gè)肽鏈合成以后，每增加一個(gè)氨基酸，肽基-tRNA都要從A位移至P位，核糖體與mRNA相對(duì)移動(dòng)3個(gè)核苷酸（一個(gè)密碼子）距離，該過(guò)程需要EF-G 和GTP。 EF-G 是一個(gè)依賴于核糖體GT

12、Pase它能使GTP水解。第32頁(yè)延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶( translocase )活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA3側(cè)移動(dòng) 。第33頁(yè)fMetAUG53fMetTuGTP第34頁(yè)第35頁(yè)當(dāng)mRNA分子上終止密碼子出現(xiàn)在核糖體A位時(shí)，在普通情況下因?yàn)闆](méi)有任何氨酰 tRNA 能夠與終止密碼子結(jié)合，不能把這些密碼子翻成氨基酸。 釋放因子(終止因子：原核 RF-1、RF-2、RF-3、真核RF)在GTP存在下能識(shí)別終止密碼子。 RF與A位結(jié)合后，活化肽基轉(zhuǎn)移酶，水解P位上tRNA與肽鏈之間鍵。伴隨新生肽鏈和最終一個(gè)非酰化tRNA離開(kāi)核糖體，完成肽鏈合成。 （四）肽鏈終止第36頁(yè)釋放因子(Release Factor RF) 或終止因子 (termination factor) 釋放因子(Release Factor RF)：是一類參加蛋白質(zhì)合成過(guò)程中能識(shí)別終止密碼子而終止肽鏈延伸，使肽鏈從核糖體釋放出蛋白因子。 原核生物中發(fā)覺(jué)有3種釋放因子(Release Factor) RF-1、RF-2和RF-3，哺乳動(dòng)物只有1種釋放因子eRF。第37頁(yè)蛋白質(zhì)合成中釋放因子釋放因子分子量識(shí)別密碼子 原核生物RF-144000UAA,UAGRF-24