(15.3.1)-第十五章蛋白質(zhì)的生物合成第3節(jié)肽鏈的生物合成過程

第三節(jié)

肽鏈的生物合成過程

活化氨基酸縮合生成多肽鏈在核蛋白體上進(jìn)行，此過程反復(fù)翻譯mRNA上的密碼，轉(zhuǎn)變?yōu)榘被嵝畔ⅲ蔀槎嚯逆溨邪被岬呐帕许樞?。蛋白質(zhì)合成過程可分為起動、延長和終止三個(gè)階段，這三個(gè)階段在原核生物和真核生物相類似。（一）起始翻譯起始是把帶有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA連同mRNA結(jié)合到核糖體上，生成翻譯起始復(fù)合物（translationalinitiationcomplex）。一、原核生物的肽鏈合成過程原核生物翻譯起始復(fù)合物形成核糖體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；核糖體大亞基結(jié)合。起始因子（initiationfactor,IF）參與原核生物mRNA在核蛋白體小亞基上的準(zhǔn)確定位和結(jié)合涉及兩種機(jī)制：在各種mRNA起始AUG上游約8～13核苷酸部位，存在一段由4～9個(gè)核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱為Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又稱核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)(ribosomalbindingsite,RBS)。一條多順反子mRNA序列上的每個(gè)基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起始AUG。

小亞基中的16S-rRNA3’-

端有一富含嘧啶堿基的短序列，如-UCCUCC-，通過與S-D序列堿基互補(bǔ)而使mRNA與小亞基結(jié)合。

mRNA序列上緊接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白體小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。

（二）延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：進(jìn)位(entrance)成肽(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位(translocation)肽鏈合成的延長因子（elongationfactor,EF）原核延長因子生物功能對應(yīng)真核延長因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合分解GTPEF-1-αEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-1-βγEFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-21、進(jìn)位又稱注冊(registration)指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF參與。2、成肽成肽：是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨?；螂孽；D(zhuǎn)移到A位上的氨基酰tRNA上，與其α-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。給位上已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白上脫落。transpeptidaseP位上fmet-tRNAimet所攜帶的甲酰甲硫氨酰轉(zhuǎn)移到A位，與A位上的氨基酸形成肽鍵P位上無負(fù)載的tRNA脫落，P位空載生成的二肽酰-tRNA在A位成肽圖解成肽過程圖解3、轉(zhuǎn)位由轉(zhuǎn)位酶（translocase）催化，其活性存在于EF-G核蛋白體向mRNA的3‘-端滑動相當(dāng)于一個(gè)密碼的距離，同時(shí)使肽?；鵷RNA從A位移到P位,卸載的tRNA進(jìn)入E位。此步驟需GTP和Mg2+參與。核蛋白體的A位留空，與下一個(gè)密碼相對應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過程，使多肽鏈不斷延長。轉(zhuǎn)位圖解2/15/2023-15-肽鏈延長三步驟（三）終止當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，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(releasefactor,RF)原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物釋放因子：eRF釋放因子的功能識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，催化新生肽鏈與結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核蛋白體上釋放。RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用。核蛋白體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進(jìn)入受位。

1．識別：RF識別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的受位。

2．水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷福嚯逆溑ctRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。

終止的過程（四）多聚核蛋白體(polysome)1條mRNA模板鏈都可附著10～100個(gè)核蛋白體，這些核蛋白體依次結(jié)合起始密碼子并沿5′→3′方向讀碼移動，同時(shí)進(jìn)行肽鏈合成，這種mRNA與多個(gè)核蛋白體形成的聚合物稱為多聚核蛋白體(polysome)。多聚核蛋白體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效率進(jìn)行。蠶絲腺多核糖體（電鏡）多聚核蛋白體(polysome)二、真核生物的肽鏈合成過程

（一）起始核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。真核生物中（eukaryote）的mRNA具有帽子結(jié)構(gòu)，需特殊的帽子結(jié)合蛋白（CBP）復(fù)合物以識別此結(jié)構(gòu)。Met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程

原核生物

真核生物核蛋白體 70s 80sS-D序列 有 無5’-帽結(jié)構(gòu) 無 有起始因子 少 多起始復(fù)合物形成mRNA先于甲酰甲硫氨酰-tRNA結(jié)合于小亞基甲硫氨酰-tRNA先結(jié)合小亞基，然后mRNA借助CBP及其它起始因子結(jié)合于小亞基

原核生物和真核生物的翻譯起始復(fù)合物生成比較（二）延長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。真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位脫落。（三）終止真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個(gè)釋放因子eRF，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物真核生物mRNA一條mRNA編碼幾種蛋白質(zhì)（多順反子）一條mRNA編碼一種蛋白質(zhì)（單順反子）轉(zhuǎn)錄后很少加工轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行首尾修飾及剪接轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA的降解可同時(shí)發(fā)生mRNA在核內(nèi)合成，加工后進(jìn)入胞液，再作為模板指導(dǎo)翻譯核蛋白體30S小亞基＋50S大亞基?70S核蛋白體40S小亞基＋60S大亞基?80S核蛋白體起始階段起始氨基酰-tRNA為fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA為Met-tRNAiMet核蛋白體小亞基先與mRNA結(jié)合,再與fMet-tRNAfMet結(jié)合核蛋白體小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合，再與mRNA結(jié)合mRNA中的S-D序列與16SrRNA3-端的一段序列結(jié)合mRNA中的帽子結(jié)構(gòu)與帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物結(jié)合有3種IF參與起始復(fù)合物的形成有至少10種eIF參與起始復(fù)合物的形成延長階段延