蛋白質(zhì)生物合成翻譯課件

蛋白質(zhì)的生物合成

（翻譯translation）

翻譯：以mRNA為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。思路：合成體系翻譯過(guò)程翻譯后加工酶模板起始延長(zhǎng)終止

原核（主）真核意義合成體系：原料：20種氨基酸運(yùn)載體：tRNA

模板：mRNA

合成場(chǎng)所：核蛋白（rRNA+蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)因子：IFEFRFRR酶：氨基酰t-RNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶等能量：GTP、ATP第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)

一、mRNA1．作用：蛋白合成直接模板。依靠三聯(lián)遺傳密碼，決定蛋白質(zhì)分子中氨基酸排列順序。2．區(qū)別：原核：多順?lè)醋樱阂粭lmRNA指導(dǎo)合成多個(gè)蛋白質(zhì)。真核：?jiǎn)雾樂(lè)醋樱阂粭lmRNA只指導(dǎo)合成一條多肽鏈。二、核蛋白體1．作用：是蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所。2．組成：小亞基：結(jié)合mRNA。

大亞基：A位：結(jié)合氨基酰-tRNAP位：結(jié)合肽?；?tRNA轉(zhuǎn)肽酶:形成肽鍵E位(原核):結(jié)合空載tRNA3、區(qū)別（原核與真核）：4、形式:多核蛋白體（羽毛狀

)圖區(qū)別原核70s真核80s小亞基rRNA蛋白質(zhì)(rps)30s40s大亞基rRNA蛋白質(zhì)(rpl)50s60s多聚核蛋白體定義：一個(gè)mRNA分子同時(shí)有多個(gè)核蛋白體在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成。即一個(gè)mRNA與多個(gè)核蛋白體形成的

串珠狀聚合物。形成機(jī)制：起始密碼只有一個(gè)、可反復(fù)使用。

圖

四、蛋白因子（e.g原核）1.IF

IF1促fmet-tRNAfmet與小亞基結(jié)合IF2

IF3促mRNA與小亞基結(jié)合，大、小亞基分離

2.EF

EFTS促AA-tRNA進(jìn)入A位

EFTUEFG(轉(zhuǎn)位酶活性)促核蛋白體沿mRNA移動(dòng)3.RFRF1識(shí)別終止密碼,誘導(dǎo)酯酶活性水解肽

RF2鏈－tRNA的酯鍵，肽鏈脫落

RF3介導(dǎo)RF1.2

RR促mRNA從核蛋白體上脫落真核：eIF,eEF,eRF

第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程

過(guò)程：起始延長(zhǎng)終止

E.g原核生物一、翻譯的起始形成70S起始復(fù)合物：核糖體--mRNA--fmet-tRNAimet形成過(guò)程：圖1.亞基分離2.mRNA就位

機(jī)制：a.核酸-核酸辨認(rèn)結(jié)合

rRNA（小亞基）與S-D序列（mRNA）

b.核酸-蛋白辨認(rèn)結(jié)合

rps-1把mRNA結(jié)合到小亞基上3.起始AA-tRNA就位識(shí)別AUG4.大亞基結(jié)合

二、肽鏈延長(zhǎng)

1.特點(diǎn):核蛋白體循環(huán)廣義指翻譯全過(guò)程。定義即tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸到核糖體上，以mRNA為模板合成多肽鏈的過(guò)程。狹義指肽鏈延長(zhǎng)過(guò)程。即每次循環(huán)都包括進(jìn)位、成肽、轉(zhuǎn)位3個(gè)過(guò)程；每循環(huán)一次，肽鏈增加一個(gè)氨基酸殘基。2.過(guò)程

進(jìn)位

成肽轉(zhuǎn)位a.進(jìn)位：

氨基酰-tRNA進(jìn)入A位。需GTP，EF-Tu。 圖b.成肽：P位氨基(肽)酰-tRNA的AA(肽)、轉(zhuǎn)給A位氨基酰-tRNA并在A位生成肽鏈,空tRNA留P位。

rpl發(fā)揮轉(zhuǎn)肽酶活性.圖c.轉(zhuǎn)位：

核糖體沿mRNA5′→3′方向移動(dòng)一個(gè)密碼子,

肽酰-tRNA在P位,A位空留。需EFG、GTP。圖3.方向模板方向：5′→3′肽鏈延長(zhǎng)方向：N→C四.與真核生物的區(qū)別過(guò)程相同。所需物質(zhì)不同。

區(qū)別：圖原核真核合成體系:參與物質(zhì)少多模板加工不需需核蛋白體70S

80S起始：形成起始復(fù)合物70S80S起始tRNAfmet-tRNAifmetmet-tRNAimet需IF種類(lèi)39－10延長(zhǎng)：需EF種類(lèi)34終止：3種RF識(shí)別1個(gè)RF識(shí)別3個(gè)終止密碼3個(gè)終止密碼其他:轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行不同時(shí)，分隔（羽毛狀）進(jìn)行

第三節(jié)翻譯后加工定義：從核蛋白體釋放的無(wú)生物活性肽鏈，經(jīng)細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理后,變成有活性成熟蛋白質(zhì)的過(guò)程。即：前體成熟體方式：肽鏈折疊

一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾

靶向輸送二、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾末端修飾切除N-端fmet、甲?；⒁恍《坞?/p>

氨基酸修飾加–OH、-P、-S-S-

水解修飾水解一條肽成多個(gè)不同活性蛋白三、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾亞基聚合

輔基連接共價(jià)連接疏水脂鏈

四、靶向輸送1.蛋白質(zhì)合成后的去向:保留在胞漿進(jìn)入細(xì)胞核或其他亞細(xì)胞器靶向輸送分泌入體液、運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞

2.靶向輸送：蛋白合成后、定向達(dá)到其執(zhí)行功能的目標(biāo)地的過(guò)程。3.分泌性(靶向輸送)蛋白：（1）定義：通過(guò)靶向輸送才能發(fā)揮生物學(xué)

功能的蛋白。（透過(guò)膜性結(jié)構(gòu)）（2）特點(diǎn)：有信號(hào)肽引導(dǎo)透過(guò)膜性結(jié)構(gòu)蛋白前體

避免細(xì)胞損傷4.信號(hào)序列:

所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號(hào)，主要為N末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱(chēng)為信號(hào)序列。

?信號(hào)序列(signalsequence)靶向輸送蛋白信號(hào)序列或成分分泌蛋白信號(hào)肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號(hào)肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)線(xiàn)粒體蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸殘基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）過(guò)氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制影響因素：體內(nèi)（基因表達(dá)與調(diào)控講）體外(影響合成任何因素)一、阻斷劑作用：抗菌、治療腫瘤。種類(lèi)：

抗生素核蛋白體抗代謝藥競(jìng)爭(zhēng)性抑制信息傳遞各環(huán)節(jié)毒素信息傳遞各環(huán)節(jié)

生物活性物信息傳遞各環(huán)節(jié)某些抗生素對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響干擾物作用原理作用點(diǎn)四環(huán)素族阻礙氨基酰-tRNA小亞基與小亞基結(jié)合；易（30S、40S）進(jìn)入菌體，但不易透入哺乳動(dòng)物細(xì)胞。鏈霉素抑制原核生物啟動(dòng)，小亞基（30S）（卡那霉素）造成誤譯。氯霉素抑制原核生物大亞大亞基（50S）基轉(zhuǎn)肽酶活性，干擾

mRNA與核糖體的結(jié)合。紅霉素抑制轉(zhuǎn)肽酶活性防礙移位某些生物活性物質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響干擾物作用原理作用點(diǎn)干擾素①活化一種蛋白激酶，使eIF2

eIF2磷酸化而失活，

抑制翻譯起始。

②激活一種核酸內(nèi)切酶，使mRNA降解。（有雙股RNA存在時(shí)，才起作用。）白喉毒素抑制真核EF2的活性。EF2

嘌呤霉素競(jìng)爭(zhēng)性抑制Tyr

-tRNATyr大亞基進(jìn)入A位后，使肽鏈過(guò)

早終止。放線(xiàn)菌酮抑制真核生物大亞基轉(zhuǎn)大亞基（60S）

肽酶活性。

mRNA5′···ACG···5′···UAC···tRNA反密碼環(huán)UCGACU5′5′圖13-1mRNA密碼與tRNA反密碼123455'N圖13-2翻譯過(guò)程中的核糖體圖解1.小亞基；2.mRNA；3.大亞基；4.肽酰tRNA（左）和氨基酰tRNA,小圓圈代表氨基酸殘基；5.斜線(xiàn)陰影左為P位（peptidesite)或稱(chēng)D位（donorsite)，右為A位（Aminoacylsite)或（Acceptorsite)。

多聚核蛋白體50s30s123453’5’mRNANH2合成完同時(shí)有5個(gè)metmet-GTP-eIF2met40seIF3.eIF4cmRNAeIF2,eIF3,eIF4c,eIF5,GDP+PieIF560s圖13-6真核生物的翻譯起始復(fù)合物生成ATPeIF4E,4FeIF4A,4BADP+PieIF4E,4FeIF4A,4Bmet轉(zhuǎn)肽酶N-末端NH2fMet-tRNAAA-tRNA二肽PAPANC信號(hào)肽KRKR103肽ACTH-LT(?)-MSH-MSHEndophin圖13-11POMC作為活性物質(zhì)的前體最上行為POMC，K，R為相應(yīng)位置上的賴(lài)氨酸、精氨酸殘基MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAAFV------MMAAGPRTSLLLLAFALLCLPWTQVVGAF------MKFLVNVALVFMVVYISTITAAP------MKLLVVAVIACMLIGFADPASGCK---------------N—信號(hào)肽連接分泌蛋白堿性N端疏水核心區(qū)加工區(qū)人前胰島素原牛生長(zhǎng)激素蜂毒肽果蠅粘液蛋白信號(hào)肽的結(jié)構(gòu)和幾種信號(hào)肽的舉例。氨基酸排列順序用單一英文字母縮寫(xiě)表示，加工區(qū)內(nèi)的箭頭示信號(hào)肽被切除的位點(diǎn)。圖13-12核糖體信號(hào)肽NSRP14DPN胞漿膜內(nèi)膜外信號(hào)肽酶分泌蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)1.信號(hào)肽合成后被SRP識(shí)別;2.SRP把正在合成蛋白質(zhì)的核糖體帶到膜的胞漿面;3.蛋白質(zhì)連同信號(hào)肽穿膜而出;4.信號(hào)肽反折回膜被信號(hào)肽酶水解

SRP=信號(hào)肽識(shí)別粒子DP=對(duì)接蛋白(SRP受體)32目錄（一）分泌蛋白的靶向輸送真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后,信號(hào)肽引導(dǎo)首先進(jìn)入要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。（二）線(xiàn)粒體蛋白的靶向輸送目錄（三）細(xì)胞核蛋白的靶向輸送目錄

遺 傳

密 碼 表

開(kāi)放讀碼框架（openreadingframe，ORF）:

mRNA分子中含有密碼子信息的區(qū)域;連續(xù)編碼一個(gè)蛋白質(zhì).它的5′-端為起始密碼子，3′-端為終止密碼子。

密碼子與反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象反密碼子第一位堿基IUC密碼子第三位堿基A，C，UA，GC，G，U

過(guò)程

核蛋白體是肽鏈合成的場(chǎng)所

小亞基：具有結(jié)合模板mRNA的功能

P位：結(jié)合肽酰－tRNA

大亞基：具有A位:結(jié)合氨基酰－tRNA E位:tRNA退出E位

（三）tRNA和氨基酰tRNA

tRNA在翻譯過(guò)程 中起接合體（adaptor）

作用，又是氨基酸的 運(yùn)載體。

AA-tRNA合成酶

氨基酸的活化形式 氨基酰－tRNA

氨基酸的活化部位

α－羧基

連接方式 酯鍵

活化耗能 2個(gè)~P

1.起始因子IF和eIF起始步驟IFeIF亞基分離IF3(IF1)eIF3mRNA就位核酸－核酸、核酸－蛋白質(zhì)之間的辨認(rèn)結(jié)合eIF3，eIF1，eIF4AeIF4B，CBP-1eIF4E(CBP-2)起始tRNA就位IF2，GTP（IF1）eIF2，co-eIF2-GTPeIF3，eIF4C大亞基結(jié)合各種IF脫落eIF5，eIF4D

2.原核生物mRNA就位機(jī)制

3.原核生物起始復(fù)合物的形成

（一）進(jìn)位

氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引， 在GTP和EF-T的協(xié)助下，進(jìn)入核蛋白體 的A位。A位P位

mRNAEF-T協(xié)助進(jìn)位的機(jī)制

mRNA-AA-tRNA

（二）成肽

轉(zhuǎn)肽酶催化肽鍵的形成。

肽鍵形成

（三）轉(zhuǎn)位

tRNA脫落的同時(shí)，核蛋白體向mRNA的3′-端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離。由EF-G中的轉(zhuǎn)位酶催化，此步驟需1個(gè)GTP。

三、肽鏈的終止

1.RF與終止密碼辨認(rèn)結(jié)合 2.肽鏈與tRNA分離 3.tRNA、mRNA及RF從核蛋白體脫落

原核生物蛋白質(zhì)合成的能量計(jì)算 氨基酸活化：-2個(gè)~P ATP

延長(zhǎng)：（

進(jìn)位、移位）-2個(gè)GTP結(jié)論：每合成一個(gè)肽鍵至少消耗4個(gè)~P。

起始：-1個(gè) GTP

終止： -1個(gè)GTP

耗能:4n(AA)ATP 多肽鏈折疊天然功能構(gòu)象蛋白質(zhì)新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新生肽鏈N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開(kāi)始。可能隨著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)生正確的二級(jí)結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整空間構(gòu)象。一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶、蛋白輔助。幾種有促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子1.分子伴侶(molecularchaperon)2.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(p