第四講蛋白質(zhì)合成

一.基因與基因表達(dá)的一般概念

基因作為唯一能夠自主復(fù)制、永久存在的單位，其生理學(xué)功能以蛋白質(zhì)形式得到表達(dá)。DNA序列是遺傳信息的貯存者，它通過自主復(fù)制得到永存，并通過轉(zhuǎn)錄生成mRNA，翻譯生成蛋白質(zhì)的過程控制所有生命現(xiàn)象。

編碼鏈（codingstrand）又稱sensestrand，是指與mRNA序列相同的那條鏈。非編碼鏈（anticodingstrand），又稱antisensestrand，是指那條根據(jù)堿基互補原則指導(dǎo)mRNA生物合成的DNA鏈。當(dāng)前第1頁\共有83頁\編于星期六\9點Geneticinformationisperpetuatedbyreplication（復(fù)制）inwhichadouble-strandednucleicacidisduplicatedtogiveidenticalcopies.

基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個階段。轉(zhuǎn)錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過程，是基因表達(dá)的核心步驟。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)子遺傳密碼翻譯成氨基酸序列、合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。

只有mRNA所攜帶的遺傳信息才被用來指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成，所以人們一般用U、C、A、G這4種核苷酸而不是T、C、A、G的組合來表示遺傳性狀。所謂翻譯是指將mRNA鏈上的核苷酸從一個特定的起始位點開始，按每3個核苷酸代表一個氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過程。當(dāng)前第2頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第3頁\共有83頁\編于星期六\9點二.遺傳密碼——三聯(lián)子

mRNA上每3個核苷酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個氨基酸，這3個核苷酸就稱為一個密碼，也叫三聯(lián)子密碼。翻譯時從起始密碼子AUG開始，沿mRNA5’→3’的方向連續(xù)閱讀直到終止密碼子，生成一條具有特定序列的多肽鏈。

mRNA中只有4種核苷酸，而蛋白質(zhì)中有20種氨基酸，若以一種核苷酸代表一種氨基酸，只能代表4種(41=4)。若以兩種核苷酸作為一個密碼（二聯(lián)子），能代表42=16種氨基酸。而假定以3個核苷酸代表一個氨基酸，則可以有43=64種密碼，滿足了編碼20種氨基酸的需要。當(dāng)前第4頁\共有83頁\編于星期六\9點50-60年代破譯遺傳密碼方面的三項重要成果：

（1）PaulZamecnik等人證實細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成的場所。他們把放射性標(biāo)記的氨基酸注射到大鼠體內(nèi)，經(jīng)過一段時間后收獲其肝臟，進(jìn)行蔗糖梯度沉淀并分析各種細(xì)胞成份中的放射性蛋白質(zhì)。

如果注射后經(jīng)數(shù)小時（或數(shù)天）收獲肝臟，所有細(xì)胞成份中都帶有放射性標(biāo)記的蛋白質(zhì);

如果注射后幾分鐘內(nèi)即收獲肝臟，那么，放射性標(biāo)記只存在于含有核糖體顆粒的細(xì)胞質(zhì)成份中。當(dāng)前第5頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第6頁\共有83頁\編于星期六\9點2）FrancisCrick等人第一次證實只有用三聯(lián)子密碼的形式才能把包含在由AUGC四個字母組成遺傳信息（核酸）準(zhǔn)確無誤地翻譯成由20種不同氨基酸組成的蛋白質(zhì)序列，實現(xiàn)遺傳信息的表達(dá)。

實驗1:

用吖啶類試劑（誘導(dǎo)核苷酸插入或丟失）處理T4噬菌體rII位點上的兩個基因，使之發(fā)生移碼突變（frame-shift），就生成完全不同的、沒有功能的蛋白質(zhì)。

實驗2:

研究煙草壞死衛(wèi)星病毒發(fā)現(xiàn)，其外殼蛋白亞基由400個氨基酸組成，相應(yīng)的RNA片段長1200個核苷酸，與密碼三聯(lián)子體系正好相吻合。當(dāng)前第7頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第8頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第9頁\共有83頁\編于星期六\9點實驗3:

以均聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成。在含有tRNA、核糖體、AA-tRNA合成酶及其它蛋白質(zhì)因子的細(xì)胞抽提物中加入mRNA或人工合成的均聚物作為模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分時又能合成新的肽鏈，新生肽鏈的氨基酸順序由外加的模板來決定。

1961年，Nirenberg等以poly（U）作模板時發(fā)現(xiàn)合成了多聚苯丙氨酸，從而推出UUU代表苯丙氨酸（Phe）。以poly（C）及poly（A）做模板分別得到多聚脯氨酸和多聚賴氨酸。實驗4:

以特定序列的共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成。以多聚二核苷酸作模板可合成由2個氨基酸組成的多肽，

5'…UGUGUGUGUGUGUGUGUG…3',不管讀碼從U開始還是從G開始，都只能有UGU（Cys）及GUG（Val）兩種密碼子。當(dāng)前第10頁\共有83頁\編于星期六\9點實驗5:

以共聚三核苷酸作為模板可得到有3種氨基酸組成的多肽。如以多聚（UUC）為模板，可能有3種起讀方式：

5’…UUCUUCUUCUUCUUC…3’或5’…UCUUCUUCUUCUUCU…3’或5'…CUUCUUCUUCUUCUU…3'分別產(chǎn)生UUC（Phe）、UCU（Ser）或CUU（Leu）.

多聚三核苷酸為模板時也可能只合成2種多肽：5’…GUAGUAGUAGUAGUA…3’或5’…UAGUAGUAGUAGUAG…3’

或5’…AGUAGUAGUAGUAGU…3’由第二種讀碼方式產(chǎn)生的密碼子UAG是終止密碼，不編碼任何氨基酸，因此，只產(chǎn)生GUA（Val）或AGU（Ser）。當(dāng)前第11頁\共有83頁\編于星期六\9點實驗6:

以隨機(jī)多聚物指導(dǎo)多肽合成。Nirenberg等及Ochoa等又用各種隨機(jī)的多聚物作模板合成多肽。例如，以只含A、C的多聚核苷酸作模板，任意排列時可出現(xiàn)8種三聯(lián)子，即CCC、CCA、CAC、ACC、CAA、ACA、AAC、AAA，獲得由Asn、His、Pro、Gln、Thr、Lys等6種氨基酸組成的多肽。當(dāng)前第12頁\共有83頁\編于星期六\9點（3）氨基酸的“活化”與核糖體結(jié)合技術(shù)。

如果把氨基酸與ATP和肝臟細(xì)胞質(zhì)共培養(yǎng)，氨基酸就會被固定在某些熱穩(wěn)定且可溶性RNA分子（transferRNA，tRNA）上?，F(xiàn)將氨基酸活化后的產(chǎn)物稱為氨基酰-tRNA（aminoacyl-tRNA），并把催化該過程的酶稱為氨基酰合成酶（aminoacyl-tRNASynthetase）。以人工合成的三核苷酸如UUU、UCU、UGU等為模板，在含核糖體、AA-tRNA的反應(yīng)液中保溫后通過硝酸纖維素濾膜，只有游離的AA-tRNA因相對分子質(zhì)量小而通過濾膜，而核糖體或與核糖體結(jié)合的AA-tRNA則留在濾膜上，這樣可把已結(jié)合與未結(jié)合的AA-tRNA分開。

當(dāng)前第13頁\共有83頁\編于星期六\9點

當(dāng)體系中帶有多聚核苷酸模板時，從大腸桿菌中提取的核糖體經(jīng)常與特異性氨基酰-tRNA相結(jié)合。如果把核糖體與poly（U）和Phe-tRNAPhe共溫育，核糖體就能同時與poly（U）和Phe-tRNAPhe相結(jié)合。當(dāng)前第14頁\共有83頁\編于星期六\9點4種核苷酸組成61個編碼氨基酸的密碼子和3個終止密碼子，它們不能與tRNA的反密碼子配對，但能被終止因子或釋放因子識別，終止肽鏈的合成。由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并（degeneracy），對應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子（synonymouscodon）。當(dāng)前第15頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第16頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第17頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第18頁\共有83頁\編于星期六\9點三．密碼子和反密碼子的相互作用蛋白質(zhì)生物合成過程中，tRNA的反密碼子通過堿基的反向配對與mRNA的密碼子相互作用。1966年，Crick根據(jù)立體化學(xué)原理提出擺動假說（wobblehypothesis），解釋了反密碼子中某些稀有成分如I以及許多有2個以上同源密碼子的配對問題。當(dāng)前第19頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第20頁\共有83頁\編于星期六\9點Wobblehypothesis①任意一個密碼子的前兩位堿基都與tRNAanticodon中的相應(yīng)堿基形成Watson-Crick堿基配對。②反密碼子第一位是A或C時，只能識別一個密碼子。當(dāng)反密碼子第一位是U或G時，能識別兩個密碼子。當(dāng)Inosine（I）作為反密碼子第一位時，能識別三個密碼子。③如果數(shù)個密碼子同時編碼一個氨基酸，凡是第一、二位堿基不相同的密碼子都對應(yīng)于各自的tRNA。④根據(jù)上述規(guī)則，至少需要32種不同的tRNA才能翻譯61個密碼子。當(dāng)前第21頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第22頁\共有83頁\編于星期六\9點四．tRNA

tRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位，被稱為第二遺傳密碼。它不但為將每個三聯(lián)子密碼翻譯成氨基酸提供了接合體，還為準(zhǔn)確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上提供了載體。所有的tRNA都能夠與核糖體的P位點和A位點結(jié)合，此時，tRNA分子三葉草型頂端突起部位通過密碼子：反密碼子的配對與mRNA相結(jié)合，而其3’末端恰好將所轉(zhuǎn)運的氨基酸送到正在延伸的多肽上。代表相同氨基酸的tRNA稱為同工tRNA。在一個同工tRNA組內(nèi)，所有tRNA均專一于相同的氨基酰-tRNA合成酶。當(dāng)前第23頁\共有83頁\編于星期六\9點1、tRNA的三葉草型二級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第24頁\共有83頁\編于星期六\9點受體臂（acceptorarm）主要由鏈兩端序列堿基配對形成的桿狀結(jié)構(gòu)和3’端末配對的3-4個堿基所組成，其3’端的最后3個堿基序列永遠(yuǎn)是CCA，最后一個堿基的3’或2’自由羥基（—OH）可以被氨?；?。TφC臂是根據(jù)3個核苷酸命名的，其中φ表示擬尿嘧啶，是tRNA分子所擁有的不常見核苷酸。反密碼子臂是根據(jù)位于套索中央的三聯(lián)反密碼子命名的。D臂是根據(jù)它含有二氫尿嘧啶（dihydrouracil）命名的。

最常見的tRNA分子有76個堿基，相對分子質(zhì)量約為2.5×104。不同的tRNA分子可有74-95個核苷酸不等，tRNA分子長度的不同主要是由其中的兩條手臂引起的。tRNA的稀有堿基含量非常豐富，約有70余種。每個tRNA分子至少含有2個稀有堿基，最多有19個，多數(shù)分布在非配對區(qū)，特別是在反密碼子3'端鄰近部位出現(xiàn)的頻率最高，且大多為嘌呤核苷酸。這對于維持反密碼子環(huán)的穩(wěn)定性及密碼子、反密碼子之間的配對是很重要的。當(dāng)前第25頁\共有83頁\編于星期六\9點2．tRNA的L形三級結(jié)構(gòu)

酵母和大腸桿菌tRNA的三級結(jié)構(gòu)都呈L形折疊式。這種結(jié)構(gòu)是靠氫鍵來維持的，tRNA的三級結(jié)構(gòu)與AA-tRNA合成酶的識別有關(guān)。受體臂和TφC臂的桿狀區(qū)域構(gòu)成了第一個雙螺旋，D臂和反密碼子臂的桿狀區(qū)域形成了第二個雙螺旋。

tRNA的L形高級結(jié)構(gòu)反映了其生物學(xué)功能，因為它上所運載的氨基酸必須靠近位于核糖體大亞基上的多肽合成位點，而它的反密碼子必須與小亞基上的mRNA相配對，所以兩個不同的功能基團(tuán)最大限度分離。當(dāng)前第26頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第27頁\共有83頁\編于星期六\9點3．tRNA的功能

轉(zhuǎn)錄過程是信息從一種核酸分子（DNA）轉(zhuǎn)移至另一種結(jié)構(gòu)上極為相似的核酸分子（RNA）的過程，信息轉(zhuǎn)移靠的是堿基配對。翻譯階段遺傳信息從mRNA分子轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)極不相同的蛋白質(zhì)分子，信息是以能被翻譯成單個氨基酸的三聯(lián)子密碼形式存在的，在這里起作用的是解碼機(jī)制。當(dāng)前第28頁\共有83頁\編于星期六\9點4．tRNA的種類（1）起始tRNA和延伸tRNA

能特異地識別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA統(tǒng)稱為延伸tRNA。原核生物起始tRNA攜帶甲酰甲硫氨酸（fMet），真核生物起始tRNA攜帶甲硫氨酸（Met）。（2）同工tRNA

代表同一種氨基酸的tRNA稱為同工tRNA，同工tRNA既要有不同的反密碼子以識別該氨基酸的各種同義密碼，又要有某種結(jié)構(gòu)上的共同性，能被AA-tRNA合成酶識別。當(dāng)前第29頁\共有83頁\編于星期六\9點（3）校正tRNA

校正tRNA分為無義突變及錯義突變校正。

在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因中，一個核苷酸的改變可能使代表某個氨基酸的密碼子變成終止密碼子（UAG、UGA、UAA），使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無功能的或無意義的多肽，這種突變就稱為無義突變。當(dāng)前第30頁\共有83頁\編于星期六\9點五．AA-tRNA合成酶AA-tRNA合成酶是一類催化氨基酸與tRNA結(jié)合的特異性酶，其反應(yīng)式如下：它實際上包括兩步反應(yīng)：第一步是氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸復(fù)合物。

AA+ATP+酶（E）→E-AA-AMP+PPi

第二步是氨酰基轉(zhuǎn)移到tRNA3’末端腺苷殘基上，與其2’或3’-羥基結(jié)合。

E-AA-AMP+tRNA→AA-tRNA+E+AMP

當(dāng)前第31頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第32頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第33頁\共有83頁\編于星期六\9點蛋白質(zhì)合成的真實性主要決定于AA-tRNA合成酶是否能使氨基酸與對應(yīng)的tRNA相結(jié)合。AA-tRNA合成酶既要能識別tRNA，又要能識別氨基酸，它對兩者都具有高度的專一性。不同的tRNA有不同堿基組成和空間結(jié)構(gòu)，容易被tRNA合成酶所識別，困難的是這些酶如何識別結(jié)構(gòu)上非常相似的氨基酸。當(dāng)前第34頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第35頁\共有83頁\編于星期六\9點有兩道關(guān)口:

Thefirstfilteristheinitialbindingoftheaminoacidtotheenzymeanditsactivationtoaminoacyl-AMP.

Thesecondfilteristhebindingofincorrectaminoacyl-AMPproductstoaseparateactivesiteontheenzyme.

當(dāng)前第36頁\共有83頁\編于星期六\9點六.核糖體核糖體像一個能沿mRNA模板移動的工廠，執(zhí)行著蛋白質(zhì)合成的功能。它是由幾十種蛋白質(zhì)和幾種核糖體RNA（ribosomalRNA，rRNA）組成的亞細(xì)胞顆粒。一個細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)約有20000個核糖體，而真核細(xì)胞內(nèi)可達(dá)106個，在未成熟的蟾蜍卵細(xì)胞內(nèi)則高達(dá)1012。核糖體和它的輔助因子為蛋白質(zhì)合成提供了必要條件。當(dāng)前第37頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第38頁\共有83頁\編于星期六\9點1.核糖體的組成

原核生物核糖體由約2/3的RNA及1/3的蛋白質(zhì)組成。真核生物核糖體中RNA占3/5，蛋白質(zhì)占2/5。核糖體是一個致密的核糖核蛋白顆粒，可以解離為兩個亞基，每個亞基都含有一個相對分子質(zhì)量較大的rRNA和許多不同的蛋白質(zhì)分子。

大腸桿菌核糖體小亞基由21種蛋白質(zhì)組成，分別用S1……S21表示，大亞基由33種蛋白質(zhì)組成，分別用L1……L33表示。真核生物細(xì)胞核糖體大亞基含有49種蛋白質(zhì)，小亞基有33種蛋白質(zhì)。

當(dāng)前第39頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第40頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第41頁\共有83頁\編于星期六\9點2、rRNA當(dāng)前第42頁\共有83頁\編于星期六\9點3.核糖體的功能

核糖體包括至少5個活性中心，即mRNA結(jié)合部位、結(jié)合或接受AA-tRNA部位（A位）、結(jié)合或接受肽基tRNA的部位、肽基轉(zhuǎn)移部位（P位）及形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心），此外還有負(fù)責(zé)肽鏈延伸的各種延伸因子的結(jié)合位點。小亞基上擁有mRNA結(jié)合位點，負(fù)責(zé)對序列特異的識別過程，如起始位點的識別和密碼子與反密碼子的相互作用。大亞基負(fù)責(zé)氨基酸及tRNA攜帶的功能，如肽鍵的形成、AA-tRNA、肽基-tRNA的結(jié)合等。A位、P位、轉(zhuǎn)肽酶中心等主要在大亞基上。當(dāng)前第43頁\共有83頁\編于星期六\9點核糖體可解離為亞基或結(jié)合成70S/80S顆粒。翻譯的起始階段需要游離的亞基，隨后才結(jié)合成70S/80S顆粒，繼續(xù)翻譯進(jìn)程。體外反應(yīng)體系中，核糖體的解離或結(jié)合取決于Mg2+離子濃度。在大腸桿菌內(nèi)，Mg2+濃度在10-3mol/L以下時，70S解離為亞基，濃度達(dá)10-2mol/L時則形成穩(wěn)定的70S顆粒。細(xì)胞中大多數(shù)核糖體處于非活性的穩(wěn)定狀態(tài)，單獨存在，只有少數(shù)與mRNA一起形成多聚核糖體。它從mRNA的5'末端向3'末端閱讀密碼子，至終止子時合成一條完整的多肽鏈。mRNA上核糖體的多少視mRNA的長短而定，一般40個核苷酸有一個核糖體。當(dāng)前第44頁\共有83頁\編于星期六\9點七.信使核糖核酸mRNAmessengerribonucleicacidDNAdeoxyribonucleicacid.

雖然mRNA在所有細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行著相同的功能，即通過三聯(lián)子密碼翻譯生成蛋白質(zhì)，其生物合成的具體過程和成熟mRNA的結(jié)構(gòu)在原核和真核生物細(xì)胞內(nèi)是不同的。當(dāng)前第45頁\共有83頁\編于星期六\9點八、蛋白質(zhì)的生物合成核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所，mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板，tRNA是模板與氨基酸之間的接合體。此外，有20種以上的AA-tRNA及合成酶、10多種起始因子、延伸因子及終止因子，30多種tRNA及各種rRNA、mRNA和100種以上翻譯后加工酶參與蛋白質(zhì)合成和加工過程。

蛋白質(zhì)合成消耗了細(xì)胞中90%左右用于生物合成反應(yīng)的能量。細(xì)菌細(xì)胞中的2萬個核糖體，10萬個蛋白質(zhì)因子和20萬個tRNAs約占大腸桿菌干重的35%。

在大腸桿菌中合成一個100個氨基酸的多肽只需5分鐘。當(dāng)前第46頁\共有83頁\編于星期六\9點1.蛋白質(zhì)生物合成的主要步驟：

翻譯的起始——核糖體與mRNA結(jié)合并與氨基酰-tRNA生成起始復(fù)合物。肽鏈的延伸——核糖體沿mRNA5’端向3’端移動，導(dǎo)致從N端向C端的多肽合成。肽鏈的終止以及肽鏈的釋放——核糖體從mRNA上解離，準(zhǔn)備新一輪合成反應(yīng)。當(dāng)前第47頁\共有83頁\編于星期六\9點主要分為五步

1、ActivationofAminoAcids(Thisreactiontakesplaceinthecytosol,notontheribosome).

2、Initiation.ThemRNAbearingthecodeforthepolypeptidebindstothesmallribosomalsubunitandtotheinitiatingaminoacyl-tRNA.

3、Elongation.Peptidebondsareformedinthisstage.

4、TerminationandRelease.CompletionofthepolypeptidechainissignaledbyaterminationcodoninthemRNA.

5、FoldingandPosttranslationalProcessing.當(dāng)前第48頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第49頁\共有83頁\編于星期六\9點肽鏈延伸分為三步

①Bindingofanincomingaminoacyl-tRNA.

②Peptidebondformation.

③Translocation.當(dāng)前第50頁\共有83頁\編于星期六\9點2.與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的因子

起始因子Initiationfactor（IF）延伸因子Elongationfactor（EF）終止因子。原核中有RF1-3。RF-1識別UAA和UAG;RF-2識別UAA和UGA;RF-3僅能促進(jìn)RF-1和RF-2的功能。終止因子行使功能時需要GTP。真核生物中只有一個RF，能識別3個終止子。當(dāng)前第51頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第52頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第53頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第54頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第55頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第56頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第57頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第58頁\共有83頁\編于星期六\9點3、蛋白質(zhì)合成的起始蛋白質(zhì)合成的起始復(fù)合物:

30S核糖體小亞基

模板mRNA

fMet-tRNAfMet

起始因子

GTP

50S核糖體大亞基

Mg2+當(dāng)前第59頁\共有83頁\編于星期六\9點合成的起始可分為三步:

1、30S核糖體小亞基與起始因子IF–1和IF-3相結(jié)合，誘發(fā)模板mRNA與小亞基結(jié)合。

2、由30S小亞基、起始因子IF–1和IF-3及模板mRNA所組成的復(fù)合物立即與GTP-IF-2及fMet-tRNAfMet相結(jié)合。反密碼子與密碼子配對。

3、上述六組分復(fù)合物再與50S大亞基結(jié)合，水解GTP生成并釋放GDP和Pi。釋放三個起始因子。當(dāng)前第60頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第61頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第62頁\共有83頁\編于星期六\9點表27-9真核細(xì)胞中參與翻譯起始的蛋白質(zhì)因子及其功能真核因子功能eIF2促進(jìn)Met-tRNAMet與核糖體40S小亞基結(jié)合。eIF2B

eIF3是最早與核糖體40S小亞基結(jié)合的促進(jìn)因子，蛋白質(zhì)合成反應(yīng)的正常進(jìn)行。eIF4A具有RNA解旋酶活性，解除mRNA模板的次級結(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，協(xié)助核糖體掃描模板序列，定位AUG。eIF4E與mRNA5'的帽子結(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)沒有蛋白質(zhì)合成活性的80S核糖體解離成40S和60S兩個亞基。當(dāng)前第63頁\共有83頁\編于星期六\9點4、肽鏈的延伸

肽鏈延伸的基本要求是：

有完整的起始復(fù)合物，有氨基酰-tRNA，有延伸因子EF-Tu,EF-Ts和EF-G，有GTP。當(dāng)前第64頁\共有83頁\編于星期六\9點肽鏈延伸也可被分為三步：

第一步，與新進(jìn)來的氨基酰-tRNA相結(jié)合。氨基酰-tRNA首先必須與GTP-EF-Tu復(fù)合物相結(jié)合，形成氨基酰-tRNA-GTP-EF-Tu復(fù)合物并與70S中的A位點相結(jié)合。此時，GTP水解并釋放GDP-EF-Tu復(fù)合物。

第二步，肽鍵形成。肽鍵形成之初，兩個氨基酸仍然分別與各自的tRNA相結(jié)合，仍然分別位于A位點和P位點上。A位點上的氨基酸（第二個氨基酸）中的α-氨基作為親核基團(tuán)取代了P位點上的tRNA，并與起始氨基酸中的COOH基團(tuán)形成肽鍵。本反應(yīng)可能由peptidyltransferase催化。

第三步，移位（translocation）。核糖體向mRNA的3’方向移動一個密碼子，使得帶有第二個氨基酸（現(xiàn)已成為二肽）的tRNA從A位進(jìn)入P位，并使第一個tRNA從P位進(jìn)入E位。此時模板上的第三個密碼子正好在A位上。核糖體的移位需要EF-G（translocase）和另一分子GTP水解提供能量。當(dāng)前第65頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第66頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第67頁\共有83頁\編于星期六\9點5、肽鏈的終止當(dāng)終止密碼子進(jìn)入核糖體A位點時，在釋放因子RF1-3的作用下：

（1）水解末端肽基tRNA；

（2）釋放新生肽和tRNA；

（3）使70S核糖體解離成30S和50S兩個亞基。當(dāng)前第68頁\共有83頁\編于星期六\9點當(dāng)前第69頁\共有83頁\編于星期六\9點6、蛋白質(zhì)合成的抑制劑

抗菌素對蛋白質(zhì)合成的作用可能是阻止mRNA與核糖體結(jié)合（氯霉素），或阻止AA-tRNA與核糖體結(jié)合（四環(huán)素類），或干擾AA-tRNA與核糖體結(jié)合而產(chǎn)生錯讀（鏈霉素、新霉素、卡那霉素等），或作為競爭性抑制劑抑制蛋白質(zhì)合成。

鏈霉素是一種堿性三糖，干擾fMet-tRNA與核糖體的結(jié)合，從而阻止蛋白質(zhì)合成的正確起始，并導(dǎo)致mRNA的錯讀。若以poly（U）作模板，則除苯丙氨酸（UUU）外，異亮氨酸（AUU）也會摻入。對鏈霉素敏感位點在30S亞基上。當(dāng)前第70頁\共有83頁\編于星期六\9點嘌呤霉素是AA-tRNA的結(jié)構(gòu)類似物，能結(jié)合在核糖體的A位上，抑制AA-tRNA的進(jìn)入。它所帶的氨基與AA-tRNA上的氨基一樣，能與生長中肽鏈上的羧基生成肽鍵，這個反應(yīng)的產(chǎn)物是一條3'羧基端掛了一嘌呤霉素。

青霉素、四環(huán)素和紅霉素只與原核細(xì)胞核糖體發(fā)生作用，從而阻遏原核生物蛋白質(zhì)的合成，抑制細(xì)菌生長。氯霉素和嘌呤霉素既能與原核細(xì)胞核糖體結(jié)合，又能與真核生物核糖體結(jié)合，妨礙細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成，影響細(xì)胞生長。因此，前3種抗生素被廣泛用于人類醫(yī)學(xué)，后兩種則很少在醫(yī)學(xué)上使用。

當(dāng)前第71頁\共有83頁\編于星期六\9點九、氨基酸及功能蛋白質(zhì)合成后的修飾

1.蛋白質(zhì)剛剛被合成時，都以fMet（原核）或Met（真核）開始，多肽合成后，N端的formylgroup、Met殘基，有時還包括N揣多個殘基或C端的殘基都會被切除。5