生物信息傳遞下mRNA蛋白質(zhì)

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院分子生物學(xué)第四章生物信息的傳遞（下）——從mRNA到蛋白質(zhì)

本章將介紹生物信息的傳遞的下半部分，即翻譯——從mRNA到蛋白質(zhì)。2024/2/52南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第三章生物信息的傳遞（下）

蛋白質(zhì)是生物信息通路上的終產(chǎn)物，一個活細胞在任何發(fā)育階段都需要數(shù)千種不同的蛋白質(zhì)。因此，活細胞內(nèi)時刻進行著各種蛋白質(zhì)的合成、修飾、運轉(zhuǎn)和降解反應(yīng)。

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。2024/2/53南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第三章生物信息的傳遞（下）在翻譯過程中：核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板。轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA，tRNA)是模板與氨基酸之間的接合體。在合成的各個階段有許多蛋白質(zhì)、酶和其他生物大分子參與。2024/2/54南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第三章生物信息的傳遞（下）翻譯過程的特點：蛋白質(zhì)合成是一個需能反應(yīng)，要有各種高能化合物的參與。細胞用來進行合成代謝的總能量的90%消耗在蛋白質(zhì)合成過程中。在真核生物細胞核內(nèi)合成的mRNA，要運送到細胞質(zhì)，才能翻譯生成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)合成速度很高。大腸桿菌只需要5s就能合成一條由100個氨基酸組成的多肽。2024/2/55南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第三章生物信息的傳遞（下）第一節(jié)遺傳密碼第二節(jié)tRNA第三節(jié)核糖體第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機制2024/2/56南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié)遺傳密碼貯存在DNA上的遺傳信息通過mRNA傳遞到蛋白質(zhì)上。mRNA與蛋白質(zhì)之間的聯(lián)系是通過遺傳密碼的破譯來實現(xiàn)的。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個核苷酸稱為密碼，也叫三聯(lián)子密碼。翻譯時從起始密碼子AUG開始，沿著mRNA5’→3’的方向連續(xù)閱讀密碼子，直至終止密碼子為止，生成一條具有特定序列的多肽鏈――蛋白質(zhì)。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院7第一節(jié)遺傳密碼1.三聯(lián)子密碼及其破譯構(gòu)想：以3個核苷酸代表一個氨基酸，則可以有43＝64種密碼，可以滿足編碼20種氨基酸的需要。證明：在模板mRNA中插入或刪除一個堿基，會改變該密碼子以后全部氨基酸序列。若同時對模板進行插入和刪除試驗，插入和刪除的堿基數(shù)一樣，后續(xù)密碼子序列就不會變化，翻譯得到的后續(xù)的蛋白質(zhì)序列就保持不變。如果同時刪去3個核苷酸，翻譯產(chǎn)生少一個氨基酸的蛋白質(zhì)，序列不發(fā)生變化。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院8第一節(jié)遺傳密碼1.三聯(lián)子密碼及其破譯密碼破譯方法在體外無細胞蛋白質(zhì)合成體系中加入人工合成的polyＵ混合共聚物實驗aa-tRNA與確定的三核苷酸序列結(jié)合用重復(fù)共聚物2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院9第一節(jié)遺傳密碼2.遺傳密碼的性質(zhì)密碼的連續(xù)性。起始密碼子決定所有后續(xù)密碼子的位置。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院10密碼的簡并性。由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并，對應(yīng)于同一種氨基酸的幾個密碼子稱為同義密碼子。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院112.遺傳密碼的性質(zhì)密碼的簡并性。同義密碼子第一、二第位核苷酸往往是相同的，而第三位核苷酸的改變不一定影響所編碼的氨基酸。一般說來，編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的頻率也越高（精氨酸是個例外）。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院12密碼子通用編碼線粒體編碼哺乳動物酵母菌果蠅植物UGA

終止碼色氨酸色氨酸色氨酸終止碼AUA

異亮氨酸蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸異亮氨酸CUA

亮氨酸亮氨酸蘇氨酸亮氨酸亮氨酸AGA

精氨酸終止碼精氨酸絲氨酸精氨酸密碼的普遍性與特殊性。密碼子表是具有普遍性的，適用于一切生物，但也有些特殊情況。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院132.遺傳密碼的性質(zhì)密碼子與反密碼子的相互作用。在密碼子與反密碼子的配對中，前兩對嚴格遵守堿基配對原則，第三對堿基有一定的自由度，可以"擺動"，因而使某些tRNA可以識別1個以上的密碼子。第二節(jié)tRNAtRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院14tRNA不僅為每個三聯(lián)密碼子翻譯成氨基酸提供了接合體，還為準確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上提供運送載體，它又被稱為第二遺傳密碼。特點：存在經(jīng)過特殊修飾的堿基，3’端都以CCA-OH結(jié)束，這是其氨基酸結(jié)合位點。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院15tRNA上堿基的修飾tRNA產(chǎn)生第二節(jié)tRNA1.tRNA的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)由于小片段堿基互補配對，形成三葉草形的二級結(jié)構(gòu)。三葉草形tRNA分子上有4條根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)或已知功能命名的手臂：受體臂：鏈兩端堿基序列互補形成的桿狀結(jié)構(gòu)；3’端有未配對的3～4個堿基；3’端的CCA，最后一個堿基2'烴基可被氨?；?。TψC臂：其中ψ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：位于套索中央有三聯(lián)反密碼子。D臂：含有二氫尿嘧啶。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院162024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院17tRNA二級結(jié)構(gòu)2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院181.tRNA的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)最常見tRNA有76個堿基。所有tRNA含74～95個核苷酸。tRNA長度的不同主要是由其中的兩條手臂引起。在D臂中存在多至3個可變核苷酸位點。tRNA分子中最大的變化發(fā)生多余臂上。一類是只含有一條僅為3～5個核苷酸的多余臂的tRNA，占所有tRNA的75%；一類是有較大多余臂的tRNA，包括桿狀結(jié)構(gòu)上的5個核苷酸和套索結(jié)構(gòu)上的3～11個核苷酸。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院191.tRNA的結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)tRNA三級結(jié)構(gòu)都呈L形折疊式tRNA的三級結(jié)構(gòu)與氨酰-tRNA合成酶對tRNA的識別有關(guān)。第二節(jié)tRNA2.tRNA的功能翻譯階段遺傳信息從mRNA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)密碼子形式存在的，這里起作用的是tRNA的解碼機制。氨基酸在合成蛋白質(zhì)之前先通過AA－tRNA合成酶活化，在消耗ATP的情況下結(jié)合到tRNA上，生成有蛋白質(zhì)合成活性的AA－tRNA，由AA－tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子相互識別并配對，將AA帶到mRNA-核糖體復(fù)合物上，插入到正在合成的多肽鏈的適當位置上。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院20第二節(jié)tRNA3.tRNA的種類起始tRNA和延伸tRNA。一類能特異地識別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA（原核生物起始tRNA攜帶甲酰甲硫氨酸）。其他tRNA統(tǒng)稱為延伸tRNA。同工tRNA。幾個代表相同氨基酸的tRNA稱為同工tRNA。校正tRNA。分兩類：無義突變的校正tRNA和錯義突變的校正tRNA。均通過改變其反密碼子區(qū)校正突變而依然合成原氨基酸。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院212024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院22無義突變和錯義突變的校正第二節(jié)tRNA4.氨酰-tRNA合成氨酰-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)包括兩步:氨基酸活化生成酶-氨酰腺苷酸復(fù)合物。AA+ATP+酶(E)→E－AA－AMP+PPi氨?；D(zhuǎn)移到tRNA3’末端腺苷殘基的2’或3’－羥基上E－AA－AMP+tRNA→AA－tRNA+E+AMP2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院23第二節(jié)tRNA4.氨酰-tRNA合成蛋白質(zhì)合成的真實性主要決定于tRNA能否把正確的氨基酸放到新生多肽鏈的正確位置上，而這一步主要決定于AA－tRNA合成酶是否使氨基酸與對應(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。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院24第三節(jié)核糖體生物細胞內(nèi)，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。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院25核糖體是由幾十種蛋白質(zhì)和幾種核糖體組成的亞細胞顆粒。一個細菌細胞內(nèi)約有20000個核糖體，而真核細胞內(nèi)可達106個。第三節(jié)核糖體1.核糖體的結(jié)構(gòu)核糖體是一個致密的核糖核蛋白顆粒，可以解離為大小兩個亞基，大亞基約為小亞基相對分子質(zhì)量的二倍。每個亞基都含有一個分子質(zhì)量較大的rRNA和許多蛋白質(zhì)分子。這些大分子rRNA能在特定位點與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而完成核糖體不同亞基的組裝。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。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院26第三節(jié)核糖體1.核糖體的結(jié)構(gòu)原核生物、真核生物細胞質(zhì)及細胞器中的核糖體存在著很大差異。如下圖：2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院27核糖體來源大亞基小亞基沉降系數(shù)RNA沉降系數(shù)RNA80S脊椎動物60S20～29S40S18S5S5.8S80S無脊椎動物植物60S25S40S16～18S5S5.8S70S原核生物50S23S30S16S55S脊椎動物線粒體40S16～17S30S10～13S2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院28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36種蛋白質(zhì)組成，分別用L1……L36表示。真核生物細胞核糖體蛋白質(zhì)中，大亞基含有49種蛋白質(zhì)，小亞基有33種蛋白質(zhì)，它們的相對分子質(zhì)量在8×103～4.0×104之間。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院29

在高倍電鏡下得到的原核生物70S核糖體大、小亞基相結(jié)合的模型，核糖體分子可容納兩個tRNA和約40bp長的mRNA。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院301.核糖體的結(jié)構(gòu)核糖體由三個tRNA結(jié)合位點，位于大小亞基交界面2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院312.核糖體的功能核糖體存在于每個細胞中進行蛋白質(zhì)的合成。盡管在不同生物體內(nèi)其大小有別，但組織結(jié)構(gòu)基本相同，而且執(zhí)行的功能完全相同。核糖體包括5個以上活性中心，即：mRNA結(jié)合部位、接受AA-tRNA部位(A位)、結(jié)合肽基－tRNA的部位、肽基轉(zhuǎn)移部位(P位)形成肽鍵的部位(轉(zhuǎn)肽酶中心)。此外，還有負責(zé)肽鏈延伸的各種延伸因子的結(jié)合位點。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院322.核糖體的功能核糖體小亞基負責(zé)對模板mRNA進行序列特異性識別，如起始部分的識別、密碼子與反密碼子的相互作用等，mRNA的結(jié)合位點也在小亞基上。大亞基負責(zé)攜帶AA-tRNA、肽鍵的形成、AA-tRNA與肽鏈的結(jié)合、A位、P位、轉(zhuǎn)肽酶中心等在大亞基上。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院332.核糖體的功能核糖體在體內(nèi)及體外都可解離為亞基或結(jié)合成70S/80S的顆粒。在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，開始翻譯進程。肽鏈釋放后，核糖體脫離mRNA解聚成亞基，直接參與另一輪蛋白質(zhì)的合成。第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制蛋白質(zhì)合成是一個需能反應(yīng)。真核生物中可能有近300種生物大分子參與蛋白質(zhì)的生物合成，這些組分約占細胞干重的35%。細胞用來進行合成代謝總能量的90%消耗在蛋白質(zhì)合成過程中。蛋白質(zhì)的生物合成包括：氨基酸活化肽鏈的起始、延伸、終止新合成多肽鏈的折疊和加工2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院34第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制1.氨基酸活化氨基酸是生物合成蛋白質(zhì)的原料，氨基酸在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸——AA-tRNA才能被準確地運送到核糖體中，參與多肽鏈的起始或延伸。氨基酸活化反應(yīng)包括兩步:氨基酸活化生成酶-氨酰腺苷酸復(fù)合物。AA+ATP+酶(E)→E－AA－AMP+PPi氨?；D(zhuǎn)移到tRNA3’末端腺苷殘基的2’或3’－羥基上E－AA－AMP+tRNA→AA－tRNA+E+AMP2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院352024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院3620中氨基酸的結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制1.氨基酸活化tRNA與相應(yīng)氨基酸的結(jié)合是蛋白質(zhì)合成中的關(guān)鍵步驟，只有tRNA攜帶了正確的氨基酸，多肽合成的準確性才有保障。

在細菌中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸；所以，與核糖體小亞基相結(jié)合的是N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet，可以與延伸中的Met-tRNAMet區(qū)分開。真核生物中，多肽合成是從生成甲硫氨酰－tRNAiMet開始的，體內(nèi)存在兩種tRNAMet。只有甲硫氨酰－tRNAiMet能與40S小亞基相結(jié)合，起始肽鏈合成，普通tRNAMet攜帶的甲硫氨酸只能被摻入正在延伸的肽鏈中。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院37第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制2.翻譯的起始細菌中翻譯的起始需要如下7種成分:30S小亞基，模板mRNA，fMet-tRNAfMet，3個翻譯起始因子（IF-l、IF-2和IF-3），GTP，50S大亞基，Mg2＋。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院382024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院39翻譯起始又可被分成3步：30S小亞基與翻譯起始因子IF-l，IF-3的作用下通過mRNA的SD序列與之相結(jié)合在IF-2和GTP的幫助下，fMet-tRNAfMet進入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對帶有tRNA、mRNA及3個翻譯起始因子的小亞基復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合；然后，釋放翻譯起始因子。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院402024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院4130S亞基具有專一性的識別和選擇mRNA起始位點的性質(zhì)，而IF-3能協(xié)助該亞基完成這種選擇。30S亞基通過其16SrRNA的3'端與mRNA5’端起始密碼子上游堿基配對結(jié)合。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院42所有原核生物mRNA上都有一個5’-AGGAGGU-3'序列，這個富嘌呤區(qū)與30S亞基上16SrRNA3’端的富嘧啶區(qū)序列5'-GAUCACCUCCUUA-3'相互補。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院43細菌核糖體上一般存在3個與氨酰－tRNA結(jié)合的位點，即A位點（aminoacylsite），P位點（Peptidylsite）和E位點（exitsite）。只有fMet-tRNAfMet能與第一個P位點相結(jié)合，其他所有tRNA都必須通過A位點到達P位點，再由E位點離開核糖體。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院44真核生物翻譯的起始機制與原核生物基本相同。其差異是：核糖體較大有較多的起始因子mRNA具有5’端帽子結(jié)構(gòu)

Met-tRNAMet不甲酰化mRNA分子5’端的“帽子”和3’端的多聚A都參與形成翻譯起始復(fù)合物第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制3.肽鏈的延伸當?shù)谝粋€氨基酸與核糖體結(jié)合以后，按照mRNA模板密碼子的排列，氨基酸通過新生肽鍵的方式被有序地結(jié)合上去。每加一個AA是一個循環(huán)，每個循環(huán)包括：后續(xù)AA-tRNA與核糖體結(jié)合肽鍵的生成移位。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院45后續(xù)AA-tRNA與核糖體結(jié)合2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院46起始復(fù)合物形成后，第二個AA-tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA-tRNA·EF-Tu·GTP復(fù)合物，然后結(jié)合到核糖體

的A位上。由于EF-Tu不能與fMet－tRNA起反應(yīng)，所以起始tRNA不會被結(jié)合到A位上，這就是mRNA內(nèi)部的AUG不會被起始tRNA讀出，肽鏈中間不會出現(xiàn)fMet的原因。肽鍵的生成經(jīng)過上一步反應(yīng)后，在核糖體·mRNA·AA－tRNA復(fù)合物中，AA-tRNA占據(jù)A位，fMet-tRNAfMet占據(jù)P位。在肽基轉(zhuǎn)移酶的催化下，A位上的AA-tRNA轉(zhuǎn)移到P位，與fMet-tRNAfMet上的氨基酸生成肽鍵。A位點騰空準備接受新的AA-tRNA，進行下一輪合成反應(yīng)。起始tRNA則離開了核糖體P位點。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院47移位肽鍵延伸過程中最后一步，核糖體向mRNA3’端方向移動一個密碼子。此時，仍與第二個密碼子相結(jié)合的二肽基tRNA，從A位進入P位，去氨酰-tRNA被擠入E位，mRNA上的第三位密碼子則對應(yīng)于A位。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院48第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制4.肽鏈的終止當終止密碼子UAA、UAG或UGA出現(xiàn)在核糖體的A位時，沒有相應(yīng)的AA-tRNA能與之結(jié)合，而釋放因子能識別這些密碼子并與之結(jié)合，水解P位上多肽鏈與tRNA之間的二酯鍵，釋放新生的肽鏈和tRNA，核糖體大、小亞基解體，蛋白質(zhì)合成結(jié)束。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院492024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院504.肽鏈的終止釋放因子RF具有GTP酶活性，它催化GTP水解，使肽鏈與核糖體解離。細菌細胞內(nèi)存在三種終止因子（或稱釋放因子，RF1，RF2，RF3）。一旦RF與終止密碼相結(jié)合，它們就能誘導(dǎo)肽基轉(zhuǎn)移酶把一個水分子而不是氨基酸加到延伸中的肽鏈上。RF1能識別UAG和UAA，RF2識別UGA和UAA，RF3可能與核糖體的解體有關(guān)。真核細胞只有一個（RF）終止因子。第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制5.蛋白質(zhì)前體的加工新生多肽鏈大多數(shù)是沒有功能的，必須經(jīng)過加工修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍踪|(zhì)。N端fMet或Met的切除二硫鍵的形成特定氨基酸的修飾。氨基酸側(cè)鏈的修飾包括：磷酸化（如核糖體蛋白質(zhì)）、糖基化（如各種糖蛋白）、甲基化（如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì)）、乙基化（如組蛋白）、羥基化（如膠原蛋白）和竣基化等。切除新生鏈中非功能片段2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院51第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制6.蛋白質(zhì)的折疊新生多肽鏈必須經(jīng)過正確的折疊，才能形成動力學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定的三維構(gòu)象，從而表現(xiàn)出生物學(xué)活性或功能。多肽鏈的折疊式一個復(fù)雜的過程，新生肽鏈一般首先折疊成二級結(jié)構(gòu)，再進一步折疊盤繞成三級結(jié)構(gòu)。對于寡居蛋白質(zhì)，一般還需要組裝成更為復(fù)雜的四級結(jié)構(gòu)。分子伴侶是能在細胞內(nèi)輔助新生肽鏈正確折疊的一類蛋白質(zhì)。它是一類在序列上沒有相關(guān)性但有共同功能的保守性蛋白質(zhì)。分為兩類：伴侶素?zé)嵝菘说鞍?024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院52第四節(jié)蛋白質(zhì)合成機制6.蛋白質(zhì)合成的抑制劑主要是抗生素、核糖體滅活蛋白等。是治療細菌感染的重要藥物?？咕貙Φ鞍踪|(zhì)合成的作用：阻止mRNA與核糖體結(jié)合；阻止AA-tRNA與核糖體結(jié)合；干擾AA-tRNA與核糖體結(jié)合而產(chǎn)生錯讀；作為競爭性抑制劑抑制蛋白質(zhì)合成。如鏈霉素能干擾fMet-tRNA與核糖體的結(jié)合，而阻止蛋白質(zhì)合成的正確起始，也會導(dǎo)致mRNA的錯讀。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院53第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機制由于細胞各部分都有特定的蛋白質(zhì)組分，蛋白質(zhì)的合成位點與功能位點常常被細胞內(nèi)的膜所隔開，因此合成的蛋白質(zhì)必須準確無誤地定向運送才能保證生命活動的正常進行。蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)可分為兩大類:翻譯運轉(zhuǎn)同步機制：蛋白質(zhì)的合成和運轉(zhuǎn)同時發(fā)生。分泌蛋白質(zhì)大多是以同步機制運輸?shù)摹７g后運轉(zhuǎn)機制：蛋白質(zhì)從核糖體上釋放后才發(fā)生運轉(zhuǎn)。在細胞器發(fā)育過程中，由細胞質(zhì)進入細胞器的蛋白質(zhì)大多是以翻譯后運轉(zhuǎn)機制運輸?shù)摹?024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院54第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機制1.翻譯運轉(zhuǎn)同步機制機制過程：分泌蛋白的生物合成開始于核糖體，翻譯到大約50個氨基酸殘基，信號肽開始從核糖體的大亞基露出，被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體識別并與之結(jié)合。信號肽過膜后被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的信號肽酶水解，新生肽隨之通過蛋白孔道穿越疏水的雙層磷脂。當核糖體移到mRNA的“終止”密碼子，蛋白質(zhì)合成即告完成，翻譯體系解散，膜上的蛋白孔道消失，核糖體重新處于自由狀態(tài)。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院55第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機制1.翻譯運轉(zhuǎn)同步機制蛋白質(zhì)定位的信息存在于該蛋白質(zhì)自身結(jié)構(gòu)中，并且通過與膜上特殊受體的相互作用得以表達。信號肽緊接在起始密碼之后，大部分是疏水氨基酸。信號肽的長度在13～36個殘基。信號肽的特點：10～15個疏水氨基酸；N端有帶正電荷的氨基酸；C端接近切割點處代數(shù)個

極性氨基酸；C端氨基酸側(cè)鏈短。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院562024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院57蛋白合成-定位內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院582024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院59新生蛋白質(zhì)通過同步轉(zhuǎn)運途徑進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔的主要過程第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機制2.翻譯后運轉(zhuǎn)機制葉綠體和線粒體中有許多蛋白質(zhì)和酶是由細胞質(zhì)提供的，其中絕大多數(shù)以翻譯后運轉(zhuǎn)機制進入細胞器內(nèi)。2024/2/5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院602.翻譯后運轉(zhuǎn)機制線粒體蛋白質(zhì)跨膜特征:通過線粒體膜的蛋白質(zhì)在運轉(zhuǎn)之前大多數(shù)以前體形式存在，它由成熟蛋白質(zhì)和位于N端的一段前導(dǎo)肽（leaderpeptide）共同組成，前導(dǎo)肽約含20～80個氨基酸殘基，當前體蛋白過膜時，前導(dǎo)肽被多肽酶所水解，釋放成熟蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)通過線粒體膜運轉(zhuǎn)是一種需要能量的過程。蛋白質(zhì)通過線粒體膜