生物信息传递下

1、蛋白翻译通论蛋白翻译通论n一一.合成过程合成过程n1. 翻译的起始翻译的起始-2. 肽链的延伸肽链的延伸-3. 肽链的终止及释放肽链的终止及释放n二二. 蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系n 1、mRNA; 2、核糖体、核糖体; 3、氨基酸、氨基酸; 4、 tRNA; 5、氨基酰、氨基酰-tRNA 合成酶合成酶; 6.起始因子、延长因子和终止因子起始因子、延长因子和终止因子n三三.氨基酸的活化与搬运氨基酸的活化与搬运n AA-tRNAn四四. 蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工, 折叠折叠n五五. 蛋白的定向转运蛋白的定向转运n六六. 蛋白的降解蛋白的降解第2页/共27页密码子的特点密码子的特

2、点n遗传密码遗传密码：三联体密码三联体密码n遗传密码的特点：遗传密码的特点：n连续性连续性n有起始密码有起始密码(AUG, (AUG, (原核中也用原核中也用GUG)GUG)和终止密码和终止密码(UAA,UAG,UGA)(UAA,UAG,UGA)n简并性简并性n摆动性摆动性n通用性通用性n偏好性偏好性第3页/共27页三联体密码三联体密码（triplet code)mRNA5AUCGACCUGAGC3420 ()42=1620 ()43=6420 ()mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5UUUUUUUUUUUU3多肽多肽NPhe-Phe-Phe-Ph

3、eC第4页/共27页 tRNA反密码子碱基反密码子碱基IUG mRNA密码子碱基密码子碱基A,C,UA,GC ,U密码子与反密码子配对的摆动现象密码子与反密码子配对的摆动现象1. 密码子的第三位密码子的第三位 / 反密码子的第一位反密码子的第一位;2. G = U;3. G X I;4. I 只出现在反密码子上只出现在反密码子上;5. 书写规则书写规则 53第5页/共27页n密码子: GCA, AUG, CGUn反密码子: GCA, AUG, CGU , I AC第6页/共27页核糖体A位A位P位P位大亚基大亚基小亚基小亚基mRNAmRNA 原核原核 真核真核小亚基小亚基 30s 40s大亚基

4、大亚基 50s 60s-合计合计: 70s 80s第7页/共27页tRNA：接合器n一种一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种tRNA结合。结合。(tRNA数目数目20)n结合位点为：结合位点为：3端端CCA-OH。nAla-tRNAala;n起始起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物）原核生物） Met-tRNAimet 起始起始tRNA (真核生物）真核生物）n met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸携带延长中的肽链上的蛋氨酸(真核生物）真核生物）第8页/共27页tRNA的二级结构的二级结构 和三级结构和三

5、级结构三叶草型三叶草型倒倒 L 型型第9页/共27页氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶n既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。n氨酰tRNA合成酶的专一性很高，共有20种，每一种只用于单一种氨基酸与相应tRNA的结合 (氨基酸专一, tRNA有多个).n氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPin氨基酰-tRNA合成酶可发挥较对功能，使误载的氨基酰-tRNA从tRNA上释下，保证遗传信息翻译的准确性。第10页/共27页n1. tRNA装载装载 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸连接到tRNA 3端的腺

6、苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA)n2. 核糖体解离核糖体解离n翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来n每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让新的翻译起始复合物形成n核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助原核生物的蛋白翻译原核生物的蛋白翻译第11页/共27页n3. mRNA与小亚基结合与小亚基结合: AUG上游上游813个碱基处存在个碱基处存在SD序列能与小亚基中序列能与小亚基中16S rRNA 3端序列互补端序列互补。n4、fmet-tRNA的结合的结合： fMet-tRNA进入小亚基的P位, 反密码子与mRNA起始密码子配对;

7、n5、大亚基结合、大亚基结合第12页/共27页n6. 延伸延伸Step 1：进位 (注册) (1) 一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 (2) 校对（proofreading）:如错误的氨酰 tRNA进入了A位 （反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正. Step 2：转肽 大亚基的23S rRNA, 肽基转移酶, 形成肽键Step 3：移位nmRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1个密码子的距离，使肽基tRNA进入P位，而原在P位的tRNA离开核糖体第13页/共27页n7. 终止终止(1) 翻译到达终止密码子终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位点，促使

8、肽链与tRNA的连结断开(2) 接着释放因子和tRNA从核糖体解离(3) 最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大小亚基解离第14页/共27页第15页/共27页多聚核糖体（polyribosome)n在一条mRNA链上常结合有多个核糖体，呈串珠状排列，同时进行多肽链的合成。n每个独立的核糖体都能合成一条完整的多肽链，因此从同一模板上同时能合成多条多肽链。可提高mRNA的利用率和蛋白质生物合成的速度。第16页/共27页第17页/共27页nIF-2、EF-Tu、EF-G、RF3等因子都需要与GTP结合，并通过GTP水解而发挥作用n它们是G蛋白（G proteins），具有内在的GTPase活性GTPa

9、se与翻译第18页/共27页Generalized G protein cycle 腺苷酸交换蛋白GTAase激活蛋白第19页/共27页真核生物蛋白质合成的特点真核生物蛋白质合成的特点n起始阶段（1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始复合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）没有SD序列。5cap 和3 ployA参与形成翻译起始复合物.第20页/共27页起始密码子的寻找-扫描模型模型n扫描（scanning）n找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可开始

10、翻译第21页/共27页n第一个AUG不一定是起始密码n与在其周围，往往有共同序列Kozak 序列CCRCCAUGG (R,嘌呤=G/A)n还与高级结构有关第22页/共27页（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫键的形成二硫键的形成（3）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等（4）多聚蛋白前体的切割）多聚蛋白前体的切割, 切除新生肽链中非功能片段切除新生肽链中非功能片段, 信号肽的处理信号肽的处理.（5）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（intein） (6) 新生肽链的折叠 (

11、7) 亚单位聚合肽链的翻译后加工第23页/共27页新生肽链的折叠n折叠酶(foldase)或分子伴侣(molecular chaperone)分子伴侣:是一个结构上互不相同的蛋白质家族,可识别肽链的非天然构象,促进蛋白质正确折叠。如热休克蛋白（heat shock protein,HSP)70与60。第24页/共27页蛋白的定向转运机制n1.信号肽假说n(1)分泌蛋白 翻译-转运同步机制n(2)细胞器(叶绿体, 线粒体等) 翻译后转运机制n(3)膜蛋白(ER等) 两者兼有n(4)核定位 翻译后转运机制n2. 信号肽, 导肽, 核定位信号的特点第25页/共27页蛋白质的降解n细菌细菌: Lon蛋

12、白酶蛋白酶n真核真核: 泛素泛素(ubiquitin) 降解降解 (1) 泛素, 76氨基酸; (2) 成熟蛋白N端第一个氨基酸严重影响蛋白的寿 命.(精氨酸,赖氨酸最不稳定, 2-3min) (3) 需要E1, E2, E3三个降解因子参与和ATP. (4) 泛素标记后, 运送到蛋白降解体系降解.第26页/共27页第27页/共27页tRNA的二级结构的二级结构 和三级结构和三级结构三叶草型三叶草型倒倒 L 型型第9页/共27页n1. tRNA装载装载 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸连接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA

13、(fmet-tRNA)n2. 核糖体解离核糖体解离n翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来n每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让新的翻译起始复合物形成n核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助原核生物的蛋白翻译原核生物的蛋白翻译第11页/共27页n6. 延伸延伸Step 1：进位 (注册) (1) 一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 (2) 校对（proofreading）:如错误的氨酰 tRNA进入了A位 （反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正. Step 2：转肽 大亚基的23S rRNA, 肽基转移酶, 形成肽键Step 3：移位

14、nmRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1个密码子的距离，使肽基tRNA进入P位，而原在P位的tRNA离开核糖体第13页/共27页真核生物蛋白质合成的特点真核生物蛋白质合成的特点n起始阶段（1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始复合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）没有SD序列。5cap 和3 ployA参与形成翻译起始复合物.第20页/共27页（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫键的形成二硫键的形成（3）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等）修饰：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等（4）多聚蛋白前体的切割）多聚蛋白前体的切割, 切除新生肽链中非功能片段切除新生肽