蛋白质生物合成课件VIP

1、蛋白质生物合成Protein Biosynthesis第十五章第十五章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质生物合成mRNAmRNA中中碱基碱基的排列顺序的排列顺序蛋白质中的蛋白质中的氨基酸氨基酸的排列顺序的排列顺序翻译翻译蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质生物合成蛋白质生物合成蛋白质生物合成第第 一一 节节 参与蛋白质合成的参与蛋白质合成的主要主要物质物质蛋白质生物合成蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质mRNA、tRNA、rRNA酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、ATP、GTP蛋白质生物合成一、一、mRNA从从DNA传递遗传信息传递遗传信息（一）（一）mRN

2、A的一级结构的一级结构 1、5非翻译区非翻译区 2、编码区、编码区(开放阅读框，可读框）开放阅读框，可读框） 原核生物原核生物多顺反子多顺反子mRNA 真核生物真核生物单顺反子单顺反子mRNA 3、3非翻译区非翻译区 蛋白质生物合成原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG -5 3 蛋白质蛋白质蛋白质生物合成（二）密码子（二）密码子 三联体密码三联体密码（triplet code) 5 -AUG- CAA CGU CAG

3、 ACA AUG AUA CAA UUU-UAG-3 起始起始-Gln-ArgGln-Thr-Met-Ile-GlnPhe-终止终止 AUG 起始密码起始密码UAGUGAUAA终止密码终止密码initiation codentermination coden蛋白质生物合成遗遗传传密密码码表表蛋白质生物合成同一氨基酸具有多种密码子同一氨基酸具有多种密码子同义密码同义密码第第1、2位位第第3位位决定密码的特异性决定密码的特异性摆动摆动1 1、方向性方向性： 532 2、通用性、通用性：在线粒体或叶绿体中特殊：在线粒体或叶绿体中特殊3 3、简并性简并性：4 4、连续性：、连续性：（三）密码子特点（三

4、）密码子特点蛋白质生物合成（四）阅读框（四）阅读框（reading frame）从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。蛋白质生物合成二、二、tRNA既是既是氨基酸转运氨基酸转运工具工具 又是读码器又是读码器反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂蛋白质生物合成（1）辨认）辨认mRNA上密码子上密码子（2）3CCA-OH可接受可接受 氨基酸氨基酸ACC蛋白质生物合成tRNA读码存在摆动性读码存在摆动性反密码子第1位碱基IUGAC密码子第3位碱基U, C, AA, GU

5、, CUG蛋白质生物合成rRNA + 蛋白质蛋白质 = 核糖体，是蛋白质合成的场所核糖体，是蛋白质合成的场所蛋白质生物合成 不同细胞核糖体的组成不同细胞核糖体的组成 核糖体核糖体 大亚基 小亚基 rRNA 蛋白质蛋白质rRNA蛋白质蛋白质原核生物原核生物 (70S)50S23S5S 36种种 30S16S 21种种 真核生物真核生物 (80S)60S28S5.8S5S49种种 40S18S 33种种 蛋白质生物合成核核糖糖体体的的组组成成蛋白质生物合成原核生物翻译过程中核糖体结构模式原核生物翻译过程中核糖体结构模式: :A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：

6、肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)蛋白质生物合成第二节第二节 氨基酸负载氨基酸负载蛋白质生物合成氨基酸氨基酸 + ATP+ tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酰氨基酰-tRNA + AMP +PPiMg2+一、负载由氨基酰tRNA合成酶催化蛋白质生物合成蛋白质生物合成二、原核生物起始甲硫氨酰tRNA需要甲酰化N10-甲酰基四氢叶酸+甲硫氨酰tRNA甲酰甲硫氨酰tRNA+四氢叶酸蛋白质生物合成 三、氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 蛋白质生物合成第第 三三 节节 大肠杆菌大肠

7、杆菌蛋白质蛋白质的的合成合成 蛋白质生物合成整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为 ： 翻译起始(initiation) 翻译延长(elongation) 翻译终止(termination )蛋白质生物合成一、肽链合成起始一、肽链合成起始起始复合体起始复合体大亚基大亚基mRNAMet-tRNA(fMet-tRNA)小亚基小亚基IF-1，2，3GTP蛋白质生物合成IF-3IF-1（一）核糖体大小亚基分离（一）核糖体大小亚基分离蛋白质生物合成A U G53IF-3IF-1（二）（二） 30S小亚基与小亚基与mRNA结合结合蛋白质生物合成IF-3IF-1IF-2GTPA U G53（三）（三） fMe

8、t-tRNAfmet 与与mRNA小亚小亚基结合形成复合体基结合形成复合体蛋白质生物合成IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi（四）（四）50S大亚基与大亚基与30S复合体复合体结合形成结合形成70S核糖体复合物核糖体复合物A U G53蛋白质生物合成IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi蛋白质生物合成二、肽链合成延长二、肽链合成延长进位进位 成肽成肽 易位易位1 延长因子延长因子（EF）条件条件：EF-TEF-G(Tu+Ts)过程过程：2 GTP二聚体二聚体（elongation factor）蛋白质生物合成原核延长因子生物功能EF-Tu促进氨基酰-tRNA

9、进入A位，结合分解GTPEF-Ts调节亚基EFG有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 蛋白质生物合成（一）进位（一）进位（entrance）相应氨基酰相应氨基酰-tRNA进入核糖体进入核糖体A位位消耗消耗GTP蛋白质生物合成延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）蛋白质生物合成蛋白质生物合成Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP蛋白质生物合成（二）成肽（二）成肽由转肽酶催化的肽键形成过程由转肽酶催化的肽键形成过程蛋白质生物合成（三）易位（三）易位延长因子EF-G有转位酶( tra

10、nslocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。消耗消耗GTP蛋白质生物合成fMetA U G53fMetTuGTP蛋白质生物合成进进位位易易位位成肽成肽蛋白质生物合成 三、肽链合成的终止三、肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核糖体等分离，这些过程称为、核糖体等分离，这些过程称为肽链合成终止。肽链合成终止。蛋白质生物合成终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF) 原核生物释放因子原

11、核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 蛋白质生物合成原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 蛋白质生物合成U A G53COO-蛋白质生物合成使蛋白质合成使蛋白质合成高速、高效进行高速、高效进行四四、多聚核糖体多聚核糖体循环循环蛋白质生物合成第第 四四 节节蛋白质的蛋白质的翻译后翻译后修饰修饰蛋白质生物合成主要包括：主要包括：l肽链部分切除肽链部分切除l氨基酸修饰氨基酸修饰 l肽链折叠和亚基装配肽链折叠和亚基装配蛋白质生物合成一、肽链部分切除一、肽链部分切除（一）氨基端切除（二）蛋白激活蛋白质生物合成二、氨基酸修饰二、氨基酸修饰（一）羟化（二）甲基化（三）羧化（四）磷酸化（五）乙酰化

12、蛋白质生物合成三、肽链折叠和亚基装配三、肽链折叠和亚基装配（一）折叠酶类（二）蛋白伴侣（三）亚基装配蛋白质生物合成第五节第五节 真核生物蛋白质的靶向转运真核生物蛋白质的靶向转运蛋白质生物合成蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送(protein targeting)蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。 蛋白质生物合成一、信号肽一、信号肽分泌性蛋白结构中存在特异信号，主要分泌性蛋白结构中存在特异信号，主要是是N末端特异氨基酸序列可引导蛋白质转移末端特异氨基酸序列可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一氨基酸序列称为到细胞的适当靶部位，这一

13、氨基酸序列称为信号肽（信号肽（signal peptide）。）。 蛋白质生物合成信号肽的一级结构信号肽的一级结构蛋白质生物合成二、信号识别颗粒和信号识别颗粒 受体三、分泌蛋白的共翻译转运过程蛋白质生物合成信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网 蛋白质生物合成第第六节六节 蛋白质生物合成的蛋白质生物合成的抑制剂抑制剂蛋白质生物合成 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。 蛋白质生物合成一、抗生素一、抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细

14、菌的是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。一类药物。蛋白质生物合成四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线菌酮蛋白质生物合成抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素红霉素梭链孢酸 放线菌酮嘌呤霉素原核核糖体小亚基原核核糖体小亚基原核核糖体大亚基原核核糖体大亚基原核核糖体大亚基真核核糖体大亚基真核、原核核糖体 抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位与EFG-GTP结合，抑制肽链延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰-tRNA类似物

15、，进位后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究抗肿瘤药蛋白质生物合成 二、二、干扰素干扰素(interferon)（一）（一） 干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNAATPeIF2ADPeIF2-P（失活失活）Pi磷酸酶磷酸酶蛋白质生物合成（二）（二） 干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒RNA降解降解降解降解mRNAdsRNA干扰素干扰素AAPAPPPP2 5 2 5 5 2 - 5 AAPPPATP2-5A合成酶合成酶RNaseLRNaseL活化活化蛋白质生物合成三、白喉毒素（三、白喉毒素（diphtheria toxin）NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白白喉喉毒毒素素（有活性有活