11蛋白质生物合成―翻译及翻译后过程.

1、蛋白质生物合成翻译及翻译后过程翻译(Translation )将存在于mRNA上代表一个多肽的核昔酸残基序列转桐 为多肽链氨基酸残基序列的过程n氨基酸mRNA、 tRNAx rRNA 蛋白质酶.蛋白质因子.ATPx GTP参与蛋白质生物合成的物质1. 三种RNAmRNA. rRNAx tRNA2. 20种氨基酸(AA)作为原料3酶及众多蛋白因子，如IF、elF4. ATP. GTP.无机离子 生物合成的模板一mRNA& CAACUGOkeACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU 39-GlrrL«u*Gln*Thr*Tyr*M«t-l J arGIn-

2、 P h AAshGmTyr*遗传密码(genetic code)能编码蛋白质氨基酸序列白基因中的核昔酸体系mRNA分子上从亍-口3向.由起始密码子AUG开始，每3个核昔酸组成的三联体，决定肽链上某一个 氨基酸或蛋白质合成的起始、终止 信号，称为三联体密码。起始密码: 终止密码:AUGUAAx UAGx VGARNAciCod<CodeCodeCodeCodeCod<Ribonucleic acid遗传密码的性质简并性：指一个氨基酸具有2个或2个以上的密码子 摆动性：密码子与反密码子配对，有时会出现不遵' 碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象 通用性：除个别细胞器的特

3、殊密码子外，蛋白质生! 合成的整套密码，从简单生物到人类都通用 偏爱性：密码子使用频率的差异连续性：mRNA的读码方向从两个密码子2 间无任何核昔酸隔开re4.简井性：同一氨基酸具有多旳密码子第2位 I摆动决定密码的特异性同义密码口堆F®傍码子数冃密码子数冃Ala4Leu6Arg6Ly»2Asn2Met1Asp2Phe2Cy«2Pro4Oln2Ser6Glu2Thr4Gly4Trp1His2Tyr2lie3Vai4mRNA2 3开放阅读框(open reading frame, ORF):从起始密码AUG到终止密码处的正确可阅读序列会产生充全不何的多肚憶3R二开放

4、读！材疋垢处難一开放氓權圮加扯1U *A -C U A -C -U -A -C U -A -C原核生物m RNA的特点&D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游813核昔踐 处，存在一段5 .UAAGGAGG 3r的保守序列，称为SI 序列。是mRNA与核蛋白体识别.结合的位点rendor?l6S rRNA ：*r !i叭CV"uccuc"(Met Thr Mei lie II f I I I I I r C A C A C /X (.(； A A A C A GC I z I (； ACC A HG A IJ UvsRNA：a a a：Shinc-l)algar

5、iM> : sequunev、V A CAniriMJcwiOt I'hzlfg :l-小亜墓51真核生物m RNA的特点真核生物没有SD序列, 靠帽子结构识别核糖体真核生物的起始密码位于Kozak序酬(C C AC C AUGCO 中, 增加翻译起始的效率)5生物合成的场所一核蛋白体(Ribosomes)核蛋白体的组成细曲檢Si白休8.5 - IO-生物檢仮白体Mr 4i x IO"核蛋白体蛋白及tRNA的组成特点原核生物真核生物rRNA蛋白质核蛋 白体小亚基大亚基70S30S50S16S-rRNA5S-rRNA 23S-rRNA核蛋 白体小亚基大亚80S40S60S

6、18S- rRNA28S-rRl5SrR卜5.«S-rRrpS 33种rpL49rpS21 种rpL34 种iMct Thr Met lieII I_I I_I I_IX (' (； A C C A U G A U U；RNA：Shinc-DalgamosequenceA mi codonM«-tRNA小亚基3'小亚基与mRNA的结合3, end of?l6SrRNAr:H()C人 uccuc'大亚基peptidyl tRNAaminoa tRNAmRNAHi(peptidyl site):结合肽酰tRNA的部位A位(aminoacyl site):

7、结合氨基酰tRNA的部位E位(exit site):排出位三、氨基酸的活化与转运一tRNA3亍 HiU! (w amnio *cid <* uttachmnttripletA G U codoni tRNA氨基酸的活化氨基酸+ tRNA氨基Sl-tRNA合成酶ATPAMP+PPi氨基酰tRNA氨基酸 +ATPE 氨基酰-AMP-E十PPi氨基酰-AMP-E + tRNA * 氨基酰-tRNA+ AMP + EtRNA匕¥祇-tRNA紙丛他-tRNA令Mi樹AMP蛋白质的生物合成的过程1.氨基酸的活化2. 多肽链合成的起始3. 肽链的延长4. 肽链的终止和释放蛋白质合成后的加工修

8、饰肽链合成起始(initiation)甲硫氨酰tRNA与m RNA结合到核蛋白体上,生成翻译起始复合物(-)原核生物翻译起始核蛋白体大小亚基分离一起始因子IF3、IF1介导，禾于小亚基与mRNA, lMet-tRNAet结合mRNA在小亚基定位结合一通过5,端SI)序列(AGGA) 配对结合到核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近丁 末端攵(UCCU)起始氨基酰-tRNA的结合一fMet-tRNAiE險和IF2及 GTP形成复合物核蛋白体大亚基结合一70S起始复合物形成CACUACKJCW帯白怵小<*上旳 16S-rR>JABuibunictltKA起始氮基 «ttRNA(

9、fMcttRN/f,nrt) 到小亚基上、AUuccuA U OmRNAs o 片列 ips-i uiwiy 核蛋白体大亚基结合原核二起始因子IF和fIF起始因子三种t IF、2和3真核:起始因子十种elF翻译起始:1) 1F-3结合核蛋白体30S亚基，使大、小亚基拆离2) 1F1协助1F3结合和亚基拆离3) 单独的30S亚基易于与mRNA及起始tRNA结合1F2促进fMet-tRNA结合mRNA及核蛋白体(-)真核生物翻译起始复合物形方Gene3* Untr«m r*0<»nmRNAMet.tRNA-elF.l GTPADP+Pi1.起始因子eIF3结合到核糖体(8

10、0S) 的小亚基(40S上，使大亚基(60S)与小亚基解离2甲硫SURNA ( Met-tRNAinirl )结 合3. mRNA结合结合蛋白CBP)ATPelF4E, elF4G, eIF4.A elF4BJ>AB各种理卜、释放GDP+Pi衬F2B、elF-3x eIF-6真核生物翻译起 合物形成过无二.肽链合成延长根据mRNA密码序列的指导，顺序添加的氨基酸从N端向C端延伸肽链,直到合成终止的过程肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle),每次循环增加一个氨基酸进位(entrance)/注册(registmtion)成肽(peptide

11、 bond formation)转位(translocation)延伸过程所需蛋白因子延长因子对应真核延因子原核延长因子(elongation factor; EF)EF-TU促进氨基酰-tRNA进入A位，结合 分解GTPEF-1-aEF-Ts调节亚基EF-1-PyEFG有转位活性，促进rnRNA-肽酰. tRNA由A位前移到P位，促进卸载 tRNA释放EF-2生物功能(一)进位又称注 < (registration)描根据m RNA下一 组遗传密码指导，使相 应氨基SURNA进入杭 妥自体A住。BW率纽乃剩(专pgd生曽haw韩翱够(-)daodAD0®VMH1秒5?丹<

12、;LI )(件華檸罗丿野幕M审丄的壬Ba»參(三)转位(Translocation )延长I >tof转位酶活性，结 合并水解GTP, 使核蛋白体向 mRNA的V侧移动三.肽链合成终止(Termination)1. 终止密码的辨认及肽链从 肽BbtRNA水解出。2. mRNA从核蛋白体中分 离及大小亚基的拆开终止过程需释放因子 (RF).释放因子(release factor, RF):与肽钱合成 终止柏关的晏自因子原核生物释放因子i RF-1. RF-2, RF-3真核生物释放因子：eRF1.识别终止密码，如RF-1特异识别UAA. UAG；而RF-2可识别 UAA、VGA2

13、. 诱导转肽隣改变为BBSS活性，催化肽酰基转移到OH上，使 肽链从核蛋白体上释放.核蛋白体循环多聚核蛋白体(polysome)1.细胞内一条mRNA链上结合 着多个核糖体2.每个核糖体都独立完成一条 多肽链的合成3.蛋白质合成高速.高效进行蛋白质生物合成的调节1 阅吐框架的漂移、重畳和5 -AUG的作用2翻译错误：氨基酰合成誨校正RNA的结帽子.poly (A)尾、空间结构4蛋白质生物合成阻断剂: 抗生素类一大环内酯类、氯霉素.氨基糖昔类、四环 抗代谢药物一抗肿瘤药其他生物活性物质一白喉毒素、干扰素嗥吟霉素氯索放线菌酮（有活性）ADPOCH-,自 槟拳素（diphtheria toxin）的

14、作 用机理延长因子2氨基糖昔类抗生素四环素族白喉毒素（无活性）O延长因子2ADPOCH干扰素的作用机理1. 千扰素诱导elF24<干扰素诱导的蛋白激酵elF,eIFrP （失活）ATP2.干扰素诱导病崇RNA爭解:dsRNA2929. pppPp2-5A合成酶l干扰素APPP5r2r- 5'ARNaseLRNaseL活化降解mRNA蛋白质合成后的折叠折叠(folding):蛋白质可凭借相互作用在细胞环境(特员的酸緘度.温度等)下，进行自我组装1. 蛋白质自发获得成熟的构型一自我装配2需要辅助蛋白协助分子伴侣分子伴侣(molecular chaperones )一类在序列上没有相关

15、性但有共同功能的蛋白质。在细 内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，且在组装完后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份作用1 蛋白合成开始时，防止新生肽链在未完成折叠之前相互聚合， 帮助蛋白质获得最初的正确结构2封闭所暴露出来的疏水区段，为蛋白质折叠创造无干扰的隔耳 环境3识别错误折叠的变性新蛋白，帮助复性或使其降解分子伴侣的分类及作用1应由蛋白70家族(heat-shock protein 70):參与蛋白质的从头折 叠、跨膜运输.错误折叠多肽的降 解及其调控过程2 伴侣素系统(chaperon in systim): 具有独特的双层环状结构的寡聚蛋 白，以依赖ATP的方式为非自发性

16、折叠蛋白质提供能折叠形成天然空译后的加工修饰MMkWVw间构象的微环境新和成的多駄只有经it鈿曲内各种侈饰处理后才 能成为有港性的成熟妥创贋睁后加工1. 蛋白质氨基酸侧链的微小改变2. 特定氨基酸残基上添加体积较大的基团剪切一从新生肽链上去除不等的氨基酸残基0常见的加工修饰方式(-)侧链氨基酸的微小修饰:二硫键的形成和正确配对一MMSIJKKI蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成甲基化、糖基化.磷酸化及 乙酰化等化学修饰00(-)剪切和剪接加工E新生肽链N端fMetsSlMet的切除2. 剪切一直接从新生肽链上除去不等的氨基酸残基 分泌型蛋白的信号肽的切除 前体蛋白加工：切除前体蛋白的一端肽段；去除蛋白 内含子 活性肽的剪切释放：一条已合成的多肽链经翻译加工 后生成不同活性的蛋白质或多肽3剪接一蛋白质前体通过多肽剪除某些氨基酸片段.卩 以一定的顺序结合起来生成成熟有活性的蛋白质鸦片促黑皮质素原（POMC）的水解修饰信号肽KRKRPM(Np-LT103肽(?)a-MSHEndophin（三）添加化学基团（化学编辑）1. 爱白质的脂験化酰基转移酶催 化脂肪酸与肽链中的Ser的疑基以 酯键结合，使新生的蛋白脂酰化2. 爱白质的糖基化 使蛋白质能够抵抗消化醯的作用 赋予蛋白质传导信号的功能 某些蛋白只有在糖基化之后才能正 确折叠1. 核孔运输一胞