第十二章翻译

1、目目 录录目目 录录 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，即，即翻译翻译，就是将，就是将mRNA中由中由 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息，通过编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式遗传密码破译的方式解读为解读为蛋白质一级结构蛋白质一级结构中中20种种氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序 。目目 录录目目 录录第第 一一 节节 目目 录录原料：原料：20种氨基酸种氨基酸rRNA:和蛋白质组成核糖体和蛋白质组成核糖体（翻译场所）（翻译场所）tRNA:携带并转运携带并转运AAmRNA：翻译的直接模板：翻译的直接模板酶：酶：氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶 转肽酶转肽酶（肽酰转移酶）（肽酰转移酶

2、）蛋白质因子：蛋白质因子：IF、EF、RF能量：游离三磷酸核苷酸（能量：游离三磷酸核苷酸（ATP、GTP）无机离子：无机离子：Mg2+目目 录录设计图设计图纸纸原原料料车间车间运输工运输工具具搬运工搬运工人人生产工生产工人人蛋白质的生产蛋白质的生产mRNAAArRNA蛋白质蛋白质tRNAAA-tRNA合成酶合成酶转肽酶转肽酶目目 录录l mRNA是遗传信息的携带者和传递者是遗传信息的携带者和传递者l是蛋白质生物合成的直接模板是蛋白质生物合成的直接模板mRNA种类多，大小不一，半衰期短种类多，大小不一，半衰期短占占RNA总量总量125 AUG3mRNA原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子 一条一

3、条mRNAmRNA编码几种功能相关的蛋白质编码几种功能相关的蛋白质真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子 一条一条mRNAmRNA仅编码一种蛋白质仅编码一种蛋白质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 蛋白质蛋白质目目 录录单复制子，多顺反子单复制子，多顺反子多复制子，单顺反子多复制子，单顺反子目目 录录l密码子密码子mRNA上，从上，从5 至至3 方向，由方向，由AUG开始，开始，每每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终

4、止信号，称为基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码三联体密码(triplet coden)。起始密码起始密码(initiation coden): AUG （Met）终止密码终止密码(termination coden):（无意义密码子）（无意义密码子）不编码任何不编码任何AA UAA，UAG，UGA 密码子总密码子总64个，其中编码个，其中编码AA 的为的为61个个目目 录录从从mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUG到到3 端终端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密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，称为码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称

5、为开开放阅读框架放阅读框架(open reading frame, ORF)。 开放阅读框架开放阅读框架5 AUG3mRNAUAAUAGUGAORF原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子 一条一条mRNAmRNA编码几种功能相关的蛋白质编码几种功能相关的蛋白质真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子 一条一条mRNAmRNA仅编码一种蛋白质仅编码一种蛋白质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 蛋白质蛋白质目目 录录单复制子，多顺反子单复制子，多顺反子多复制子，单顺反子多复制子，单顺反

6、子ORFORFORFORF目目 录录遗传密码的特点：遗传密码的特点：l方向性（方向性（directionalitydirectionality）l连续性（连续性（commalessnesscommalessness）l简并性（简并性（degeneracydegeneracy）l通用性（通用性（universalityuniversality）l摆动性（摆动性（wobblewobble）目目 录录5 端：起始密码子端：起始密码子3 端：终止密码子端：终止密码子密码子方向：密码子方向： 5 3 翻译过程模板阅读方向：翻译过程模板阅读方向：5 3 翻译过程多肽链延长方向：翻译过程多肽链延长方向：N端

7、端C端端目目 录录编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。连续阅读，密码间既无间断也无交叉。 （3N3N1 1）或者（）或者（3N3N2 2）个碱基的插入）个碱基的插入或者缺失可以导致或者缺失可以导致移码突变移码突变。目目 录录遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至个或多至6个三联体为其编码。这种个三联体为其编码。这种多个多个密码子编码一个密码子编码一个AA的现象。的现象。编码编码 同一同一AA的密码子称的密码子称同义密码子同义密

8、码子。一个密码子仅编码一种一个密码子仅编码一种AA，每个密码子的使，每个密码子的使用频率，有种族和组织差异用频率，有种族和组织差异同义突变、错义突变、无义突变同义突变、错义突变、无义突变目目 录录目目 录录反密码与密码间不严格遵守碱基互补配对反密码与密码间不严格遵守碱基互补配对规律，称为规律，称为摆动配对摆动配对。U摆动配对摆动配对反密码第一位与反密码第一位与密码第三位不严密码第三位不严格配对格配对U目目 录录tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U, C, AA, GU, CUG目目 录录 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通蛋白

9、质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体，如叶绿体，如: : 线粒体线粒体 通用密码通用密码 起始密码：起始密码： AUGAUG、AUA(Met)AUA(Met)、AUU AUU AUG(Met)AUG(Met) 终止密码：终止密码： AGAAGA、AGG AGG UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA UGA(Trp) AGA UGA(Trp) AGA和和AGG(Arg) AGG(Arg) 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

10、 二、二、rRNArRNA参与组成核蛋白体参与组成核蛋白体目目 录录目目 录录小亚基：小亚基：mRNAmRNA结合位点结合位点 1 1、P P位点位点：结合：结合肽酰肽酰tRNAtRNA，或或给位给位 2 2、A A位点位点：结合：结合氨基酰氨基酰tRNAtRNA，或或受位受位 3 3、转肽酶转肽酶( (肽酰转移酶肽酰转移酶)活性部位活性部位 4 4、E E位：排出位：排出卸载卸载tRNA，排出位排出位大大亚亚基基目目 录录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl s

11、ite)E位：排出位位：排出位(exit site)转肽酶转肽酶(肽酰转移酶肽酰转移酶)目目 录录反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂氨基酸氨基酸臂臂额外环额外环5533C A U53目目 录录ltRNAtRNA是蛋白质生物合成过程中是蛋白质生物合成过程中氨基酸氨基酸的转运工具的转运工具l 密码子与反密码子的摆动现象密码子与反密码子的摆动现象 原核原核30-4030-40种种tRNA,tRNA,真核真核5050种种tRNAtRNA 编码编码AAAA的密码子的密码子6161种种 l tRNAtRNA分子分子33末端的末端的CCACCA序列是氨基酸序列是氨基酸结合部位。结合部位。每一种特异的每一种特异

12、的tRNAtRNA只能转载只能转载特异的氨基酸。特异的氨基酸。（一）（一）tRNA目目 录录DHU环是环是AA-tRNA合成酶识别部位合成酶识别部位TCTC环结合核糖体环结合核糖体目目 录录（二）（二） 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶l 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminocyl-tRNA synthetase)催化催化tRNA的的3-末端末端CCA-OH与氨与氨基酸羧基形成基酸羧基形成酯键酯键，生成：氨基酰，生成：氨基酰-tRNA。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物合成酶对底物AA和和tRNA都有都有高度高度特异性特异性。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有合成酶具有校正活性校

13、正活性。目目 录录氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酸氨基酸 + ATP-E + ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E + PPi-AMP-E + PPi2. 2. 氨基酰氨基酰-AMP-E + tRNA -AMP-E + tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA + E +AMP-tRNA + E +AMP 目目 录录第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi目目 录录第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E目目 录录l细胞内的细胞内的tRN

14、AtRNA的种类多于的种类多于2020种，故一种氨基种，故一种氨基酸可由几种酸可由几种tRNAtRNA装载装载l但一种但一种tRNAtRNA只能装载一种氨基酸只能装载一种氨基酸目目 录录l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet l起始肽链合成的氨基酰起始肽链合成的氨基酰-tRNA真核生物真核生物： Met-tRNAiMet原核生物原核生物： fMet-tRNAifMet目目 录录 第第 二二 节节 目目 录录lmRNA模板阅读的方向模板阅读的方向：53l蛋白质是从蛋白质是从N N端端C C端端合成合成 l 原核生物原

15、核生物的起始的起始tRNAtRNA是结合甲酰蛋氨酸的是结合甲酰蛋氨酸的tRNAtRNAfMet-tRNAfMet-tRNAi if fMetMetl 真核生物真核生物的起始的起始tRNAtRNA是结合蛋氨酸的是结合蛋氨酸的tRNAtRNAMet-tRNAMet-tRNAiMetMet目目 录录指指mRNA、起始氨基酰、起始氨基酰-tRNA、起始因起始因子子与核蛋白体结合而形成与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物翻译起始复合物 (translational initiation complex)。目目 录录原核起始因子原核起始因子 功能功能IF-1 IF-1 占据占据A A位位，防止，防止tRNA

16、tRNA过早地结合到过早地结合到A A位位IF-2 IF-2 促进促进fMet-tRNAfMet-tRNA结合到结合到30S30S小亚基小亚基IF-3 IF-3 促进大小亚基分离促进大小亚基分离, ,结合结合30S30S小亚基小亚基，防止，防止 它过早地与它过早地与50S50S大亚基结合，并大亚基结合，并提高提高P P位对位对fMet-fMet-tRNAtRNAfMetfMet的特异性的特异性原核、真核生物各种起始因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能 （一）起始因子（一）起始因子目目 录录真核起始因子真核起始因子 功能功能eIF-1 eIF-1 多功能因子，参与多个翻译步骤多功能

17、因子，参与多个翻译步骤eIF-2 eIF-2 促进起始促进起始Met-tRNAMet-tRNA与核糖体与核糖体40S40S小亚基结合小亚基结合eIF-2B eIF-2B 又称鸟苷酸交换因子，将又称鸟苷酸交换因子，将eIF-2eIF-2上的上的GDPGDP交换交换 成成GTPGTPeIF-3 eIF-3 首先与首先与40S40S小亚基结合的因子，小亚基结合的因子，促进大小亚促进大小亚基分离基分离，并能加速后续步骤，并能加速后续步骤eIF-4A eIF-4A 具有具有RNARNA解旋酶的活性，能解除解旋酶的活性，能解除mRNA 5mRNA 5 端的端的发夹结构，使其与发夹结构，使其与40S40S小

18、亚基结合。是小亚基结合。是eIF4FeIF4F的组成成的组成成分分目目 录录真核起始因子真核起始因子 功能功能eIF-4B eIF-4B 与与mRNAmRNA结合，对结合，对mRNAmRNA进行扫描并定位第一个进行扫描并定位第一个AUGAUGeIF-4E eIF-4E 结合结合mRNAmRNA的帽子结构，是的帽子结构，是eIF4FeIF4F的组成成分的组成成分eIF-4G eIF-4G 一种接头蛋白，能与一种接头蛋白，能与eIF4EeIF4E、eIF-3eIF-3和和poly Apoly A结合蛋白（结合蛋白（Pab-1pPab-1p）结合将）结合将40S40S的小亚基富集至的小亚基富集至mR

19、NAmRNA，进而刺激翻译。是进而刺激翻译。是eIF4FeIF4F的组成成分的组成成分eIF-5 eIF-5 促进上述起始因子从促进上述起始因子从40S40S小亚基脱落，以便小亚基脱落，以便40S40S小亚基与小亚基与60S60S大亚基结合形成大亚基结合形成80S80S起始复合物起始复合物eIF-6 eIF-6 促进无活性的促进无活性的80S80S核糖体解聚生成核糖体解聚生成40S40S小亚基和小亚基和60S60S大亚基大亚基目目 录录l核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；lmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；lfMet-tRNAfMet的结合；的结合； l核蛋白体大亚基结合。

20、核蛋白体大亚基结合。目目 录录IF-3IF-11. 核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离目目 录录起始因子起始因子IFIF3 3使大小亚基分离，使大小亚基分离，IFIF1 1协助协助70s70s核糖体核糖体30s30s小亚基小亚基+50s+50s大亚基大亚基 A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合mRNA AUGmRNA AUG上游上游S-DS-D序列（序列（AGGAAGGA）与小亚基与小亚基16s rRNA16s rRNA上上UCCUUCCU序列互补，紧接序列互补，紧接AGGAAGGA的小段又可以被核糖体小亚基的小段又可以被核糖体小亚基蛋白（蛋白（r

21、ps-1rps-1）辨认结合，即）辨认结合，即RNA-RNARNA-RNA、RNA-RNA-蛋白质相互蛋白质相互辨认。辨认。目目 录录IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAifmet )结合到结合到小亚基小亚基A U G53 IFIF2 2（GTPGTP）作用下，）作用下，fMet-tRNAfMet-tRNA反密码子与反密码子与mRNAmRNA分子中密码子分子中密码子AUGAUG配对结合，形成配对结合，形成30S30S起始复起始复合物，需要合物，需要GTPGTP和和MgMg2+2+参与。参与。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白体

22、大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A U G53 50S50S大亚基与上述的大亚基与上述的30S30S前起始复合物结合，同时前起始复合物结合，同时IFIF2 2脱落，形成脱落，形成70S70S起始复合物起始复合物，即，即核糖体大小亚基核糖体大小亚基mRNAmRNAfMet-tRNAfMet-tRNA复合物复合物。 fMet-tRNAfMet-tRNA占据着占据着50S50S大亚基的大亚基的P P位。位。A A位留空位留空 。IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目目 录录目目 录录 真核生物真核生物 原核生物原核生物起始因子：起始因子：

23、 eIFeIF，1010多种多种 IFIF，三种，三种起始起始tRNAtRNA： Met-tRNAMet-tRNA fMet-tRNAfMet-tRNA N N端甲酰化端甲酰化mRNAmRNA结合：结合： 有帽尾结构有帽尾结构 SDSD序列序列核糖体：核糖体： 80S80S（40S40S60S60S） 70S70S （30S50S）（二）真核生物翻译起始（二）真核生物翻译起始原核生物与真核生物翻译起始比较原核生物与真核生物翻译起始比较 目目 录录l核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；lMet-tRNAMet结合；结合；lmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；l核蛋白体大亚

24、基结合。核蛋白体大亚基结合。真核生物翻译起始复合物形成过程真核生物翻译起始复合物形成过程目目 录录1 1、核蛋白体大小亚基分离、核蛋白体大小亚基分离目目 录录2 2、Met-tRNAMet结合（结合（43S43S前起始复合物生成）前起始复合物生成）eIFeIF2 2，真核翻译起始最重要的因子，真核翻译起始最重要的因子先生成先生成 Met-tRNAMet-tRNAMetMetelF-2elF-2GTPGTP三元复合物三元复合物再与再与40S40S小亚基结合小亚基结合MetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP目目 录录3 3、mRNA在核蛋白体小亚基就位（在核蛋白体小亚基就位（48S48

25、S复合物的形成）复合物的形成） mRNAATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B48S48S复合物的形成复合物的形成eIF-4E与与mRNA帽结合帽结合 eIF-4G作为接头蛋白连接作为接头蛋白连接eIF-4E和和eIF-3 Pab1p与与mRNA的的poly A尾巴结合，也与尾巴结合，也与eIF-4G结合结合eIF-4F（帽子结合复合物）（帽子结合复合物）=4E+4G+4A目目 录录4 4、核蛋白体、核蛋白体60S60S大亚基结合（大亚基结合（80S80S起始复合物的形成）起始复合物的形成） GDP+PielF-580S80S核糖体核糖体Met-tRNAMet-

26、tRNAmetmetmRNAmRNA起始复合物起始复合物 mRNAGDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4BMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程elF-2是关是关键因键因子子目目 录录le IF2是生成起始复合物首先必需的蛋白是生成起始复合物首先必需的蛋白质因子质因子 ，是真核生物蛋白质合成调控的，是真核生物蛋白质合成调控的关键物质，关键物质，也是作为众多生物活性物质、也是作为众多生物活性物质、抗代谢物、抗生素等物质作用的靶点。抗代谢物、抗生素等物质作用的靶点。目目 录

27、录指根据指根据mRNA密码序列的指导，次序添加密码序列的指导，次序添加氨基酸从氨基酸从N端向端向C端延伸肽链，直到合成终止端延伸肽链，直到合成终止的过程。的过程。 l肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：增加一个氨基酸，包括以下三步： 进位进位(entrance) 成肽成肽(peptide bond formation) 转位转位(translocation)目目 录录l延长过程所需蛋白因子称为延长因子延长过程所需蛋白因子称为延长因子(e

28、longation factor, EF)原核生物：原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts)EF-G真核生物：真核生物：e eEF-1 、eEF-2 目目 录录原核延长原核延长因子因子生物功能生物功能对应真核延对应真核延长因子长因子EF-Tu促进进位，促进进位，GTPaseeEF-1-EF-TsGTP交换蛋白交换蛋白eEF-1-EF-G有有转位酶活性转位酶活性，促进，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，位，促进卸载促进卸载tRNA释放释放EF-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 （一）进位（一）进位密码子对应的密码子对应的氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进入

29、进入A A位，位，消耗一分子消耗一分子GTPGTP（EF-TuEF-Tu协助）协助） 目目 录录目目 录录EF-Tu-GTP催化进催化进位（原核生物）位（原核生物）目目 录录Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP目目 录录目目 录录 由由转肽酶转肽酶(transpeptidase)催化催化P P位上氨位上氨基酸基酸-COOH-COOH基与基与A A位氨基酸的位氨基酸的-NH-NH2 2形成肽形成肽键。键。目目 录录延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶( ( translocase ) )活性，可结合活性，可结合并并水解水解1 1分子分子GTP，促进核蛋白体向，促进核蛋白体向mR

30、NA的的3 3侧移动。侧移动。fMetA U G53fMetTuGTP目目 录录核蛋白体循环（狭义）核蛋白体循环（狭义）目目 录录进进位位转转位位成肽成肽目目 录录目目 录录真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，另外，真核真核细胞核蛋白体细胞核蛋白体没有没有E位位，转位时，转位时卸载的卸载的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。（四）真核生物延长过程（四）真核生物延长过程目目 录录目目 录录当当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰停止，肽链

31、从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。目目 录录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) 一是一是识别终止密码识别终止密码，如，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而；而RF-2可识别可识别UAA、UGA。二是二是诱导转肽酶改变为酯酶活性诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化，相当于催化肽酰基转移到水分子肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋上，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。 释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释

32、放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 目目 录录原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 U A G53COOH目目 录录目目 录录使蛋白质合成高使蛋白质合成高效高速进行。效高速进行。原因：原因：mRNAmRNA寿命较短寿命较短 在一条在一条mRNA链上结合链上结合着多个核糖体成串珠样着多个核糖体成串珠样排列，同时合成多条相排列，同时合成多条相同的多肽链同的多肽链 。电镜下的多聚核蛋白体现象电镜下的多聚核蛋白体现象目目 录录目目 录录多聚核蛋白体多聚核蛋白体目目 录录第第 三三 节节目目 录录从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋从核蛋白体释放出的新生

33、多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。工过程才转变为天然构象的功能蛋白。l多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 l肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰l高级结构修饰高级结构修饰 目目 录录l新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整产生正确的二

34、级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。空间构象。 l一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。l细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。而需要其他酶、蛋白辅助。 目目 录录1. 分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI)3. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide

35、 prolyl cis-trans isomerase, PPI)目目 录录1. 热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和和GreE族族 2. 伴侣素伴侣素(chaperonins) GroEL和和GroES家族家族分子伴侣分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。质的正确折叠。 目目 录录热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进结合保护待折叠

36、多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离和多肽片段依次结合、解离的循环。的循环。 HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP70-ATP复合物复合物 HSP40- HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATP水解水解GrpE ATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠 目目 录录伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素的主要作用伴侣素的主要作用为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境然空间构象的微

37、环境。 目目 录录蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。一过程主要在细胞内质网进行。 二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。然构象。目目 录录肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 多肽链中肽酰多肽链中

38、肽酰- -脯氨酸间形成的肽键有顺反两脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。种异构体，空间构象明显差别。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。异构体之间的转换。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 目目 录录（一）肽链（一）肽链N端的修饰端的修饰（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰（三）多肽链的水解修饰（三）

39、多肽链的水解修饰目目 录录 去除去除N-N-甲酰基或甲酰基或N-N-蛋氨酸（第一个蛋氨酸（第一个氨基酸氨基酸fMet-tRNAfMet-tRNAf fmetmet）A A、脱甲酰基酶：去除、脱甲酰基酶：去除N-N-甲酰基甲酰基B B、氨基肽酶：、氨基肽酶：N N端水解，去除氨基端蛋氨端水解，去除氨基端蛋氨酸或一段肽（信号肽）酸或一段肽（信号肽） (一一) 一级结构的修饰一级结构的修饰目目 录录( (二二) )化学修饰化学修饰A A、羟化：羟脯氨酸，羟赖氨酸、羟化：羟脯氨酸，羟赖氨酸B B、磷酸化磷酸化：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸的羟：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸的羟基磷酸化，基磷酸化，蛋白激酶催化蛋白激

40、酶催化C C、二硫键的形成二硫键的形成：二个半胱氨酸的疏基氧：二个半胱氨酸的疏基氧化形成胱氨酸化形成胱氨酸 链内二硫键，链间二硫键（胰岛素）链内二硫键，链间二硫键（胰岛素） 目目 录录NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSH -内啡肽内啡肽（三）多肽链的水解修饰及内含肽的切除（三）多肽链的水解修饰及内含肽的切除目目 录录（一）亚基聚合（一）亚基聚合 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接 目目 录录 3.1 亚基聚合亚基聚合 具有四级结构的蛋白质由两条以上肽具有四级结构的蛋白质由两条以上肽链通过非共价键聚合，

41、形成寡聚体才有链通过非共价键聚合，形成寡聚体才有生物活性。生物活性。 膜上的镶嵌蛋白、跨膜蛋白常是寡聚体。膜上的镶嵌蛋白、跨膜蛋白常是寡聚体。 如：血红蛋白分子的如：血红蛋白分子的22聚合。聚合。目目 录录3.2 辅基连接辅基连接 糖蛋白、脂蛋白，各种带辅酶的酶等都糖蛋白、脂蛋白，各种带辅酶的酶等都是结合蛋白，合成后需和相应的辅基结合。是结合蛋白，合成后需和相应的辅基结合。目目 录录3.3 疏水脂链的共价连接疏水脂链的共价连接 某些蛋白质，如，某些蛋白质，如，Ras蛋白、蛋白、G蛋白蛋白等，通过脂链嵌入疏水膜脂双层，定位成等，通过脂链嵌入疏水膜脂双层，定位成为特殊质膜内在蛋白质，才成为具有生物

42、为特殊质膜内在蛋白质，才成为具有生物功能的蛋白质功能的蛋白质 。目目 录录蛋白质合成后去路蛋白质合成后去路1 1、保留在胞浆、保留在胞浆2 2、进入线粒体、细胞核等细胞器、进入线粒体、细胞核等细胞器3 3、分泌至体液，然后输送到该蛋白、分泌至体液，然后输送到该蛋白质应起作用的靶器官和靶细胞质应起作用的靶器官和靶细胞四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送穿穿膜膜目目 录录蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输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。程称为蛋白质的靶向输送。 蛋白质的靶向

43、输送蛋白质的靶向输送(protein targeting)蛋白质穿膜条件：信号肽蛋白质穿膜条件：信号肽 转运的机构转运的机构 真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。过程首先要进入内质网。目目 录录主要为主要为N末端特异氨基酸序列，可引导蛋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白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为，这一序列称为信号序列（信号肽）信号序列（信号肽） 。 信号序列信号序列(signal sequence)结构：结构：12-3512-35个氨基酸个氨基酸N N端端 带正电氨基酸带正电氨基酸 中性氨基酸中性氨基酸

44、 小分子氨基酸（小分子氨基酸（加工区）加工区）C C端端 赖、精赖、精 亮、异亮亮、异亮 甘、丙、丝甘、丙、丝碱性氨基酸末端碱性氨基酸末端 疏水区疏水区 被信号肽酶裂解被信号肽酶裂解 目目 录录目目 录录 蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送目目 录录真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。程首先要进入内质网。1、信号肽被、信号肽被SRP结合结合2、SRP把核糖体带至内质网膜胞浆面把核糖体带至内质网膜胞浆面3、信号肽带蛋白质穿膜、信号肽带蛋白质穿膜（SRP与与SRP受体结合后）受体结合后）4、信号肽被信号肽酶水解（加工区）、信号肽被信号肽酶水

45、解（加工区）5、蛋白折叠成功能构象、蛋白折叠成功能构象核蛋白体受体核蛋白体受体肽转位复合物肽转位复合物目目 录录第第 四四 节节目目 录录l蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的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。物合成过程而起作用的。 l可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。 目目 录录l抗生素抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细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。l抗代谢药物抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如度生长的药物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息传递过程某些毒素也作用于基因信息传递过程。目目 录录l四环素四环素（tetracyclin）族：与原核生物小）族：与原核