生物信息传递下

1、第1页/共27页蛋白翻译通论 一.合成过程 1. 翻译的起始-2. 肽链的延伸-3. 肽链的终止及释放 二. 蛋白质生物合成体系 1、mRNA; 2、核糖体; 3、氨基酸; 4、 tRNA; 5、氨基酰-tRNA 合成酶; 6.起始因子、延长因子和终止因子 三.氨基酸的活化与搬运 AA-tRNA 四. 蛋白质前体的加工, 折叠 五. 蛋白的定向转运 六. 蛋白的降解第2页/共27页密码子的特点遗传密码：三联体密码遗传密码的特点： 连续性 有起始密码(AUG, (AUG, (原核中也用GUG)GUG)和终止密码(UAA,UAG,UGA)(UAA,UAG,UGA) 简并性 摆动性 通用性 偏好性第

2、3页/共27页三联体密码（triplet code)mRNA5AUCGACCUGAGC3420()42=1620()43=6420()mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5UUUUUUUUUUUU3多肽多肽NPhe-Phe-Phe-PheC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

3、规则 53第5页/共27页 密码子: GCA, AUG, CGU 反密码子: GCA, AUG, CGU , I AC第6页/共27页核糖体A A位位P P位位大大亚亚基基小小亚亚基基m mR RN NA A 原核原核 真核真核小亚基小亚基 30s 40s大亚基大亚基 50s 60s-合计合计: 70s 80s第7页/共27页tRNA：接合器 一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种tRNA结合。(tRNA数目20) 结合位点为：3端CCA-OH。 Ala-tRNAala; 起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物） Met-tRNAimet 起始tRNA (真核生物

4、） met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸(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-tRNA合成酶既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。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).氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPi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 1. tRNA装载 在氨酰tRN

5、A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 (fmet-tRNA) 2. 核糖体解离 翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来 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 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第11页/共27页3. mRNA与小亚基结合: AUG上游813个碱基处存在SD序列能与小亚基中16S rRNA 3端序列互补。4、fmet-tRNA的结合： fMet-tRNA进入小亚基的P位, 反密码子与mRNA起始密

6、码子配对; 5、大亚基结合第12页/共27页 6. 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 mRNA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7. 终止(1) 翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位点，促使肽链与tRNA的连结断

7、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) 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。 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 IF-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 它们是G蛋白（G proteins），具有内在的GTPase活性GTPase与翻译第18页/共

8、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 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 扫描（scanning） 找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可开始翻译第21页/共27页 第一个AUG不一定是起始密

9、码 与在其周围，往往有共同序列Kozak 序列CCRCCAUGG (R,嘌呤=G/A) 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（3）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, 切除新生肽链中非功能片段, 信号肽的处理.（5）蛋白质剪接：除去蛋白质内含子（intein） (6) 新生肽链的折叠 (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

10、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 1.信号肽假说 (1)分泌蛋白 翻译-转运同步机制 (2)细胞器(叶绿体, 线粒体等) 翻译后转运机制 (3)膜蛋白(ER等) 两者兼有 (4)核定位 翻译后转运机制 2. 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 细菌: Lon蛋白酶 真核: 泛素(ubiquitin) 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,

11、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 1. tRNA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 (fmet-tRNA) 2. 核糖体解离 翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来 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 核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的

12、协助原核生物的蛋白翻译第11页/共27页 6. 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 mRNA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 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（3）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, 切除新生肽链中非