蛋白质翻译及翻译后修饰

关于蛋白质翻译及翻译后修饰第一页，共二十八页，2022年，8月28日基因在原核和真核细胞中最终得到表达原核真核第二页，共二十八页，2022年，8月28日原料氨基酸，20种mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）”tRNA是原料氨基酸的“搬运工”rRNA与多种蛋白质结合成核糖体,作为合成多肽链的“装配机（操作台）”1蛋白质的翻译系统第三页，共二十八页，2022年，8月28日蛋白质翻译系统示意图第四页，共二十八页，2022年，8月28日

mRNA是遗传信息的载体（载有遗传密码，geneticcode），是合成蛋白质的蓝图（模板），它以一系列三联体密码子（codon）的形式从DNA转录了遗传信息。每个密码子代表一个氨基酸。

mRNA占细胞总RNA的5-10%，不稳定，寿命短。原核的mRNA是多顺反子;真核的mRNA是单顺反子。1.1信使RNA(mRNA)第五页，共二十八页，2022年，8月28日

遗传密码

上世纪60年代，利用均聚核苷酸实验，破译了遗传密码。遗传密码为三联体（每三个碱基代表一个氨基酸），由5’到3’阅读，无间断。即使在少数重叠基因（如病毒）中，其开放阅读框架（openreadingframe,ORF）仍按此原则。起始密码为AUG,终止密码为UAA，UAG和UGA。

5’AUG

CCA

UGC

ACC

CGG

GUU…………..CAA

UAG

3’ProCysThrArgVal…………..Gln

密码有简并性（degeneracy），即一个氨基酸可由几个密码子表示；通用性，大多数生物使用同样的遗传密码，但也会有所偏爱。

第六页，共二十八页，2022年，8月28日遗传密码表第七页，共二十八页，2022年，8月28日

原核tRNA有30-40种，真核有50-60种，含70-90个核苷酸，并有多种稀有碱基。

tRNA是最小的RNA，占细胞总RNA的15%左右，其功能是搬运氨基酸和解读密码子。

tRNA具有“四环一臂”和“三叶草”形的典型结构。注意：3’端CCA氨基酸受位和反密码子环1.2转运RNA(tRNA)第八页，共二十八页，2022年，8月28日tRNA的结构—“四环一臂”倒L形的三级结构

第九页，共二十八页，2022年，8月28日

tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸。

tRNA上至少有4个位点与多肽链合成有关：即3’CCA氨基酸接受位点、氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。每一个氨基酸有其相应的tRNA携带,氨基酸的羧基与tRNA的3’CCA-OH以酯键结合。而tRNA的反密码子可以与mRNA上相应的密码子互补结合,以使氨基酸正确“对号入座”（因为密码子的序列对应于多肽链上的氨基酸序列）。

密码子与反密码子的配对方式第十页，共二十八页，2022年，8月28日变偶性或摆动性——反密码子5’端的碱基与密码子的第三位配对不严格第十一页，共二十八页，2022年，8月28日

核糖体是rRNA与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构成。含有合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因子（RF）等。

原核的核糖体（70S）=30S小亚基+50S大亚基

30S小亚基:16SrRNA+21种蛋白质

50S大亚基:23S，5SrRNA+34种蛋白质

真核的核糖体（80S）=40S小亚基+60S大亚基

40S小亚基:18SrRNA+33种蛋白质

60S大亚基:28S，5.8S，5SrRNA+45种蛋白质1.3核糖体（ribosome）与核糖体rRNA第十二页，共二十八页，2022年，8月28日

沉降系数S

生物大分子在离心场中沉降，受到三种力的影响，它们是离心力，浮力和摩擦力。物质在单位离心力场的沉降速度是个定值，称为沉降系数（sedimentationcoefficient）。蛋白质、核酸等的沉降系数在1X10-13到200X10-13秒之间。为方便将10-13秒作为一个单位，称Svedberg单位，用S表示。其数值不仅与物质分子的质量有关，也与分子的形状有关。

第十三页，共二十八页，2022年，8月28日rRNA只有4-5种，但占细胞RNA的大部分。图为原核生物的两种RNA16SrRNA和5SrRNA的结构第十四页，共二十八页，2022年，8月28日核糖体的结构第十五页，共二十八页，2022年，8月28日

核糖体有4个基本功能1.容纳mRNA，并能沿着mRNA由5’——3’移动，由tRNA解读其密码；2.氨基酰位点（A位点），可结合氨基酰-tRNA（AA-tRNA）；3.肽酰基位点（P位点），可结合肽酰基-tRNA（肽-tRNA）；4.脱氨基酰tRNA的出口位(E位点);5.肽酰基转移酶中心，是形成肽键的位点等。第十六页，共二十八页，2022年，8月28日

所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活，并由数十种高度专一的氨基酰-tRNA合成酶催化。该酶由两个识别位点，它们能识别特定的氨基酸和选择其所对应的tRNA，使两者连接起来（利用ATP）。反应如下：

氨基酸的羧基与tRNA的3’端CCA-OH以酯键相连，因此其氨基是自由的。2蛋白质的生物合成过程2.1氨基酸的活化第十七页，共二十八页，2022年，8月28日氨基酸与tRNA的连接方式

翻译起始时，第一个氨基酸一般是甲硫氨酸，其氨基要甲酰化成为甲酰甲硫氨酸，予以保护。甲酰FH4甲酰基MettRNAfmetfMet-tRNA合成酶fMet-tRNA酯键第十八页，共二十八页，2022年，8月28日首先IF3、IF1帮助30S小亚基与mRNA结合，IF2和GTP帮助甲酰甲硫氨酸-tRNA与AUG配对，接着IF3脱离，形成30S起始复合物。50S大亚基进入，IF1和IF2脱离，形成70S起始复合物，需要GTP。甲酰甲硫氨酸-tRNA处于P位。2.2起始复合物的形成第十九页，共二十八页，2022年，8月28日起始密码AUG上游的S.D序列(一个嘌呤丰富区)与其核糖体小亚基中16SrRNA的3’端互补结合有利于30S起始复合物的形成一个嘌呤丰富区起始密码第二十页，共二十八页，2022年，8月28日2.3肽键的形成和延伸（注意新的AA-tRNA如何定位，第一个肽键如何形成，核糖体如何移动…）

氨酰基tRNA进入A位新的氨基酸-tRNA的进位依赖Tu-Ts因子和GTP的协助

第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日

肽键的形成肽键的形成由肽酰基转移酶催化（此酶具有核酶的活性）

第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日原核生物肽链的延长

核糖体沿着mRNA5’——3’方向移位，多肽链沿着N端向着C端延伸，须有EF-G因子和GTP参与，空载的tRNA从E位点离开第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日

氨基酸进位，肽链形成和延伸，核糖体沿着mRNA的5’——3’方向移位，循环往复，新合成的肽链由N端向着C端不断延长，直至mRNA上出现终止密码，相应的肽链释放因子RF1（对应UAA、UAG），RF2（对应UAA、UGA）占据A位。肽链的合成终止，并从核糖体上释放。核糖体大、小亚基解聚，并进入下一轮合成。2.4肽链的终止第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日多个核糖体结合在同一条mRNA上，由5’——3’进行翻译，形成多核糖体（polyribosome），以提高翻译的效率第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日3多肽链的修饰和加工

(1)N—端修饰原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基，多数情况甲硫氨酸也被氨肽酶除去，真核生物中甲硫氨酸则全部被切除。

(2)多肽链的水解切除水解切除其中多余的肽段，使之折叠成为有活性的酶或蛋白质。如酶原激活

(3)氨基酸侧链的修饰氨基酸侧链的修饰包括羟化、羧化、甲基化及二硫链的形成等。

(4)糖基化修饰糖蛋白是细胞蛋