(15.3.1)-第十五章蛋白质的生物合成第3节肽链的生物合成过程

第三节

肽链的生物合成过程

活化氨基酸缩合生成多肽链在核蛋白体上进行，此过程反复翻译mRNA上的密码，转变为氨基酸信息，成为多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质合成过程可分为起动、延长和终止三个阶段，这三个阶段在原核生物和真核生物相类似。（一）起始翻译起始是把带有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核糖体上，生成翻译起始复合物（translationalinitiationcomplex）。一、原核生物的肽链合成过程原核生物翻译起始复合物形成核糖体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核糖体大亚基结合。起始因子（initiationfactor,IF）参与原核生物mRNA在核蛋白体小亚基上的准确定位和结合涉及两种机制：在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位，存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又称核蛋白体结合位点(ribosomalbindingsite,RBS)。一条多顺反子mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自的S-D序列和起始AUG。

小亚基中的16S-rRNA3’-

端有一富含嘧啶碱基的短序列，如-UCCUCC-，通过与S-D序列碱基互补而使mRNA与小亚基结合。

mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。

（二）延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从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，又称为核糖体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation)肽链合成的延长因子（elongationfactor,EF）原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEFG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EF-21、进位又称注册(registration)指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF参与。2、成肽成肽：是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。在转肽酶的催化下，将P位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到A位上的氨基酰tRNA上，与其α-氨基缩合形成肽键。此步骤需Mg2+，K+。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白上脱落。transpeptidaseP位上fmet-tRNAimet所携带的甲酰甲硫氨酰转移到A位，与A位上的氨基酸形成肽键P位上无负载的tRNA脱落，P位空载生成的二肽酰-tRNA在A位成肽图解成肽过程图解3、转位由转位酶（translocase）催化，其活性存在于EF-G核蛋白体向mRNA的3‘-端滑动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从A位移到P位,卸载的tRNA进入E位。此步骤需GTP和Mg2+参与。核蛋白体的A位留空，与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。转位图解2/15/2023-15-肽链延长三步骤（三）终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子(releasefactor,RF)原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物释放因子：eRF释放因子的功能识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。诱导转肽酶改变为酯酶活性，催化新生肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。RF-3可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。

1．识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的受位。

2．水解：RF使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。

3．解离：通过水解GTP，使核蛋白体与mRNA分离，tRNA、RF脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。

终止的过程（四）多聚核蛋白体(polysome)1条mRNA模板链都可附着10～100个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿5′→3′方向读码移动，同时进行肽链合成，这种mRNA与多个核蛋白体形成的聚合物称为多聚核蛋白体(polysome)。多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。蚕丝腺多核糖体（电镜）多聚核蛋白体(polysome)二、真核生物的肽链合成过程

（一）起始核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA与小亚基结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。真核生物中（eukaryote）的mRNA具有帽子结构，需特殊的帽子结合蛋白（CBP）复合物以识别此结构。Met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程

原核生物

真核生物核蛋白体 70s 80sS-D序列 有 无5’-帽结构 无 有起始因子 少 多起始复合物形成mRNA先于甲酰甲硫氨酰-tRNA结合于小亚基甲硫氨酰-tRNA先结合小亚基，然后mRNA借助CBP及其它起始因子结合于小亚基

原核生物和真核生物的翻译起始复合物生成比较（二）延长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。真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。（三）终止真核生物翻译终止过程与原核生物相似，但只有1个释放因子eRF，可识别所有终止密码子，完成原核生物各类RF的功能。原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物真核生物mRNA一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子）一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子）转录后很少加工转录后进行首尾修饰及剪接转录、翻译和mRNA的降解可同时发生mRNA在核内合成，加工后进入胞液，再作为模板指导翻译核蛋白体30S小亚基＋50S大亚基↔70S核蛋白体40S小亚基＋60S大亚基↔80S核蛋白体起始阶段起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet核蛋白体小亚基先与mRNA结合,再与fMet-tRNAfMet结合核蛋白体小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合mRNA中的S-D序列与16SrRNA3-端的一段序列结合mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合有3种IF参与起始复合物的形成有至少10种eIF参与起始复合物的形成延长阶段延