N蛋白质合成的课件资料

N蛋白质合成的课件资料第1页/共59页（二）遗传密码的性质1、简并性由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。由于64个密码子中的许多是编码统一氨基酸的，遗传密码具有兼并性（有丰余）第2页/共59页第3页/共59页减少了变异对生物的影响第4页/共59页编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例外第5页/共59页2、普遍性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。第6页/共59页生物密码子线粒体DNA编码的氨基酸核DNA编码的氨基酸所有UGA色氨酸终止子酵母CUA苏氨酸亮氨酸果蝇AGA丝氨酸精氨酸哺乳类AGA/G终止子精氨酸哺乳类AUA甲硫氨酸异亮氨酸线粒体与核DNA密码子使用情况的比较第7页/共59页3、连续性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。密码子是相连的（不重叠）、中间没有任何的停顿第8页/共59页开放阅读框架(可读框,ORF)是指新测DNA序列中，由计算机辨认出的可能编码趋于，它是从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。第9页/共59页4、摆动性转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。第10页/共59页MolecularBiology第11页/共59页P2tRNASTRUCTUREANDFUNCTION

一级结构长度60-95nt，通常76，含许多修饰核苷，特别是胸腺嘧啶核苷、假尿嘧啶核苷、二氢尿苷和肌苷。分子中有15个不变残基和8个半可变残基。MolecularBiologytRNA的结构第12页/共59页二级结构三叶草结构，四个臂三个环的结构。氨基酸接受臂在5‘和3’处。大部分不变和半可变残基位于环上。三级结构单链环碱基间形成9个氢键，L形三级结构，分子两端是反密码子及氨基酸接受臂第13页/共59页Fig.2.tRNAstructure.(a)Cloverleafstructureshowingtheinvariantandsemi-variantnucleotides,whereI=inosine,Ψ=pseudouridine,R=purine,Y=pyrimidineand*indicatesamodification.(b)TertiaryhydrogenbondsbetweenthenucleotidesintRNAareshownasdashedlines.(c)TheL-shapedtertiarystructureofyeasttRNATyr.Part(c)reproducedfromD.M.Freifelder(1987)MolecularBiology,2ndEdn.

tRNAstructureMolecularBiology第14页/共59页tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●与mRNA结合部位—反密码子部位第15页/共59页3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。第16页/共59页Fig.3.Formationofaminoacyl-tRNA.First,theaminoacyl-tRNAsynthetaseattachesadenosinemonophosphate(AMP)tothe–COOHgroupoftheaminoacidtocreatanaminoacyladenylateintermediate.ThentheappropriatetRNAdisplacestheAMP.MolecularBiology氨酰tRNA的合成氨酰腺苷酸第17页/共59页Aminoacyl-tRNAsynthetases根据亚基结构分4类，长度334-1000个aa不等。识别tRNA分子上的鉴别元件，反密码子序列+接受臂bp。第18页/共59页Fig.4.IdentityelementsinvarioustRNAmolecules.Thesynthetaseshavetobeabletodistinguishbetweenabout40similarlyshaped,butdifferent,tRNAmoleculesincells,andtheyuseparticularpartsofthetRNAmolecules,calledidentityelements,tobeabletodothis.第19页/共59页氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工Q蛋白质合成第20页/共59页第21页/共59页

表14-7原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能

细菌

70S50S23S=2904b31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

顺序(AGGAGG)互补

哺乳动物

80S60S28S=4718b49种有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33种和Capm7G结合

第22页/共59页核糖体的功能：合成蛋白质在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。●mRNA结合部位——小亚基●结合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亚基●结合或接受肽基tRNA的部位——大亚基●肽基转移部位（P位）——大亚基●形成肽键的部位（转肽酶中心）——大亚基

第23页/共59页(一)氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶原核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第24页/共59页第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

目录第25页/共59页第二步反应氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E目录第26页/共59页(二)翻译的起始原核生物（细菌）为例：所需成分：30S小亚基、50S大亚基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、第27页/共59页IF-3IF-1翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：

（P122）1.核蛋白体大小亚基分离第28页/共59页2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。AUG5'3'IF-3IF-1第29页/共59页S-D序列第30页/共59页IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。AUG5'3'第31页/共59页IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。AUG5'3'第32页/共59页真核生物翻译起始的特点

●核糖体较大,为８０Ｓ；●起始因子比较多；●mRNA5′端具有m7Gppp帽子结构●Met-tRNAMet

●mRNA的5′端帽子结构和3′端polyA都参与形成翻译起始复合物；

第33页/共59页真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物（P120）。第34页/共59页met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程第35页/共59页肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成

和移位。

延伸因子(elongationfactor,EF)：

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2(三)肽链的延伸第36页/共59页1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子第37页/共59页通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu·GTP复合物

EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDP

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新参与下一轮循环第38页/共59页2、肽键形成

是由转肽酶/肽基转移酶催化

第39页/共59页3、移位核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子第40页/共59页fMetAUG5'3'fMetTuGTP目录第41页/共59页第42页/共59页原核肽链合成终止过程

（四）肽链的终止第43页/共59页

RF1：识别终止密码子UAA和UAG

终止因子RF2：识别终止密码子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和

RF2活性，协助肽链的释放（原核生物）真核生物只有一个终止因子（eRF）第44页/共59页(五)蛋白质前体的加工1、N端fMet或Met的切除新生蛋白质经蛋白酶切后变成有功能的成熟蛋白质第45页/共59页2、二硫键的形成两个半胱氨酸-SH

-SH

-SH

二硫键氧化3、特定氨基酸的修饰磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化4、切除新生肽链中非功能片段第46页/共59页前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图第47页/共