蛋白质合成与转运

蛋白质合成与转运第1页/共84页第38章

蛋白质合成与转运第2页/共84页一、蛋白质的生物合成

合成场所：核糖体原料：AA、tRNA、mRNA、rRNA

其他蛋白因子、ATP、GTP第3页/共84页粗面内质网第4页/共84页（一）蛋白质合成的分子基础1、模板是mRNA含有密码子阅读方向5’到3’起始密码和终止密码3’端：真核生物有PolyA尾巴5’端：决定起始密码的选择第5页/共84页原核生物mRNA5’端的SD序列——识别16SrRNA核糖体结合位点序列第6页/共84页真核生物

5’端有核糖体进入部位帽子结构帮助识别向3’扫描至AUG第7页/共84页第8页/共84页2、tRNA转运活化的AA到模板上每种AA都至少有一种tRNA负责转运书写方式：tRNAPhe、tRNASer通常一种AA具有几种tRNA第9页/共84页第10页/共84页第11页/共84页Seemovie第12页/共84页第13页/共84页tRNA分子具有：3’CCA-OH氨基酸接受位点识别氨酰-tRNA合成酶位点核糖体识别位点反密码子位点第14页/共84页Cys*半胱氨酰tRNA合成酶tRNACys半胱氨酰*-tRNACys↓↓丙氨酰*-tRNACys↓Ala插入蛋白中Cys的位置形成氨酰tRNA后去向由tRNA决定第15页/共84页第16页/共84页3、核糖体是蛋白质合成的工厂第17页/共84页第18页/共84页第19页/共84页第20页/共84页第21页/共84页第22页/共84页（二）蛋白质合成的步骤1、氨酰tRNA的生成第23页/共84页氨酰tRNA合成酶氨酰AMP第24页/共84页形成2’形式的酯第25页/共84页氨酰基团在2’3’间交换第26页/共84页形成3’形式的酯第27页/共84页形成3’形式的酯第28页/共84页第29页/共84页2、氨酰tRNA合成酶识别：AA、tRNA

、ATPⅠ型和Ⅱ型酶第30页/共84页3、氨酰tRNA合成酶的校正功能

——水解非正确组合的AA和tRNA第31页/共84页异亮氨酰–tRNAIle缬氨酰–tRNAVal缬氨酰

–tRNAIle则被水解：缬氨酸+tRNAIle第32页/共84页4、一个特殊的tRNA启动蛋白的合成翻译起始于Met的参与

tRNAMet：携带Met掺入蛋白内部

tRNAiMet：起始Met掺入

——由同一种tRNA合成酶合成起始因子识别tRNAiMet

延伸因子识别tRNAMet第33页/共84页原核生物中的甲酰Met

fMet-tRNAiMet第34页/共84页5、翻译起始于mRNA与核糖体的结合原核生物借助SD序列6、蛋白因子帮助合成的起始

原核生物（大肠杆菌）三个起始因子（initiationfactor）

IF1、IF2、IF3

真核生物第35页/共84页第36页/共84页第37页/共84页①IF1、IF3与30S小亚基结合

IF3防止30S亚基与50S亚基过早结合mRNA与小亚基结合第38页/共84页②fMet–tRNAiMet进入第39页/共84页第40页/共84页③50S大亚基的结合第41页/共84页A：aminoacylsiteP：peptidesiteE：exitsite（大部分在大亚基上）第42页/共84页第43页/共84页第44页/共84页7、蛋白合成的延伸（elongation）延伸因子EF-TuEF-Ts真核：EF-1第45页/共84页第46页/共84页①进位第47页/共84页②转肽：肽酰转移酶（核糖体参与催化）第48页/共84页第49页/共84页第50页/共84页③移位：EF-G（EF-2）第51页/共84页第52页/共84页第53页/共84页第54页/共84页8、翻译的终止（terminate）没有识别终止密码子的tRNA释放因子核糖体释放因子肽酰转移酶活性变为酯酶活性第55页/共84页RF1：UAA/UAGRF2：UGARF3：刺激活性第56页/共84页第57页/共84页第58页/共84页多核糖体（polysome）第59页/共84页第60页/共84页多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3ˊmRNA延伸中的肽链5ˊ核糖体循环第61页/共84页9、蛋白质合成的抑制剂抗菌素（antibiotics）毒素抗代谢物干扰素第62页/共84页（1）抗菌素链霉素、卡那霉素、新霉素

主要抑制G-菌Pr合成三个阶段：①起始复合物形成—使氨基酰tRNA从复合物脱落；②肽链延伸阶段—使氨基酰tRNA与mRNA错配；③终止阶段—阻碍终止因子与核蛋白体结合，已合成的多肽链无法释放，抑制70S核糖体的解离第63页/共84页四环素（土霉素、金霉素）①作用于细菌30S小亚基，抑制起始复合物形成②抑制氨酰tRNA进入核糖体A位，阻滞肽链延伸；③影响终止因子与核糖体的结合四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制但不能通过真核生物细胞膜对70S核糖体的敏感性更高第64页/共84页氯霉素——广谱抗生素①与核糖体A位紧密结合，阻碍氨基酰tRNA进入②抑制肽酰转移酶活性，肽链延伸受到影响50S大亚基蛋白组分第65页/共84页（2）毒素白喉霉素共价修饰使EF-2失活一条多肽单链，2个二硫键，2个结构域β结构域与细胞表面受体结合→毒素蛋白水解断裂二硫键还原，产生A、B两片段：B协助A通过细胞膜，A为蛋白修饰酶催化蛋白发生ADP-核糖基化第66页/共84页（3）抗代谢物结构与天然代谢物相似竞争性抑制代谢中酶/反应嘌呤霉素结构与Tyr-tRNATyr相似，进入核糖体A位连于肽链的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脱落，肽链合成提前终止嘌呤霉素对原/真核生物翻译过程均有干扰用于肿瘤治疗第67页/共84页第68页/共84页第69页/共84页（4）干扰素（interferon，IFN）病毒感染的宿主细胞产生白细胞（α）、成纤维～（β）、免疫～（γ）干扰素结合于细胞膜，活化抗病毒蛋白基因诱导产生：蛋白激酶使eIF2磷酸化失活；2’—5’腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶2’—5’A激活磷酸二酯酶水解mRNA

第70页/共84页真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核

真核

功能

IF1

IF2

eIF2参与起始复合物的形成

IF3

eIF3、eIF4C起始CBPI与mRNA帽子结合

eIF4ABF参与寻找第一个AUG

eIF5协助eIF2、eIF3、eIF4C的释放

eIF6协助60S亚基从无活性的核糖体上解离

EF-Tu

eEF1协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-Ts

eEF1帮助EF-Tu、eEF1周转

EF-G

eEF2移位因子

RF-1终止eRF释放完整的肽链

RF-2第71页/共84页五、蛋白质的运输及翻译后修饰第72页/共84页真核生物多肽链的合成（自学）1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为Met，不是fMet；3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；4、起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止因子；5、真核细胞中线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。第73页/共84页

肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为助折叠蛋白:（1）酶：蛋白质二硫键异构酶（PDI）；（2）分子伴侣肽链的折叠

Lasky于1978年首先提出分子伴侣（mulecularchaperone）的概念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在。第74页/共84页1、肽链末端的修饰：

N-端fMet或Met的切除2、信号序列的切除3、二硫键的形成4、部分肽段的切除5、个别氨基酸的修饰6、糖基侧链的添加7、辅基的加入蛋白质的加工修饰实例：胰岛素原的加工第75页/共84页胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS第76页/共84页多核糖体

第一个编码区第一个编码区第二个编码区第二个编码区终止\起始终止起始mRNAmRNA5´5´3´3´第77页/共84页蛋白质定位1、分泌蛋白

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信号肽假说简图

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