蛋白质合成定稿

蛋白质合成定稿第1页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20231

蛋白质的生物合成=翻译

proteinbiosynthesis

translation以mRNA为直接模板合成蛋白质的过程。

将mRNA分子中核糖核酸信息转变成氨基酸信息的过程。第2页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20232第一节

蛋白质生物合成需要的物质

MaterialRequiredforProteinBiosynthesis第3页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20233.原料:20种氨基酸.各种蛋白质因子参与蛋白质生物合成的物质⑴起始因子(initiationfactors、IF)

(eukaryote、eIF)⑵延长因子(elongationfactors、EF)⑶终止因子(releasefactors、RF)核蛋白体释放因子

(ribosomalreleasefactors、RR)第4页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20234.三种RNA在蛋白质合成中的作用mRNA(信使核糖核酸)—直接模板tRNA(转运核糖核酸)—转运氨基酸rRNA(核糖体核糖核酸)—提供场所第5页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20235mRNA在蛋白质合成中的作用mRNA做直接模板，DNA为间接模板

mRNA从5ˊ端AUG开始每三个碱基是一个遗传密码(geneticcodon)，代表一种氨基酸。第6页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20236遗传密码表第1个核苷酸（5’）第2个核苷酸第3个核苷酸（3’）UCAGUUUU苯丙氨酸UUC苯丙氨酸UUA亮氨酸UUG亮氨酸UCU丝氨酸UCC丝氨酸UCA丝氨酸UCG丝氨酸UAU酪氨酸UAC酪氨酸UAA终止密码UAG终止密码UGU半胱氨酸UGC半胱氨酸UGA终止密码UGG色氨酸UCAGCCUU亮氨酸CUC亮氨酸CUA亮氨酸CUG亮氨酸CCU脯氨酸CCC脯氨酸CCA脯氨酸CCG脯氨酸CAU组氨酸CAC组氨酸CAA谷氨酰胺CAG谷氨酰胺CGU精氨酸CGC精氨酸CGA精氨酸CGG精氨酸UCAGAAUU异亮氨酸AUC异亮氨酸AUA异亮氨酸AUG甲硫氨酸ACU苏氨酸ACC苏氨酸ACA苏氨酸ACG苏氨酸AAU天冬酰胺AAC天冬酰胺AAA赖氨酸AAG赖氨酸AGU丝氨酸AGC丝氨酸AGA精氨酸AGG精氨酸UCAGGGUU缬氨酸GUC缬氨酸GUA缬氨酸GUG缬氨酸GCU丙氨酸GCC丙氨酸GCA丙氨酸GCG丙氨酸GAU天冬氨酸GAC天冬氨酸GAA谷氨酸GAG谷氨酸GGU甘氨酸GGC甘氨酸GGA甘氨酸GGG甘氨酸UCAG第7页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20237遗传密码的特点43=64个方向性(direction):

连续性(commaless):3个一组连续读插入和缺少可框移简并性(degeneracy):第三位碱基改变可不影响氨基酸排列顺序摆动性(wobble):通用性(universal):高、低等生物通用第8页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20238起始密码AUG(开放读码框架

openreadingframe)

在mRNA的5`端为起始密码，在中间代表蛋氨酸。终止密码(stopcodon)UAAUAGUGA

位于mRNA3`端，是肽链合成终止信号第9页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/20239rRNA在蛋白质合成中的作用参与组成核蛋白体，提供合成场所.原核生物真核生物大亚基小亚基16SrRNA21种18SrRNA33种5SrRNA23SrRNA34种28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA49种第10页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202310核蛋白体(ribosomal)PAP位=肽位=给位peptidylsite,donorsite暂时放氨基酸的位置A位=受位=氨基酰位aminoacylsite，acceptorsite接受氨基酸由大、小亚基组成,大亚基有转肽酶活性.一个mRNA分子上可有多个核蛋白体(多聚核蛋白体)。第11页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202311核蛋白体（ribosome）第12页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202312tRNA在蛋白质合成中的作用搬运氨基酸到合成场所遗传密码与反密码的摆动配对配对方式mRNA5ˊ3ˊ

123

321tRNA3ˊ5ˊ第13页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202313tRNA与mRNA配对第14页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202314摆动配对规律tRNAIUCmRNAAGUAGCGU

第15页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202315氨基酸的活化AA+tRNA氨基酰-tRNA合成酶AA-tRNAATPAMP+PPi氨基酸羧基被活化！氨基酸＋ATP＋酶→氨基酰-AMP-酶＋PPi氨基酰-AMP-酶+tRNA→氨基酰-tRNA＋AMP＋酶第16页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202316氨基酰-tRNA合成酶促反应第17页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202317氨基酰-tRNA合成酶具有高度特异性，既能识别氨基酸，也能识别相应的tRNA。氨基酰-tRNA表示方法ala-tRNAala;arg-tRNAargtRNAimet______起始者tRNAtRNAemet_____

携带延长链上蛋氨酸的tRNAfmet-tRNAfmet

____N-甲酰蛋氨酸第18页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/2023184.参加蛋白质生物合成的酶体系（1）氨基酰－tRNA合成酶（2）转肽酶（3）转位酶第19页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202319氨基酰－tRNA合成酶

（aminoacyl-tRNAsynthetase）

在ATP供能的情况下催化氨基酸活化成氨基酰－tRNA。第20页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202320转肽酶

催化两个氨基酸之间形成肽键，存在于核蛋白体大亚基上，是组成核糖体的蛋白质成分之一。第21页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202321转位酶（translocase）

催化核糖体和mRNA移位，核糖体向mRNA的3’端移动相当于一个密码子的距离。第22页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/2023225.蛋白质合成需要的其他物质

Mg2+、K+等无机离子ATP、GTP等供能物质

第23页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202323大肠杆菌蛋白质合成需要的物质阶段必需化合物氨基酸的活化20种氨基酸，20种氨基酰-tRNA合成酶32种（或多于32种）tRNA，ATP、Mg2+起始mRNA，N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMetmRNA上的起始密码子（AUG）30S核糖体亚基，50S核糖体亚基起始因子(IF-2、IF-2、IF-3)、GTP、Mg2+延长具有功能的70核糖体（起始复合物）密码子特异的氨基酰-tRNA延长因子(EF-Tu、EF-Ts、EF-G)、GTP、Mg2+终止与释放mRNA上的终止密码释放因子（RF-1、RF-2、RF-3）折叠和翻译后的加工特异酶、辅助因子、除去起始残基和信号肽所需的化合物，水解、末端残基修饰、磷酸、甲基、羧基、碳水化合物或辅基结合到蛋白质上第24页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202324第二节蛋白质生物合成过程

ProcessofProteinSynthesis起始阶段延长阶段终止阶段第25页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202325一、起始阶段___形成起始复合物mRNA-核蛋白体-蛋氨酰-tRNAmRNA-核蛋白体–甲酰蛋氨酰-tRNA原核与真核需要的起始因子不同,但步骤相似.起始因子(initiationfactors,IF)原核生物:有三种,IF1IF2IF3真核生物:共发现10+种

eIF第26页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202326原核、真核起始复合物的形成真核生物原核生物第27页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202327核酸-核酸和核酸-蛋白质辨认核酸-核酸辨认:mRNA核蛋白体结合位点(RBS)与核蛋白体小亚基16SrRNA的碱基互补。RBS(ribosomalbindingsite)=S-D序列位于起始密码AUG上游约8~13个核苷酸处,以…AGGA…为核心的富含嘌呤的4~6个核苷酸序列,RBS与16S

rRNA3ˊ-端的…UCCU…互补.核酸-蛋白质辨认:由核蛋白体小亚基蛋白(res-1)辨认紧接AGGA的小段核苷酸。第28页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202328S-D序列第29页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202329原核生物起始复合物的形成、核蛋白体亚基的解体

大小亚基必须解体才利于mRNA结合终止的最后一步就是下一轮起始的第一步、mRNA就位通过核酸-核酸辨认和核酸-蛋白质辨认把mRNA联结在核蛋白体小亚基上.、fmet-tRNA-mRNA-IF2-GTP复合体形成

需要IF2先与GTP结合→fmet-tRNA再与其结合,推动mRNA前移,tRNA达P位、大亚基结合形成起始复合物

mRNA-fmet-tRNA-核蛋白体第30页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202330真核生物起始复合物的形成第31页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202331真核生物起始特点

核蛋白体差异:80S(40S+60S)

起始tRNA为met-tRNA

没有PBS序列,有帽子结构和多聚A尾巴

起始顺序不同:先形成eIF2-tRNA-GTP,再由eIF3和eIF4C协助结合到小亚基上,然后才由mRNA的AUG辨认met-tRNA的反密码,eIF4协助进入小亚基

eIF2是蛋白质合成调控的关键物第32页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202332帽子结合蛋白

(cap-sitebindingprotein,CBP)结合在帽子结构上,促进mRNA与小亚基结合已知有两种:CBP-1=CBPa=eIF4E

CBP-2=CBPb=eIF4F

eIF4F有解螺旋酶和ATP酶活性是主要的帽子结合蛋白第33页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202333原核与真核起始因子的作用比较生成起始复合物IFeIF大小亚基分离

IF3(IF1)eIF3NA-NAeIF3,eIF1mRNA进入小亚基

NA-蛋白质eIF4AeIF4B

辨认结合CBP1

eIF4E(CBP2)起始tRNA进入P位IF2GTP(IF1)

eIF2eIF3eIF4c

co-eIF2-GTP

大亚基结合各种IF脱落,GTP水解eIF5eIF4D

第34页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202334二、延长阶段肽链延长=核蛋白体循环(ribosomalcycle)该阶段核心是形成肽键,将单个氨基酸连接成多肽链.整个反应都在核蛋白体上完成.需要的蛋白质因子—延长因子(EF)第35页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202335原核与真核生物

延长因子的种类和作用原核生物真核生物功能EFTuEF1-)协助氨基酰-tRNA进入A位;EFTs结合GTPEFGEF2-

转位酶，协助mRNA前移,A位→P位;游离tRNA释放第36页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202336延长三步曲进位(entrance)或注册(registration):氨基酰-tRNA按mRNA密码的指导进入A位,EFT协助成肽(peptidebondformation):由转肽酶催化P位上的氨基酰基进入A位形成肽键转位(translocation):A位上的肽链同mRNA一起进入P位,核蛋白体相对移动。反应由转位酶催化第37页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202337EFTu和EFTs为延长因子T的2个亚基,在肽链延长时的程序:EFT+GTP+AA-tRNAAA-tRNA-Tu-GTPTsPi+Tu-GDP+AA-tRNA-mRNAmRNAGTP第38页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202338转肽酶是核蛋白体大亚基上的核酶在成肽结束前P位上空载的tRNA从核蛋白体脱落转位酶

转位酶活性存在于EFG,催化A位上肽酰-tRNA-mRNA转移到P位,A位留空肽链合成的方向:N→C,始终是P位氨基酰基通过羧基与A位氨基酸的-氨基形成肽键氨基酸活化:羧基与tRNA的3ˊ-OH形成酯键第39页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202339肽链延长进位第40页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202340成肽转位第41页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202341三、终止阶段包括终止密码的辨认、肽链水解、mRNA离开核蛋白体、核蛋白体大小亚基解体。需要的蛋白因子称为释放因子(RF,RR).IF3、eIF也参与拆开大小亚基第42页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202342RF的作用辨认终止密码;促进肽链C端与tRNA3ˊ-OH酯键断裂，释放肽链。现知三种:

RF-1:能辨认UAA，UAG

RF-2:能辨认UAA，UGA

RF-3:为酯酶的激活剂,水解酯键RR的作用:将mRNA从核蛋白体上释放出来第43页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202343终止过程1.核蛋白体A位出现终止密码,RF-1和RF2去识别,并结合在A位2.RF-3使转肽酶变构,激活转肽酶,水解P位肽链与tRNA的3ˊ-OH形成的酯键,释放肽链3.在RR作用下,tRNA、mRNA和RF都从核蛋白体脱落,IF3又作用,核蛋白体大小亚基解体,可参加下一轮循环蛋白质合成要消耗GTP和ATP(各阶段),估计每生成一个肽键要消耗5个高能磷酸键第44页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202344肽链合成终止第45页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202345多核蛋白体循环第46页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202346第三节蛋白质合成后修饰加工

PosttranslationalProcessingandModification刚合成的蛋白质往往需要加工修饰才会有功能翻译后修饰加工方式很多,可分为三方面:1.一级结构的修饰:多肽链长短、氨基酸残基2.高级结构的修饰:空间结构的加工3.靶向输出:定向输送到执行作用的细胞,器官第47页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202347糖基化修饰第48页，课件共58页，创作于2023年2月5/21/202348一级结构的修饰加工.切除N-甲酰基或N-蛋氨酸.修饰氨基酸:羟基化(羟脯氨酸,羟赖氨酸)磷酸化(丝、苏、酪)糖基化.形成二硫键:

-S—S-.水解切除肽段:切除多余氨基酸和肽段高级结构的修饰加工

亚基聚合:

多肽链之间相互聚合形成多聚体

辅基连接:

结合蛋白的非氨基酸部分加入第49