第十五章蛋白质的生物合成生物化学课件

第十五章蛋白质的生物合成(翻译)ProteinBiosynthesis(Translation)ThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofBUCM

蛋白质的生物合成过程就是将mRNA分子中由碱基序列组成的遗传信息，通过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因而称为翻译（translation)。

第一节蛋白质合成体系ProteinBiosynthesisSystem

参与蛋白质生物合成的物质包括：

20种氨基酸作为原料酶及蛋白因子，如IF、eIF等

ATP、GTP、无机离子

三种RNAmRNArRNAtRNA

1961年，Nirenberg证明了mRNA的模板作用。

一、翻译模板mRNA及遗传密码

细菌＋矾土颗粒轻轻研磨细菌液离心，去除细胞壁和膜提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖体、酶、离子）DNA水解酶，20种氨基酸等蛋白质

DNase蛋白质合成量时间

mRNA是遗传信息的携带者遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子（cistron）。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子（polycistron）。真核生物一个mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子（singlecistron）。

mRNA结构简图mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码（tripletcodon）。ORF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，各个三联体密码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。

保温蛋白质合成停止polyU，ATP，GTP，氨基酸多聚苯丙氨酸（UUU是Phe的密码子）同样方法证明了CCC是Pro的密码子，AAA是Lys的密码子。提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖体、酶、离子）遗传密码的破译遗传密码表密码子的第一个字母密码子的第二个字母1.连续棒性（co狡mm辆al牺es城s）遗传墓密码他的特扰点编码立蛋白箭质氨颈基酸丛序列令的各菠个三枝联体益密码扇连续醒阅读剂，密烛码间塔既无廉间隔泡也无徒重叠槽。重叠念密码非重拢叠连续独的密码不连仰续的埋密码基因军损伤践引起mR乏NA阅读驴框架鱼内的死碱基澡发生羽插入亲或缺东失，劣可能录导致锯框移康突变(f送ra汤me舍sh队if抹t仍mu柏ta忌ti愤on重)。由于屋对mR张NA外显蛾子的塞加工絮，造纤成mR岛NA与其DN候A模板趣序列播之间妙不匹毙配，浴使同锅一mR缓NA前体片翻译席出序辆列、植功能答不同创的蛋容白质截。这等种基犹因表鬼达的格调节潮方式驰称为mR宵NA编辑肺（mR识NA肌e黄di瓣ti塔ng悉)。mR朴NA编辑2.简并饼性（de糟ge料ne脉ra执cy）遗传偏密码勿中，恋除色添氨酸戚和甲秧硫氨屯酸仅疾有一庄个密菜码子弊外，绿其余裁氨基集酸有2~贼4个或缸多至6个密仇码子翠为之悬编码涛。遗传缎密码月的简饥并性密码聚子简童并性厉的生迹物学伙意义凤：减材少有梯害突拘变。遗传骆密码面的特纠异性爱主要扮取决坝于前乘两位岗碱基也。GC拥UAC与UGC般CAC山CGC邪AAC谢AGC呆GAC歇GAl架aTh绞r3.通用组性（un务iv稠er梳sa络l）蛋白土质生登物合剥成的遥整套列密码部，从士原核徒生物度到人忠类都叹通用偶。有少司数例锤外，粥如动遥物细拐胞的俭线粒垂体、哪植物卧细胞滤的叶痒绿体赏。密码易的通练用性性进一们步证煤明各蜘种生稳物进级化自柴同一位祖先饱。4.摆动证性（wo共bb拢le）tR窝NA上反哀密码爹子的第1位碱基姥与mR很NA密码谷子的第3位碱基踩配对采时，杰可以拖在一叨定范壤围内紧变动腊，即慌并不顷严格樱遵循仗碱基浅配对泛规律剧，这遭一现围象称乔为摆动取性。摆动庸配对U二、永核蛋茫白体胃是多比肽链躲合成砖的装旧置核蛋盲白体事的组联成核蛋白体原核生物真核生物蛋白质S值rRNA蛋白质S值rRNA小亚基21种30S16S33种40S18S大亚基34种50S23S5S49种60S28S5.8S5S核蛋白体70S80S原核持生物闷核蛋泄白体具结构瞎模式30牛S小亚测基：陪有mR氧NA结合纵位点50文S大亚绿基：E位：跌排出裳位（Ex犁it李s怒it宫e）转肽厌酶活育性大小袖亚基惜共同觉组成安：A位：井氨基博酰位(a鉴mi吼no川ac梦yl戒s略it粥e)P位：行肽酰猜位(p脱ep蚕ti罢dy坐l转si澡te黄)三、tR辨NA与氨顺基酸沾的活线化反密汉码环氨基家酸臂tR旧NA在翻耻译过忆程中起接合垂体（ad幅ap弟to嚼r）作用叠，又祖是氨基乏酸的兰运载在体。氨基践酸+tR徒NA氨基躲酰-tR倘NAAT监PAM春P＋PP角i氨基轮酰-t星RN罗A合成网酶（一倒）氨史基酰-t票RN汤A合成帆酶(a桃mi们no战ac稠yl疲-t缩慧RN饰A浆sy臭nt荐he煮ta鲁se布)氨基话酸的仆活化第一惕步反煮应氨基励酸＋AT疼P＋E—→氨基瓣酰-A尚MP窜-E＋AM披P＋PP缺i第二踩步反衫应氨基赛酰-A苍MP地-E＋tR凑NA↓氨基品酰-t岛RN厘A＋AM什P＋E氨基搅酰-t城RN喘A合成玩酶对管氨基逗酸和tR句NA都有裤高度贷特异花性。氨基称酰-t孕RN塔A合成桨酶具环有校威正活垂性(p滋ro绢of第-r发ea卡di织ng怒a阔ct枪iv庄it捕y)。氨基馅酰-t成RN腥A的表坚示方裳法：Al顺a-tR效NAAl坐aSe狱r-促tR删NASe寄rMe腔t-纠tR遣NAMe禾t氨基猪酸的江活化躬形式亦：氨基妙酰－tR趋NA氨基纯酸的礼活化激部位喝：α－羧叠基氨基扬酸与tR尤NA连接随方式塌：酯键氨基迹酸活盟化耗傅能：2个~P真核蔽生物纤：Me秋t-惩tR乌NAiMe揭t原核狂生物愈：fM询et大-t肌RN宝AifMe码t（二知）起堪始肽秩链合柔成的菠氨基盖酰-t鉴RN太AfM估et拨-t庄RN欢AifM艇et的生戒成：第二啄节蛋白匆质生摔物合吊成过烦程Th件e虎Pr密oc赛es门s省of拴Pr戚ot竭ei转n据Bi改os租yn膝th谨es僚is蛋白昨质合农成中mR固NA模板务的方打向：5′→3′；蛋白愈质的双合成慨方向柱：N端→C端。蛋白滚质合林成过倘程：起始延长终止一、既肽链倚合成杯起始指mR启NA和起封始氨度基酰-t短RN秧A分别差与核革蛋白堤体结头合而轨形成翻译绢起始劈燕复合致物(t欣ra秆ns招la覆ti瓶on掉al壳i枝ni所ti墙at桐io牌n纺co绿mp括le层x)。参与堤起始娃过程醋的蛋判白质牛因子泄称起冻始因帐子（in泡it亮ia系ti典on挎f莫ac欺to遣r，IF）。参与俘起始侧过程荣的蛋醋白质停因子体称起管始因洁子（in娘it免ia懒ti暑on初f秒ac阳to纺r，IF）。尚原核腔生物竟起始腊因子汁有三省种：IF今-1：占拦据A位防旦止结散合其绪他tR枕NA。IF龟-2：促夕进起秆始tR纹NA与小抖亚基橡结合窗。IF光-3：促块进大屈小亚衫基分澡离，持提高P位对珠结合岂起始tR胆NA敏感羊性。（一庄）原徒核生傍物翻押译起蚁始复扣合物县形成核蛋状白体搏大小据亚基锈分离烂；mR浪NA在小恋亚基汉定位蜻结合振；起始携氨基助酰-t职RN尺A的结胳合；核蛋弱白体幕大亚拔基结轨合。IF卷-3IF剃-11.核蛋涛白体蓄大小凯亚基萌分离AUG5'3'IF拜-3IF剃-12.键m滩RN牧A在小丙亚基示定位吓结合S-马D序列许：在原预核生再物mR堡NA起始泥密码AU椒G上游辰，存犬在4~装9个富木含嘌躬呤碱笋的一菊致性睡序列亩，如-A序GG真AG瓶G-，称无为S-种D序列宋。又瓶称为层核蛋率白体蜻结合夸位点柏（ri栽bo算so桨ma蔽l吃bi铜nd盆in脖g跳si愉te，RB宣S)S-影D序列IF据-3IF马-1IF-2GTPAUG5'3'3.起始挖氨基拣酰tR薄NA与小眠亚基再结合IF溜-3IF脏-1IF艘-2GT毛PGD耀PPiAUG5'3'4.核蛋迟白体拴大亚根基结解合IF幼-3IF阳-1AUG5'3'IF-2GTPIF比-2-G号TPGD济PPi起始大过程鹊消耗1个GT踪蝶P。（二能）真卧核生荣物翻绵译起锅始复碎合物暖形成核蛋源白体尾大小腾亚基辉分离则；起始门氨基雀酰-t脱RN顾A结合灭；mR扮NA在核渐蛋白应体小姨亚基贞就位晋；核蛋越白体罚大亚哄基结逗合。起始因子生物功能eIF-2促进起始tRNA与小亚基结合eIF-2B,eIF-3促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结合小亚基eIF-4B促进mRNA扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分，结合mRNA5’帽子eIF-4GeIF-4F复合物成分，结合eIF-4E和PABeIF-5促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基eIF-6促进核蛋白体分离成大小亚基真核厘生物固翻译挠起始嫩因子Met40SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6

①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③真核巧生物贱翻译为起始本复合概物形蜓成过喉程Met-tRNAiMet-elF-2

-GTPMet60S核蛋勇白体脊是80咬S；起始货因子影种类刘多；起始tR哪NA的Me酷t不需笔甲酰鸟化；mR汪NA的5’帽子瓜和3’丑po思ly厅A尾结乡丰构与mR赞NA在核歉蛋白惧体就脱位有耕关；起始tR顷NA先与蚀核蛋臭白体柜小亚顾基结怀合，墨然后浴再结替合mR梯NA真核柳生物宗翻译椒起始赠的特邀点二、泰肽链国的延闯长指按略照mR帮NA密码元序列揪的指汗导，撤依次劳添加倦氨基灵酸从N端向C端延伸狸肽链饮，直钩到合禁成终仿止的渡过程昨。肽链炸的延赶长是渴在核身蛋白踏体上历连续岸性循恢环式些进行图，又用称为帮核蛋辆白体韵循环剖（ri良bo拨so捐ma度l灾cy擦cl臣e)，每格次循咬环增繁加一借个氨拢基酸流，分脉为以擦下三桶步：进位（en患tr每an献ce）成肽（pe双pt壤id要e父bo偷nd虎f猴or跃ma蝇ti避on）转位（tr烟an搭sl心oc沫at忍io爸n）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-2肽链挤合成局的延唇长因功子（一啦）进征位指根润据mR牙NA下一见组遗珠传密乏码指恋导，闸使相塑应氨适基酰-t倡RN采A进入抗核蛋岩白体A位。延长隶因子EF小-T催化敞进位昂（原燃核生源物）TuTsGT华PGD呈PAUG5'3'TuTsGT蛇P（二大）成枯肽是由浑转肽正酶（tr姜an磨sp忠ep喷ti扇da善se）催锅化的夕肽键甘形成揪过程验。（三灿）转呀位延长唉因子EF瓜-G有转距位酶丑（tr取an线sl茅oc外as席e）活维性，贵可结叼合并障水解1分子GT坛P，促港进核渴蛋白兵体向mR榆NA的3’侧移尘动。fM耗etAUG5'3'fM迫etTuGTP进位转位成肽真核于生物愧肽链帅合成奖的延楚长过摩程与如原核巩基本散相似祝，但减有不敏同的寇反应览体系梨和延克长因腔子。另外比，真旅核细仍胞核跳蛋白枝体没想有E位，蒙转位健时卸垫载的tR怖NA直接纳从P位脱雷落。（四出）真赛核生涛物延挠长过垂程三、躲肽链酿合成轰的终测止当mR妖NA上终邀止密丝式码出缩慧现后乌，多造肽链绩合成亲停止井，肽售链从芽肽酰-t蔬RN具A中释推出，mR禁NA、核念蛋白肤体等殿分离竿，这核些过潮程称净为肽开链合揭成终尤止。终止拜相关杜的蛋效白因姥子称口为释钻放因咱子(r纳el导ea亭se黎f赢ac醉to吹r,系R裕F)识别强终止乖密码携，如RF香-1特异撤识别UA填A、UA鱼G；而RF针-2可识嘱别UA屋A、UG罚A。诱导扇转肽占酶改单变为呆酯酶朱活性颈，使践肽链军从核眯蛋白考体上寸释放滔。释放深因子枪的功栋能原核怖生物芹释放芦因子嚷：RF顾-1，RF鹊-2，RF葬-3真核平生物骂释放兼因子旗：eR死F原核糊肽链顷合成污终止辞过程UAG5'3'RFCOO-原核屈生物头蛋白万质合来成的能量誓计算氨基爪酸活字化：2个~P脖AT箭P起始岁：1个GT筒P延长辆：2个GT夏P终止矩：1个GT眨P结论做：每合财成一笔个肽位键至晒少消颤耗4个~P。多聚拾核蛋孕白体（po脏ly责so册me袜)一个mR浮NA分子山可同峡时有绘多个硬核蛋掀白体嫂在进至行同聋一种钉蛋白纪质的供合成冈，这恐种mR够NA和多焰个核幻玉蛋白侨体的茧聚合愧物称荐为多糟聚核津蛋白升体。蛋白站质合蔽成后绳加工号和输茎送Po夕st宫tr权an酿sl孔at再io樱na呆l做P挎ro肌ce且ss职in奸g佛&巾Pr笼ot湿ei智n斩Tr臭an冻sp始or纷ta及ti垄on第沸三怀节主要悟包括从核怎蛋白身体释厅放出摧的新鼠生多吐肽链届不具塞备蛋更白质济生物应活性乳，必汽需经罗过不颠同的音翻译淋后复胆杂加躺工过吗程才疮转变葵为天视然构蝴象的学功能盾蛋白披。多肽崖链折狼叠为垮天然夸的三扔维结捐构肽链旧一级枕结构求的修明饰高级蛾结构骗修饰一、装多肽摘链折但叠为脸天然恋功能评构象驰的蛋惹白质新生暗肽链逐的折脸叠在妥肽链副合成俘中、傻合成搏后进齿行，昨新生有肽链N端在廉核蛋装白体蛋上一辅出现虹，肽独链的杂折叠镰即开卡始。蔽可能腿随着仍序列裳的不跪断延易伸肽跨链逐掩步折塞叠，蛋产生调正确萍的二阴级结串构、榜模体购、结状构域昏到形搅成完宁整的抓空间小构象边。大多称数天普然蛋择白质礼折叠狡都需肆要其次他酶深和蛋胁白质远的辅格助。几种设有促挣进蛋识白折榆叠功烟能的窜大分唇子1.分子排伴侣(m朝ol塔ec插ul迅ar体c刚ha清pe售ro部n)2.蛋白真二硫墙键异骗构酶(p瞧ro局te夹in绣d系is辅ul弦fi召de误i箱so任me筝ra申se幻玉,保PD膏I)3.肽-脯氨榴酰顺鸦反异衬构酶(p骂ep奇ti姜de毯p霉ro攀ly屑l局ci幕s-霞tr持an听s会is篮om辞er粮as多e,士P级PI激)（1）热队休克叮蛋白(h培ea扰t说sh坚oc僚k叨pr晃ot逼ei兼n,搅H恐SP项)HS币P7想0、HS笛P4堡0和Gr巾eE族（2）伴哑侣素(c纳ha洽pe集ro堡ni孩ns润)Gr欲oE村L和Gr叮oE街S家族1.分子扭伴侣分子冬伴侣裕是细卵胞中吊一类斩保守鄙蛋白差质，俯可识个别肽虹链的协非天更然构新象，炎促进雄各功墨能域蹄和整凝体蛋瓜白质欣的正造确折惹叠。热休漂克蛋餐白促者进蛋供白质鞋折叠绪的基复本作妇用：结合杜保护怀待折肚叠多材肽片黄段，条再释临放该探片段灭进行凑折叠衔。形暗成HS司P7刻0和多繁肽片疾段依问次结漫合、曾解离羡的循昨环。HS鞠P4糠0结合掌待折稠叠多朵肽片治段HS瓣P7怕0-陷AT笛P复合灾物HS方P4餐0-白H买SP跳70饥-A旋DP仍-多肽巡寿复合湖物AT案P水解Gr疑pEAT迈PAD姓P复合杠物解暗离，松释出皇多肽扇链片斯段进筋行正芳确折炊叠伴侣释素的崇主要纠作用:为非秀自发齿性折朱叠蛋宪白质够提供饿能折沈叠形沉成天雹然空洗间构绒象的院微环孕境。伴侣哑素系结统促逝进蛋窝白质棍折叠找过程2.蛋白章二硫中键异轨构酶及（PD障I）二硫血键异催构酶稳在内只质网器腔活畏性很宜高，关可在付较大抢区段壳肽链煤中催顶化错途配二股硫键脏断裂坐并形昨成正姿确二携硫键朱连接牧，最孤终使再蛋白拉质形旷成热直力学圾最稳液定的出天然漂构象妄。3.肽-脯氨逐酰顺绒反异啊构酶多肽约链中摔肽酰-脯氨茶酸间信形成嫩的肽纺键有蹈顺反仁两种崭异构笨体，勤空间咱构象衣明显景差别坝。肽酰-脯氨珠酰顺序反异贵构酶瓶可促弦进上肥述顺偿反两奋种异窃构体尾之间所的转宴换。肽酰-脯氨衣酰顺城反异甜构酶认是蛋魔白质叮三维胃构象鸣形成纱的限坑速酶抢，在柜肽链鸦合成祖需形托成顺乳式构核型时谋，可已使多洪肽在良各脯变氨酸贩弯折辨处形音成准曲确折芦叠。二、呈一级井结构主的修摘饰（一剩）肽染链N端的喜修饰（二停）个婚别氨怜基酸咬的修研饰（三钓）多井肽链绒的水刺解修臭饰鸦片笑促黑葛皮质林素原(P逝OM鹅C)的水辜解修底饰NC信号涨肽PM首OCKRKR103肽

(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin三、泳高级韵结构屿的修滨饰（一咳）亚耐基聚神合（二嘉）辅猾基连茄接（三郑）疏局水脂胞链的继共价阻连接蛋白形质合品成后局需要袋经过蝇复杂泥机制幻玉，定培向输册送到职最终织发挥拾生物吗功能巨的细颤胞靶乎部位礼，这介一过听程称套为蛋狠白质裤的靶正向输姨送。蛋白液质的须靶向席输送甩（pr镰ot姜ei威n辨ta些rg更et睡in翻g）四、匪蛋白员质合钱成后竟的靶悦向输污送所有浮靶向广输送秀的蛋堂白质效结构挪中存饶在分铸选信场号，特主要知为N末端芽特异错氨基截酸序丽列，虎可引冈导蛋乡丰白质族转移春到细痛胞的膊适当闪靶部扫位，场这一株序列盼称为马信号麦序列视。•信号要序列(s纹ig嫂na尽l请se舟qu缓en堆ce窗)靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)线粒体蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向介输送昂蛋白惑的信柿号序吹列或呢成分（一涂）分级泌蛋熄白的鞋靶向奔输送真核见细胞芹分泌猪蛋白熔等前趴体合码成后虾靶向疾输送造过程暂首先福要进逝入内故质网盟，再承分别兔被包舌装成嫂分泌胖小泡福而分旁泌出廉细胞谢。信号贴肽(s剧ig锁na许l滥pe殃pt鼠id股e)各种窃新生师分泌搂蛋白挺的N端有赠保守养的氨峡基酸坝序列猴称信舞号肽促。N端侧唇碱性递区疏水跪核心弊区C端加庙工区信号鸟肽的抽一级挣结构信号级肽引宵导真扣核分谅泌蛋踢白进立入内亲质网（二尸）线奏粒体迷蛋白涨的靶昼向输踢送（三墨）细胞勉核蛋禾白的跟靶向强输送蛋白合质生欣物合懂成的刷干扰年和抑潜制Int冷er画fe寄re关nc组e&惧In燥hi鸣bi择ti迁on织o狱f叠Pr腐ot钞ei渣n埋B喝io掀sy说nt马he龟si弊s第踩四陵节蛋白晶质生泪物合悟成是忙很多河天然驰抗生伐素和仁某些会毒素饮的作拒用靶歌