生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递

生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递

蛋白质的生物合成，就是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。即将mRNA中4种核苷酸的语言解读为蛋白质中20种氨基酸的语言，又称翻译（Translation）生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递ORFS

是指新测DNA序列中，由计算机辨别出的可能的编码区，是从起始密码子到终止密码子的一段连续密码子区域。也有人认为是DNA或RNA中一段意义不明的、连续的、不重叠的编码区，有起始密码子而无终止子。OpenreadingframesORFS

开放阅读框，读码框生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递重叠基因指一个基因的编码区和另一个基因的编码区部分或全部重叠AUGUAAAUGUAA在原核生物中，核糖体基因有第二个起始密码子，不需要从模板上分离即可开始翻译重叠基因。EukaryotestendtomakeuseofalternativeRNAprocessing.Overlappinggenes

重叠基因生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递第一节蛋白质生物合成体系

生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递一、mRNA(messengerRNA)是翻译的直接模板实验1：系统中加入RNase，蛋白质合成立刻终止；实验2：系统中加入DNase，蛋白质合成在30分钟后终止。说明：蛋白质合成是以RNA为模板；而RNA合成又是以DNA为模板的。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递DNARNA前体成熟mRNAmRNA蛋白质转录加工运输翻译细胞核细胞质生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递三联体密码（tripletcode)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′420(×)42=1620(×)43=6420(√)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′mRNA5′AUCGACCUGAGC3′mRNA5‘UUUUUUUUUUUU3‘多肽NPhe-Phe-Phe-PheC生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递密码子与反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子碱基IUCmRNA密码子碱基A,C,UA,GC,G,U生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递二、核糖体（ribosome)—蛋白质生物合成的场所1、有容纳mRNA的通道；2、能结合起始、延长及终止因子等；3、有A位（acceptorsite)和P位(donorsite).4、有转肽酶活性，催化肽键形成；5、大亚基上有延长因子依赖的GTP酶活性，可为转肽提供能量。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递（二）核糖体的结构与功能1、P位点（肽酰基位点）结合肽基-tRNA的位点2、A位点（氨酰基位点）结合氨基酰-tRNA的位点3、转肽酶活性催化肽键的形成4、识别mRNA的位点小亚基上，可容纳2个密码生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递三、tRNA—氨基酸搬运工具和译码员（一）tRNA(transferRNA)的结构三叶草形结构1）含有稀有碱基2）反密码环有三个反密码子3）氨基酸臂有CCA结构

由70-90个核苷酸组成。分子较小，常含有稀有碱基。其自身可以折叠成三叶草形的结构。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递tRNA三维结构生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递一种tRNA只能与一种氨基酸结合，一种氨基酸可与几种tRNA结合。结合位点为：3`端CCA-OH。Ala-tRNAala;met-tRNAemet;携带延长中的肽链上的蛋氨酸fmet-tRNAfmet：起始tRNA(原核生物）Met-tRNAimet生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递（二）氨基酸与tRNA分子的连接

在氨基酰tRNA合成酶催化下，其3‘端氨基酸臂与氨基酸连接，其反密码子与mRNA的密码子互补配对，使特定的氨基酸在多肽链形成过程中准确定位

tRNA结合氨基酸的过程，也称为氨基酸活化。Met+tRNAmet+ATP氨基酰-tRNA合成酶Met-tRNAmet+AMP+PPi生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递四、起始因子（initiationfactor)

参与蛋白质起始复合物的形成。

IF-1：促进IF-2和IF-3的活化。

IF-2：促进fmet-tRNAfmet与30S小亚基结合的作用，并有依赖核糖体的GTP酶活。

IF-3：使30S亚基释放，辅助mRNA与小亚基结合，并阻止大小亚基重新聚合。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递五、延长因子(elongationfactor)EF-Tu:与氨酰-tRNA及GTP结合形成EF-Tu.GTP.AA-tRNA，将氨酰tRNA转入A位。EF-Ts：在GTP供能时，使EF-Tu.GDP转变为EF-Tu.GTP。EF-G：依赖于核糖体的GTPase，使GTP水解，并有移位酶作用。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递六、终止因子(terminationfactor

又称为释放因子(releasefactor,RF)功能是识别mRNA上的终止密码子,终止肽链的合成并释放出肽链。RF-1:识别密码子UAA及UAGRF-2:UAA及UGARF-3:结合GTP,并促进RF-1及RF-2与核糖体的结合。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递七、氨基酰-tRNA合成酶既能识别特定的氨基酸，又能识别转运该氨基酸的tRNA。氨基酸+ATP+tRNA—氨基酰-tRNA+AMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶可发挥较对功能，使误载的氨基酰-tRNA从tRNA上释下，保证遗传信息翻译的准确性。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递氨基酰-tRNA合成酶1）选择催化其特异氨基酸，具有绝对专一性2）选择与氨基酸相应的tRNA，通过酯键相连3）校正活性结果：密码-反密码-氨基酸之间“对号入座”，保证从核酸到蛋白质信息传递的准确性。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递第二节蛋白质生物合成过程（initiation)

一、蛋白质合成的起始1、核糖体大小亚基的解离：IF-3、IF-12、mRNA与小亚基结合。AUG上游8-13个碱基处存在SD序列（Shine-Dalgarnosequence),能与小亚基中16SrRNA3`端序列互补。3、fmet-tRNA的结合：IF-2、GTP、IF-14、大亚基结合：IF-2有GTP酶活，各IF释放。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递二、肽链的延长(elongation)

进位（注册）：先形成EF-Tu.GTP.AA-tRNA复合物转肽肽酰转移酶，不需GTP，位于大亚基，中心含23SrRNA。移位

EF-G，GTP供能。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递三、肽链合成的终止（termination)

RF核糖体转肽酶变为水解酶活性。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递真核生物蛋白质合成的特点起始阶段（1）在核内合成mRNA前体，加工并与多种蛋白质结合成核蛋白颗粒，转入胞浆。起始时其二级结构需要松解，并放出多余的蛋白质。（2）Met-tRNAiMet（3）起始复合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）没有SD序列。帽子结合蛋白结合mRNA上的帽子结构。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递（5）至少9种起始因子。eIF-2：GTP结合蛋白，与GTP结合后携带起始Met-tRNAiMet进入40S小亚基。eIF-4A：ATPase，eIF-4B：解链酶，松解mRNA二级结构eIF-4E：帽结合蛋白（cap-bindingprotein,CBP)eIF-4F:通过eIF-4E与mRNA的5`帽结构结合，eIF-3参与寻找AUG。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递延长、终止阶段延长：仅延长因子不同

eEF-1α相当于EF-TueEF-1β相当于EF-TseEF-2相当于EF-G。终止：仅一种释放因子，可识别3种密码子（UAA、UAG、UGA），并需GTP。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递四、肽链的翻译后加工新生肽链的折叠肽链中氨基酸的共价修饰糖苷共价修饰（covalentmodification)

脂质共价修饰其它共价修饰新生肽链的水解修饰亚单位聚合生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递1、新生肽链的折叠折叠酶(foldase)或分子伴侣(molecularchaperone)

分子伴侣:是一个结构上互不相同的蛋白质家族,可识别肽链的非天然构象,促进蛋白质正确折叠。如热休克蛋白（heatshockprotein,HSP)70与60。生物信息下从mRNA到蛋白质的信息传递2、肽链中氨基酸的共价修饰（1）糖苷共价修饰（covalentmodification)：多肽链的糖苷化与肽链的合成同时进行。（2）脂质共价修饰：脂肪酸与多肽链中的丝、苏氨酸的羟基以酯键结合，影响蛋白质的生物功能。（3）其它共价修饰：羟基化、磷酸化、甲基化、乙酰化等。生物信息下从mRNA到