第四章 生物信息的传递(下)―从mRNA到蛋白质

第四章生物信息的传递（下）――从mRNA到蛋白质1、遗传密码—三联子2、tRNA3、核糖体4、蛋白质合成的生物学机制5、蛋白质运转机制基本内容:蛋白质生物合成中的三大发现PaulZamecnik核糖体是蛋白质生物合成的场所MahlonHoagland发现转运RNA（tRNA）FrancisCrick(1916-2004)

提出tRNA应接器假说概述★蛋白质翻译是基因表达的第二步★tRNA在翻译过程中起“译员”的作用★参与翻译的RNA除tRNA外，还有rRNA和mRNA★tRNA既是密码子的受体,也是氨基酸的受体★tRNA接受AA要通过氨酰tRNA合成酶及其自身的paracodon的作用才能实现★tRNA通过其自身的anticodon而识别codon★密码子有自身的特性三联体前两个重要通用性摇摆性有一定的使用效率★多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、延伸和终止，并且保证其准确性RNA的种类信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)RNA按功能分：TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面结构图细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸(原料）DNA解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA蛋白质的生物合成步骤翻译的起始肽链的延伸肽链的终止及释放核糖体与mRNA结合并与氨酰-tRNA生成起始复合物由于核糖体沿mRNA5’端向3’端移动，开始了从N端向C端的多肽合成，这是蛋白质合成过程中速度最快的阶段核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成反应翻译的动态过程在合成的各个阶段有许多蛋白质、酶和其他生物大分子参与。参与蛋白质合成的各种组分约占细胞干重的35%。在真核生物中有将近300种生物大分子与蛋白质的生物合成有关。蛋白质合成是一个需能反应，要有各种高能化合物的参与。细胞用来进行合成代谢的总能量的90%消耗在蛋白质合成过程中。核糖体是蛋白质合成的场所。mRNA是蛋白质合成的模板。转移RNA(tRNA)是模板与氨基酸之间的接合体。在真核生物细胞核内合成的mRNA，要运送到细胞质，才能翻译生成蛋白质。所谓翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成速度很高。大肠杆菌只需要5s就能合成一条由100个氨基酸组成的多肽。4.1遗传密码――三联子贮存在DNA上的遗传信息通过mRNA传递为蛋白质。mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸称为密码，也叫三联子密码翻译时从起始密码子AUG开始，沿着mRNA5’→3’的方向连续阅读密码子，直至终止密码子为止，生成一条具有特定序列的多肽链――蛋白质4.1.1三联子密码及其破译三种核苷酸代表一种氨基酸一种核苷酸代表一种氨基酸两种核苷酸代表一种氨基酸4种氨基酸42＝16种43＝64种在模板mRNA中插入或删除一个碱基，会改变该密码子以后全部氨基酸序列。若同时对模板进行插入和删除试验，插入和删除的碱基数一样，后续密码子序列就不会变化，翻译得到的蛋白质序列就保持不变(除了发生突变的那个密码子所代表的氨基酸之外)。如果同时删去3个核苷酸，翻译产生少一个氨基酸的蛋白质，序列不发生变化。T4噬菌体rⅡ位点上两个基因对烟草坏死卫星病毒的研究发现：其外壳蛋白亚基由400个氨基酸组成，而相应的RNA片段长约1200个核苷酸，与假设的密码三联子体系正好相吻合在20世纪60年代，由于体外蛋白质合成体系的建立和核酸人工合成技术的发展，科学家花了几年时间破译了遗传密码，即确定了代表每种氨基酸的具体密码

一、通用的三联体密码DNA遗传信息mRNA蛋白质遗传密码

1、Codon的特征a、概念：mRNA上连续排列的三个NT序列，编码一个AA信息的遗传单位b、具有四大生物系统（病毒、细菌、动植物）的通用性和保守性（Mt除外）C、一个基因序列中，有不重叠性和无标点性遗传密码的破译

归功于三个经典的生物化学实验：体外翻译系统的建立核苷酸结合技术核酸的人工合成体外翻译系统尼伦伯格(.M.W.Nirenberg)ATP、GTP、AA＊体外翻译系统按一定的碱基比例来合成RNA。

碱基比为U:G＝5:1，三联体8种：UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。UUU:UGG＝（5´5´5）:（5´1´1）＝25:1UUU:UUG＝5:1根据这样的推测，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的，这样可以推测出密码子的组成。如氨基酸测定结果：苯丙氨酸（UUU）:半胱氨酸（UGU）＝5:1苯丙氨酸（UUU）:缬氨酸

（GUU）＝5:1

体外翻译系统核苷酸结合技术

实验为20组：

SerC14

、Leu、Lys、Arg………….（20种）

Ser、LeuC14、Lys、Arg………….Ser、Leu、LysC14、Arg………….……分析留在滤膜上的核糖体中的AA—tRNA和其相应的模板

•此方法未能破译全部的codon

（结合效率）Ser-C14….

Leu-C14

….

Lys-C14

….

Gly-C14

….

核苷酸结合技术核苷酸结合技术人工合成核苷酸

（作为模板，加入dNTP,据合成的多肽链的氨基酸组成，破译氨基酸的密码）柯腊拉（H.G.Khorana）（1922～）

表14-1

用二个或三个、四个核苷酸构造重复共聚体来确定密码子重复顺序可组成的三联密码多肽的氨基酸组成(UC)nUCU-CUCSer-Leu(UUC)n(UUC);(UCU);(CUU)polyPhe,polySer,polyLeu(UUAC)n(UUA-CUU-ACU-UAC)Leu-Leu-Thr-Tyr4.1.2遗传密码的性质1.连续性（commaless）遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重叠。

重叠密码非重叠连续的密码不连续的密码基因损伤引起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)。由于对mRNA外显子的加工，造成mRNA与其DNA模板序列之间不匹配，使同一mRNA前体翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑（mRNAediting)。mRNA编辑2.简并性（degeneracy）遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2~4个或多至6个密码子为之编码。遗传密码的简并性

密码子简并性的生物学意义：减少有害突变。

遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。

GCUACUGCCACCGCAACAGCGACG

AlaThr3.通用性（universal）蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。

有少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

4.摆动性（wobble）tRNA上反密码子的第1位碱基与mRNA密码子的第3位碱基配对时，可以在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基配对规律，这一现象称为摆动性。酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密码mRNA密码与反密码的碱基配对摆动配对U

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”为I(次黄嘌呤)时可识别3种密码子为G或U时可以识别2种密码子反密码子第一位为A或C时只能识别1种密码子三中读二一般可分为三种情况：(1)第１,２两个碱基形成６个氢键时，可三中读二。

如ＣＣＸ，ＣＧＸ，ＧＣＸ和ＧＧＸ(3)第１，２两个碱基形成５个氢键时,当第二个碱基为嘧啶时，可三中读二；如ＵＣＸ，ＡＣＸ，ＣＵＸ和ＧＵＸ。

当第二个碱基为嘌呤时则不能三中读二，如ＣＡＸ，

ＧＡＸ，ＵＧＸ和ＡＧX。(2)第1,2两个碱基形成4个氢键时,不可三中读二。如AAX，ＡＵＸ，ＵＡX和ＵＵＸ如果有几个密码子同时编码一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各自独立的tRNA。第一、二位碱基相同的密码子，则共用一种tRNA原核生物中有30～45种tRNA真核细胞中存在50种左右tRNA4.2tRNA

tRNA为每个三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体；为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体（又被称为第二遗传密码）。各种tRNA形成三叶草形的二级结构。三叶草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手臂。4.2.1tRNA

最小的RNA，4S，70~80个base

1、tRNA的高级结构

1964Holly.R.鉴定出tRNAphe的二级结构为三叶草形（77个NT）（1）三叶草结构（4个臂4个环）

a、氨基酸接受臂（aaacceptarm）——受体臂

•tRNA的5’与3’-末端碱基配对形成•3’端永远为不配对的CCA序列•最后的A的3’或2’-OH可以被氨酰化

b、另外是D（DHU环双氢脲嘧啶）环D臂c、含丰富的稀有碱基（约70余种碱基核糖残基）反密码子3’端邻近部位………..反密码子环反密码子臂(anti—codonarm)附加臂（extraarm）TψC环TψC臂

其中附加臂通常是可变的

稀有碱基出现的频率高，对于维持反密码环的稳定性、密码子和反密码子之间的配对很重要TψC环附加环反密码子环DHU环aa接受臂（2）“L”形三级结构---anti-codonarm位于”L”另一端，与结合在核糖体小亚基上的codonofmRNA配对b、“L”结构域的功能---aaacceptarm位于“L”的一端，契合于核糖体的肽基转移酶结合位点PA,以利肽键的形成a、“L”构型的结构力

•二级结构中的碱基堆积力和氢键•二级结构中未配对碱基形成的氢键氢键维持了“L”型的结构---TΨCloop&DHUloop位于“L”两臂的交界处，

利于“L”结构的稳定反密码子臂AA受体臂TΨC臂D臂---“L”结构中碱基堆积力大使其拓扑结构趋于稳定

wobblebase位于“L”结构末端堆积力小自由度大使碱基配对摇摆2、tRNA的种类（2）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）

（1）起始tRNA和延伸tRNA

起始tRNA:

Prok中，携带甲酰甲硫氨酸（fMet）Euk中，携带甲硫氨酸（Met）

延伸tRNA：其他tRNA…..携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA

•不同的反密码子识别AA的同义密码•结构上能被AA–tRNA合成酶识别的共性

(3)校正tRNA

无义抑制－－也会造成对正常终止密码子的通读，产生比野生型长的蛋白质错义抑制tRNA要和正常的tRNA去竞争，因此成功率50％3、副密码子与氨酰基tRNA的合成（1）氨酰基tRNA的合成执行着双重功能

•为肽建的合成提供能量•执行遗传信息的解读（2）AA–tRNA合成酶（AARS）

★需要三种底物AAtRNAATP氨酰基与tRNA的3’端A的2’/3’—OH结合AA–tRNA+AMP+ppiAARS★因此有三个位点

aabindingsitetRNAbindingsiteATPsite

★

反应为AA+tRNA+ATP

★Prok中AARS有20种，对AA专一（同工受体）★Prok和Euk有一定的差别★可分为两类反应机制的差别：

TypeⅠ类酶先将氨酰基转移到

tRNA3’端A的2’-OH然后通过转酯反应转移到3’–OH上TypeⅡ类酶直接将氨酰基转移至3’–OH上两类酶与tRNA反应时－－接近模式不同合成酶与tRNA相互束缚的普通模型提出：蛋白沿L型分子的一侧束缚tRNA（tRNA的两端被束缚）1型与tRNA的D-环结合，识别其受体臂的小沟2型在另一侧结合，识别可变环和受体臂的大沟（3）Paracodon(副密码子)的概念；tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码AARStRNAbindingsiteaabindingsiteParacodonoftRNA装载AminoAcid（R）tRNA中的特定序列与AARS的tRNAbindingsite的特异基团间的分子契合a、

1988.Schimmel和侯雅明G3:U70

是决定tRNA负载

Ala

的特异密码信息b、1991.schummanL.

证明；tRNAmetf的paracodon位于anti-codonc、

paracodon的特征---为同一种AARS所识别的一组同功受体具有相同的副密码子---paracodon是为AARS（特定氨基酸）所识别的若干碱基（并非均为一对核苷酸）---AARS对paracodon的识别与结合是通过氨基酸与碱基之间的连接实现的。属于生物

II型空间密码tRNA

Ala(GGC)tRNAAla(UGC)具有G3：U70

paracodond、按氨基酸序列将AARS分为两类typeI

包括Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyrparacodon大多位于反密码子臂typeIIparacodon大多位于氨基酸接受臂个别还同时在附加臂上有相应碱基4.2.2tRNA的功能转录：DNA→RNA；结构上相似；碱基配对；一对一翻译：mRNA→蛋白质；结构极不相同；复杂功能一：tRNA的解码机制完成翻译AAAA－tRNAmRNA-核糖体复合物AA－tRNA合成酶ATP密码子与反密码子识别配对功能二：tRNA是AA与mRNA的接合体4.3核糖体执行蛋白质合成的功能。由几十种蛋白质和几种核糖体RNA（rRNA)组成的亚细胞颗粒。一个细菌细胞内约有20000个核糖体，真核细胞内可达106个。AA－tRNA进入核糖体和退出核糖体进行新一轮循环核糖体AA－tRNA与mRNA模板和延伸中的肽链相互作用迅速起始或延伸因子作用卸去所载氨基酸tRNA退出核糖体新一轮反应

4.3.1核糖体及rRNA的结构

Euk中大多与细胞骨架和内质网膜结合在一起(游离、多聚)●是翻译进行的场所，含大小亚基●Prok.protein约占细胞的10％，RNA占总RNA的80％，Euk中相对比例小些●细菌中常以多聚核糖体的形式1、核糖体的结构

(2)核糖体的装配

（1）ProkE.coli小亚基16SRNA21种proteinsS1-------S21大亚基23SRNA5SRNA34种proteinsL1----L34

Euk大亚基28SRNA5SRNA5.8SRNA49种proteins小亚基18SRNA33种proteins核糖体蛋白质＋rRNA－－－－－按一定的顺序形成完整的核糖体按一定顺序结合rRNAs是亚基中的骨架蛋白质和rRNA必须形成完整的核糖体结构才能发挥各自的功能除去Mg2+添加Mg2+2、核糖体的活性位点30S小亚基

头部基底部中间有一豁口

50S大亚基

三个突起

头部基底部小亚基大亚基前缘脊背中央隆起背部柄脊背核糖体蛋白大肠杆菌核糖体小亚基由21种r-蛋白组成，用S1……….S21表示，大亚基由36（34）种r-蛋白组成，分别用L1……L36表示，真核生物中，大亚基含有49种r-蛋白，小亚基由33种r-蛋白组成。•根据功能将核糖体上的活性部位分为两类♪翻译区域7个活性位点占2/3

♪逐出位点2个位点（多肽的逐出）占1/3

(1)mRNA结合位点

a、位于30S亚基的头部b、S1（可防止mRNA链内碱基对的形成）（与S18和S21－结合－mRNA、起始tRNA、IF3）核糖体的功能部位c、16SrRNA3’端是mRNA与小亚基初始结合不可缺少的（2）P位点：肽酰－tRNA位点

a、大部分在小亚基内，小部分在大亚基内16SrRNA的3’末端、L2等蛋白b、能够与起始tRNA（fMet--tRNAfMet）相结合，且P位点会影响A位点的活性

（3）A位点：氨酰基tRNA位点

a、主要在大亚基上

b、A位点内mRNA表面只对特定的AA—tRNA分子表现出特异性，且A位点结合aa—tRNA要求在P位点上必须有肽酰tRNA存在

（4）肽基转移酶活性位点

活性中心在大亚基上，位于P位点和A位点的连接处靠近tRNA的接受臂

（5）5srRNA位点（与tRNA进入有关）（6）EF—Tu位点

位于大亚基内，与氨酰基tRNA的结合有关（7）EF—G转位因子结合位点

大亚基靠近小亚基的界面处（8）E位点（包括两个：脱酰基tRNA和多肽的逐出位点）

•E1为脱酰基tRNA离开核糖体提供出口•E1对蛋白质合成的准确性起重要作用•E2为多肽离开核糖体提供出口（占核糖体1／3）延伸因子的结合位点PeptidyltransferaseEF-TusiteE2位点膜fMet--tRNAmetf(Met--tRNAmeti)wayinPsite脱酰基tRNA转移至E位点使A位点出现有利于新的氨酰－tRNA结合的构象（空间结构改变）；当新的氨酰－tRNA与A位点结合后，使E位点结构改变，脱酰基-tRNA脱离E位点4.3.2rRNA5SrRNA细菌5SrRNA含有120或116个核苷酸5SrRNA有两个高度保守的区域其中一个区域含有保守序列CGAAC，这是与tRNA分子TψC环上的GTψCG序列相互作用的部位，是5SrRNA与tRNA相互识别的序列另一个区域含有保守序列GCGCCGAAUGGUAGU，与23SrRNA中的一段序列互补，这是5SrRNA与50S核糖体大亚基相互作用的位点16SrRNA长度在1475-1544个核苷酸之间，含有少量修饰碱基。该分子全部压缩在30S小亚基内3‘端一段ACCUCCUUA的保守序列，与mRNA5’端翻译起始区富含嘌呤的序列互补靠近3'端处还有一段与23SrRNA互补的序列，在30S与50S亚基的结合中起作用23SrRNA包括2904个核苷酸在大肠杆菌23SrRNA第1984～2001核苷酸之间，存在一段能与tRNAMet序列互补的片段，表明核糖体大亚基23SrRNA与tRNAMet的结合有关靠近5'端(143-157位核苷酸之间)有一段12个核苷酸的序列与5SrRNA上第72-83位核苷酸互补，表明在50S大亚基上这两种RNA之间可能存在相互作用。核糖体50S大亚基上约有20种蛋白质能不同程度地与23SrRNA相结合5.8SrRNA长度为160个核苷酸，含修饰碱基。真核生物大亚基特有含有保守序列CGAAC（原核5SrRNA），可能是与tRNA作用的识别序列人类基因组中18S和5.8SrRNA基因的数量大大低于原来的估计18SrRNA酵母18SrRNA由1789个核苷酸组成3'端与大肠杆菌16SrRNA有广泛的同源性其中酵母18SrRNA、大肠杆菌16SrRNA和人线粒体12SrRNA在3’端有50个核苷酸序列相同位于真核生物小亚基内，与原核16SrRNA类似28SrRNA长度约在3890～4500bp左右，具体功能不清综上，rRNA之间以及rRNA与tRNA及mRNA之间存在有机的联系，这种关系是建立在序列互补或同源的基础之上的4.3.3核糖体的功能核糖体存在于每个进行蛋白质合成的细胞中。尽管在不同生物体内其大小有别，但组织结构基本相同，而且执行的功能完全相同。核糖体小亚基功能对模板mRNA进行序列特异性识别提供mRNA的结合位点大肠杆菌中与翻译真实性有关的蛋白质S4及S12也属小亚基核糖体大亚基功能负责携带AA及tRNA肽键的形成AA-tRNA、肽基-tRNA的结合A位、P位、转肽酶中心等在大亚基上核糖体游离大小亚基70S/80S的颗粒翻译起始翻译进程肽链释放核糖体（70S）游离大小亚基70S/80S的颗粒Mg2＋<10-3mol/LMg2＋≈10-2mol/L大肠杆菌体外反应体系4.4蛋白质合成的生物学机制蛋白质是生物活性物质中最重要的大分子组分，生物有机体的遗传学特性要通过蛋白质来得到表达。蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠和加工，现将各阶段的必需成分列于下表。4.4.1氨基酸的活化第一步反应第二步反应AA+tRNAAA-tRNAATP

AMP＋PPi氨酰-tRNA合成酶Mg2+AA-AMP-E＋tRNAAA-tRNA＋AMP＋EAA＋ATP＋

EAA-AMP-E＋AMP＋PPi

第一步反应AA＋ATP＋

E—→AA-AMP-E＋AMP＋PPi

第二步反应AA-AMP-E＋tRNA—→

AA-tRNA＋AMP＋E

TypeⅠ类酶先将氨酰基转移到tRNA3’端A的2’-OH然后通过转酯反应转移到3’–OH上TypeⅡ类酶直接将氨酰基转移至3’–OH上◆高度特异性（活化位点）对氨基酸有极高的专一性对tRNA具有极高专一性反密码子第二套遗传密码系统◆校对作用（水解位点）◆只作用于L-氨基酸tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP氨基酰tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase，aaRS)◆存在于所有的生物体，定位于胞液中◆与特异氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有关IleHCOOH

CH3—CH2—C—CHCH3NH2

ValHCOOH

CH3—C—CH

CH3NH2

Ile-RSInvitro

200X1X∨Val-tRNAIle错误负载机率

1/200

!Invivo

Val:Ile=5:1

但实际测定的错译机率仅为1/12000?!

Val-tRNAIle错误负载机率1/40!!Val:Ile=1:1（异亮氨酸）（缬氨酸）IVBHVal—AMPBHBHaa-tRNAloadingBHVIIle分子构型大于Val

Val进入B位点并进入H位点而被降解Ile进入B位点但不能进入H位点B，结合位点H，水解位点◆AA-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

◆起始肽链合成的AA-tRNA真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAffMet蛋白质合成起始需要：

核糖体大、小亚基起始tRNA几十个蛋白质因子ATP、Mg2+参与翻译的蛋白质因子阶段原核真核功能起始IF1IF2eIF2参与起始复合物的形成IF3eIF3、eIF4CCBPI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延长EF-TueEF1

协助氨酰-tRNA进入核糖体EF-TseEF1

帮助EF-Tu、eEF1

周转EF-GeEF2移位因子终止RF-1eRF释放完整的肽链RF-2因子前加“e”表示真核生物(eukaryotic)原核生物起始复合物形成：30S+mRNA=mRNA30S+fMet-tRNAifMet=mRNA30SfMet-tRNAifMet+50S=mRNA30SfMet-tRNAifMet50S真核生物起始复合物形成：40S+=mRNA40S+Met-tRNAiMet=mRNA40SMet-tRNAiMet+60S=mRNA40SMet-tRNAiMet60SMet-tRNAiMet起始复合物的生成需要：

GTP提供能量Mg2+、NH4+3个起始因子（IF-1、IF-2、IF-3

）与30S小亚基结合松散，用1mol/LNH4Cl可解离4.4.2翻译的起始细菌中翻译的起始需要如下7种成分:①30S小亚基，②模板mRNA，③fMet-tRNAfMet，④3个翻译起始因子(IF-l、IF-2和IF-3)，⑤GTP，⑥50S大亚基，⑦Mg2＋。翻译起始又可被分成3步。核蛋白体大小亚基分离IF-3IF-1核蛋白体大小亚基分离mRNA在小亚基定位结合S-D起始氨基酰tRNA结合到小亚基S-D核蛋白体大亚基结合形成起始复合物IF-2GDPPPiIF-3IF-1真核生物翻译起始复合物形成60S40SeIF-2BeIF-3eIF-6①60S40SeIF-3②Met40SMet40SMet40SMetmRNA③④eIF-5Met-tRNAiMet－eIF-2－GTPATPADP+PieIF4E,eIF4G,eIF4B,eIF4A,PAB各种eIF释放ADP+Pi1、起始tRNA与起始密码子的识别（1）细菌

•tRNAMetf能识别AUG、GUG•tRNAMetf＋Met……….fMet---tRNAf

转甲酰酶•tRNAMetm识别内部的AUG，内部GUG由tRNAValm识别

（2）Euk中tRNAMeti

tRNAMetm

•tRNAfMetf接受臂的两个碱基均为不配对状态（3）线粒体中Met甲酰化（4）tRNAfMetf和tRNAMetm结构上存在差异

•tRNAfMetf.....TψCA，而tRNAMetm…..TψCG

•反密码子的3’端临位tRNAfMetf…AtRNAMetm…烷基化的A起始tRNA的结构G-CG烷基化的A2、起始复合物的生成（1）起始因子及30S亚基与mRNA的结合

♦Prok.的三种起始因子（initiationfactorIF）参与蛋白质合成起始的可溶性蛋白因子－－辅助起始复合物：核糖体、mRNA、aa--tRNA三元复合物

三种IF分别为：IF1IF2IF3IF1---------加强IF2、IF3的酶活IF2---------促使fMet---tRNAMetf选择性的结合在30S亚基上

30S---IF3+mRNA30S+IF3+mRNA（30S复合物）IF3---------促使30S亚基结合于mRNA起始部位，阻止30S亚基与50S亚基的结合，或者说促进70S核糖体的解离a、30S亚基与mRNA的结合

IF3+30S☆IF3－－赋予30S亚基与mRNA结合的能力

（30S亚基没有与mRNA主动结合的能力）

☆SD序列控制起始复合物形成的频率……翻译产物数量☆IF3使30S亚基不能与50S亚基结合（形状…..）☆30S亚基与mRNA的结合SD与16SrRNA的3’端………☆30S复合物中，起始codon正好位于P位点，且只有fMet—tRNAfMetf才能进入

(2)起始tRNA的结合

IF2+fMet---tRNAfIF2---fMet---tRNAf＋30S---IF3---mRNA30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP

GTP

◆IF2与起始tRNA之间作用严格专一很强的GTP酶活性

（3）70S起始复合物的形成

a、IF3游离

30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP

与50S亚基的结合导致（IF3与50S亚基的竞争）b、70S起始复合物形成

50S亚基的结合激活IF2的GTP酶活性，水解GTP并解离下来（IF1）GTP水解释放的能量改变两者的构象IF－－－辅助因子形成30S---mRNA---fMet---tRNA---50S

IF2---fMet---tRNAf结合上来c、Met的甲酰基的除去…..合成到15～30个AA3、Euk蛋白质合成的起始

（1）机制与Prok.基本相同，差异主要是所涉及的因素本身的差异所导致◎去甲酰基酶（细菌、线粒体）◎氨肽酶去除Met甲酰基氨基氨肽酶去甲酰基酶a、核糖体较大b、mRNA是单顺反子c、其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，从而导致起始时识别信号的差异d、Met---tRNAMet不甲酰化e、有较多的起始因子（2）Euk蛋白质合成的起始因子（3）起始机制

对AUG的识别涉及：Euk蛋白质合成起始中的重要参与者：

＊密码子与反密码子的配对＊起始AUG上下文结构特点的作用

Met—tRNAi核糖体AUG上下文特点

eIF–2作用eIF-4F修饰的帽子小亚基连接到修饰的帽子小亚基迁移到连接位点eIF-2MetMetMet4.4.3肽链的延伸

EF—Tu--GTP+AA--tRNA三元复合物起始tRNA不能结合，保证了……..Prok肽链的延伸以氨酰－tRNA进入70S起始复合物的A位为标志（第一个进位过程）

1、后续AA-tRNA与核糖体结合（1）三元复合物生成

EF—Tu+GTP

AA--tRNA·EF—Tu·GTPmRNA内部的AUG不会被起始tRNA读出，肽链中间不会出现甲酰甲硫氨酸

（2）三元复合物进入A位

§要求P位点被起始氨酰tRNA或肽酰－tRNA占据§同时，EF-Tu催化GTP水解，释放EF—Tu—GDP

（3）Ts循环（Tu—Ts循环）

EF—Ts能够使EF—Tu—GDP转变为EF—Tu—GTP因为-----EF—Tu—GDP不能有效地结合氨酰基—tRNA

循环过程：EF—Tu—GDPEF--TsEF—Tu—EF--TsGTP取代EF—Tu--GTP2、肽键生成（转肽反应）（1）肽酰转移酶（peptidyltransferase）

☆位于核糖体大亚基，催化肽键生成☆若干蛋白质、23SrRNA、5SrRNA

（2）形成过程：

把两个氨酰－tRNA定位于调准的位置将处于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移到A位的氨酰基－tRNA的氨基上形成肽键肽链延伸一个AA进位TuTsGTP是指根据mRNA下一组遗传密码指导，使氨基酰－tRNA进入核蛋白体A位fMetGTPTuGDPTsGTPfMetE位fMet转位（成肽）是转肽酶催化的肽键形成的过程E位fMet移位在转位酶的作用下，促进核糖体向mRNA的3‘测移动，使新形成的肽酰tRNA和mRNA相对位移由A位进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA进入E位E位fMetAA3TuGTP移位进位转位移位

（1）需要GTP和延伸因子EF—Ga、过程：EF—G和GTP结合-------核糖体中具有GTP酶活性的蛋白GTP水解

--------A位生成的肽基转移到P位，P位空载的tRNA进入E位

（此过程mRNA移动了一个密码子）3、移位（translocation）

⊙肽键生成后，核糖体沿mRNA向前移动一个密码子的距离

◎延伸的实质：即核糖体沿mRNA移动的实质---tRNA的移动tRNA和mRNA以相同的方向沿核糖体移动b、EF—G和GDP必须释放→→→下一个三元复合物进位c、抗生素甾酸酶素（fusidicacid）实验证实d、核糖体固有的移位性质可被EF—G所催化抗生素甾酸酶素能使核糖体停在移位后的状态（其稳定了EF－G与GDP核糖体的构象）实验表明：EF—G不存在时核糖体也可以发生移位延伸4、两类延伸因子的交替作用使肽键生成和移位有条不紊的进行★EF—G和GTP的结合要求EF—Tu离开核糖体，新的氨酰基－tRNA进入A位要求EF－G离开核糖体★氨酰基—tRNA三元复合物（EF--Tu）进入A位点必须要求P位点被肽酰—tRNA占据而A位点空载

EF—G和GTP结合……..只有在肽键生成后，肽基转移到A位、P位tRNA空载★两种延伸因子交替与核糖体发生相互作用，使肽键生成和移位有条不紊的进行5、Euk肽链的延伸（1）与Prok相似﹡eEF—1取代EF—Tu和EF—Ts﹡eEF—2取代EF—G﹡真菌------eEF—3参与(维持翻译的准确性)（2）eEF—1大多数由α、β、γ、δ四个亚基eEF--1α－－－－与GTP结合﹡酵母中过量表达可导致翻译忠实性的提高、果蝇中可延长其寿命﹡衰老过程中，eEF—1α活性下降因此-------衰老过程中可能伴随着翻译忠实性的下降﹡大量表达还可以提高细胞的生长能力一些影响细胞生长的因素也可以引起细胞内eEF—1α的大量表达，如：癌基因v—fos的诱导（3）有些资料表明：eEF—2并不是延伸所必须，只起到加速的作用6、GTP的作用（1）使各种翻译因子与tRNA或核糖体易于以非共价键结合；水解成GDP和Pi的反应是释放结合因子的信号Prok------IF2、EF—Tu、EF—GEuk------eIF—2、eEF—1、e