蛋白质生物合成讲课

关于蛋白质生物合成讲课翻译蛋白质的生物合成模板mRNA氨基酸的运载体tRNA蛋白质合成场所核糖体各种辅因子起始因子延伸因子释放因子核糖体循环因子第2页,共24页，2024年2月25日，星期天一、遗传密码1、遗传密码是三联体2、遗传密码的特点简并性通用性变偶性第3页,共24页，2024年2月25日，星期天tRNA反密码子的第一位碱基IUGACmRNA密码子的第三位碱基U，C，AA，GU，CUG表9-4密码子和反密码子配对的变偶性第4页,共24页，2024年2月25日，星期天第5页,共24页，2024年2月25日，星期天小资料“遗传密码一直被认为存在富余现象，但冗余密码子显然并非完全一样，”加州大学霍华德休斯医学研究所的JonathanWeissman博士说。

许多的生物会明显偏好编码同一个氨基酸的数个密码子中的其中一个，即便是在不管选用哪个密码子其结构都相同的情况下。这就出现一个无法回避的问题：既然富余的密码子作用都是一样的，为什么自然选择会对其中一个有偏好。新的研究完美地回答了这个问题。研究发现DNA密码子包含蛋白质合成速度信息第6页,共24页，2024年2月25日，星期天二、氨酰-tRNA的合成第7页,共24页，2024年2月25日，星期天第8页,共24页，2024年2月25日，星期天蛋白质合成中的质量控制小资料

为了防止潜在的蛋白质错误合成，某些氨基酰-tRNA合成酶具有编校功能去除错误活化的氨基酸或者错误接载的氨基酰化tRNA，通过控制蛋白质的生物合成原料的质量，对蛋白质合成进行质量控制。该实验室已经证明亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)能够通过不依赖-或依赖tRNA转移前编校途径水解误活化的非对应氨基酸，即使误活化的氨基酸转移到tRNA分子上也可以通过转移后编校途径将其水解。LeuRS通过多条编校途径在反应的各个步骤清除错误的反应产物和中间物。第9页,共24页，2024年2月25日，星期天三、蛋白质生物合成过程（一）原核生物肽链合成的起始（1）形成mRNA-30S复合物：IF3-30S-mRNA复合物（2）30S起始复合物与fMe-tRNAfMet结合：

与fMet-tRNAfMet-GTP-IF-2结合（3）形成70S起始复合物第10页,共24页，2024年2月25日，星期天第11页,共24页，2024年2月25日，星期天（二）原核生物肽链的延伸1）进位进位(entrance)指氨酰-tRNA的反密码子与mRNA的密码子在核糖体识别，使氨酰-tRNA进入核糖体的A位。第12页,共24页，2024年2月25日，星期天（2）转肽转肽(transpeptidation)包括转位反应和肽键的形成，这个过程是和延伸因子从核糖体上解离下来同时进行的。第13页,共24页，2024年2月25日，星期天（3）移位移位(translocation)指肽酰-tRNA和mRNA相对于核糖体的移动，这一过程需要移位因子EF-G，并需要GTP水解功能。第14页,共24页，2024年2月25日，星期天（三）原核生物肽链合成的终止第15页,共24页，2024年2月25日，星期天▲真核生物肽链合成的起始第16页,共24页，2024年2月25日，星期天

真核生物的在延伸阶段的反应也是不断地经历进位、转肽和移位的循环，只是由eEF-1代替了原核系统中的EF-Tu和EF-Ts，eEF-2代替了EF-G，转肽酶的活性可能由核糖体蛋白提供。真菌还需要第三种延伸因子eEF-3，该延伸因子的作用是维持翻译的忠实性。

真核生物的肽链终止也需要蛋白因子，只需一种终止因子eRF，此终止因子可识别3种终止密码子，并需要三磷酸鸟苷。在人、爪蟾、酵母等中，eRF有非常类似的肽链结构。▲真核生物肽链的延伸▲真核生物肽链合成的终止第17页,共24页，2024年2月25日，星期天

雷帕霉素(rapamycin)可延长不同的生物寿命的发现，掀起了研究其潜在的分子机制的研究热潮。雷帕霉素复合物1(mTORC1)的哺乳动物靶点可调节细胞生长，并可能通过控制mRNA的翻译调控生物体的衰老。然而，抑制mTORC1和降低蛋白质的合成为何可以延长寿命仍然是一个悬而未决的问题。小资料雷帕霉素可提高蛋白质合成品质第18页,共24页，2024年2月25日，星期天蛋白质前体的加工1、N端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除2、二硫键的形成与重排3、肽链的剪切4、氨基酸侧链的修饰5、肽链的折叠6、亚基的聚合第19页,共24页，2024年2月25日，星期天Anoverviewofproteinsynthesis.第20页,共24页，2024年2月25日，星期天人工合成蛋白质举例

第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰岛素。这由“拆合组”负责，任务是将天然胰岛素的A链和B链上的3个二硫键打开，从而把胰岛素拆分成两条链，随后再把它们重新合成。如果重合成的胰岛素具有生物活性，那就为人工全合成胰岛素指明了一条路径。维格纳奥德曾多次做过这个拆合实验，但没有一次成功。经过不懈的努力，我国科学家小组于1959年突破了这一难题，重新合成出LJ原来活力相同、形状一样的胰岛素，并成功使胰岛素产率达到了5%一10%,到1963年已经提高到50%。牛胰岛素的合成过程第21页,共24页，2024年2月25日，星期天

第二步，天然的两条链合成成功之后，再用一个天然链与一个人工合成的链进行合成，这就是所谓的半合成。最初用人工合成的B链同天然的A链相连接，这种半合成的牛胰岛素在1964年获得成功。第三步，把经过半合成考验的人工合成的A链与B链相连接。终于在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。通过小鼠惊厥实验，证明一