分子生物学第6章

合成

第六章蛋白质的生物合成生物信息的传递－从mRNA到蛋白质DNA上的遗传信息通过mRNA翻译成蛋白质多态链氨基酸排列顺序的过程蛋白质的生物合成遗传信息传递和蛋白质合成核糖体mRNAtRNAThetransferofgeneticinformationfromDNAtoRNAtoproteininprokaryotesandeukaryotes蛋白质合成场所模板模板与氨基酸间的结合体第一节遗传密码遗传信息（遗传密码）DNA中的碱基序列核苷酸与多肽链上氨基酸的对应关系Crick’sadaptorhypothesismRNA上决定一个特定氨基酸的三个连续核苷酸密码（三联子密码）一、遗传密码的解读二、遗传密码子的特性1、密码子的通用性特殊性2、密码子的简并性3、密码子的摆动性WobbleComparisonofanoverlappingandanonoverlappinggeneticcode4、密码子的不重叠性5、密码子的阅读方向Pairingrelationshipofcodonandanticodon三、密码子与反密码子的相互识别第二节tRNA一、tRNA的特征受体臂（acceptorarm）TψC臂反密码子臂D臂（dihydrouracilarm）一般76个核苷酸（74-95）具有一定恒定性多余臂（extraarm）稀有碱基丰富70余种2-19个二、tRNA的高级结构氢键维持次级氢键、三级氢键两个双螺旋Aminoacyl-tRNA

synthetases

三级结构与氨酰t-RNA合成酶对t-RNA识别有关Gln-tRNA

synthetasefromE.colitypicalmonomerictypeIsynthetaseAsp-tRNAsynthetasefromyeasttypicaldimerictypeIIsynthetase一类催化氨基酸与t-RNA结合的特异酶识别t-RNA识别氨基酸氨酰tRNA合成酶（aaRS）1、起始tRNA一类特异性识别mRNA起始密码子的tRNA原核生物fMet-tRNA:甲酰甲硫氨酸-tRNAMet-tRNA:甲硫氨酸-tRNA真核生物三、tRNA的种类2、同工tRNA:3、校正tRNA:Sup-tRNA4、转移－信使RNA:tmRNA

或SrrARNA或10SaRNA代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。校正tRNA分为无义突变及错义突变校正。兼具有tRNA分子和mRNA分子双重功能的小分子RNA.第三节rRNA和核糖体一、核糖体的组成核糖体（ribosome）／核蛋白体核糖体核糖核酸和核糖体蛋白质AnIntroductiontoGeneticAnalysis8e二、核糖体的结构形态核糖体包括至少5个活性中心:mRNA结合部位A位结合或接受肽基tRNA的部位P位形成肽键的部位（转肽酶中心）

三、核糖体的自我组装30S大肠杆菌30S小亚基的组装核糖体小亚基模板mRNA的识别翻译真实性的决定起始部位的识别密码子与反密码子的相互作用四、核糖体的功能核糖体大亚基携带氨基酸及tRNA肽键的形成aa-tRNA、肽基的结合A位、P位、转肽酶中心第四节蛋白质生物合成的机制起始（Initiation）延伸（elongation）终止与释放（termination&release）氨基酸的活化（activationofaminoacids）1、与蛋白质合成相关的重要蛋白因子1）起始因子（Initiatorfactor，IF）一类协助形成蛋白质合成起始复合物的蛋白质一、与蛋白质合成相关的重要蛋白因子EcoliIF-1提高IF-2与IF-3的活性GTP存在，使Met-tRNA与30S亚基结合30S亚基结合到mRNA起始位置IF-3αIF-3βIF-2aIF-2b真核生物起始因子（Eucaryoticinitiatorfactor）eIF-2稳定40S起始复合物促使40S起始复合物的形成依赖RNA的ATPase,促使mRNA结合核糖体激活eIF-4A和eIF-4F，促进mRNA结合参与40S起始复合物的形成促进第一个肽键形成识别并结合mRNA的帽子结构帽子识别促进40S与60S亚基结合，释放起始因子与Met-tRNAMet结合有关，需GTPAUG存在下与Met-tRNAMet结合40S亚基促进eIF-2-GDP转变成eIF-2-GTP核糖体解离，结合60S亚基eIF-1eIF-6eIF-5eIF-4FeIF-4EeIF-4DeIF-4CeIF-4BeIF-4AeIF-3eIF-2BeIF-2A2）延伸因子（elongationfactor,EF）一类参与蛋白质合成肽链延长的蛋白质帮助氨酰-tRNA进入核糖体与mRNA结合，使肽酰-tRNA从核糖体的A位向P位移动EcoliEF-TuEF-TsEF-G真核生物eEF-1eEF-2eEF-33）终止因子（terminationfactor,TF）释放因子（releasefactor,RF）EcoliRF-1RF-2RF-3识别UAA、UAG识别UAA、UGA激活RF-1、RF-2真核生物eRF起始（Initiation）延伸（elongation）终止与释放（termination&release）氨基酸的活化二、原核生物蛋白质生物合成机制1、氨基酸的活化Thecarboxylgroup(COO)oftheaminoacidattachestothehydroxylgroupofthe2-or3-carbonatomofthefinalnucleotideatthe3endofthetRNA.

20种以上具有氨基酸专一活性的氨酰-tRNA合成酶能够识别并通过氨基酸的羧基与tRNA3'端腺嘌呤糖基上的OH缩水形成二酯键氨酰tRNA合成酶（aaRS）一类催化氨基酸与t-RNA结合的特异酶氨酰tRNA合成酶识别t-RNA

tRNAAla

氨基酸的活化AnaminoacidbecomesattachedtotheappropriatetRNAinatwo-stepreaction.（1）三元复合物的形成（2）30S起始复合物的形成（3）70S起始复合物的形成2、肽链合成的起始Firstelongationstep:bindingofthesecondaminoacyl-tRNA.1）进位3、新生肽的延伸Secondelongationstep:formationofthefirstpeptidebond.2）肽键形成3）移位后续aa-tRNA与核糖体结合aa-tRNA·EF-Tu·GTP复合物进入A位肽基转移酶核糖体向mRNA3’端移动一个密码子Finalstepoftheelongationcycle：translocation4、肽链合成的终止1）多肽链合成的终止2）多肽链的释放RF-1（UAA、UAG）RF-2（UAA、UGA）肽链的释放，RF-3与核糖体解体有关Couplingoftranscriptionandtranslationinbacteria.

Inprokaryoticcells,transcriptionandtranslationtakeplacesimultaneously.WhilemRNAisbeingtranscribedfromtheDNAtemplateatmRNA’s3end,translationistakingplacesimultaneouslyatmRNA’s5end.原核生物转录与翻译同时进行起始（Initiation）延伸（elongation）终止与释放（termination&release）三、真核生物蛋白质生物合成机制氨基酸的活化1、起始（Initiation）帽子结合蛋白-mRNA-多聚A结合蛋白复合物帽子与多聚A的作用3）80S复合物的形成起始（Initiation）1）预起始复合物的形成2）起始复合物的形成Molecularcellbiology5e(p126)2、延伸（elongation）1）进位2）肽键形成3）移位4、终止与释放（termination&release）四、蛋白质前体（新生肽）的加工

由核糖体释放的新生肽链并不是一个完整的、有生物学功能的蛋白质分子，与RNA一样，必须经过后加工，才具有生物学活性，包括形成高级结构、与其他亚基缔合及其他的共价修饰。

1、N端fMet(原核)或Met(真核)的切除去甲酰化酶水解蛋白质N端的甲酰基2、二硫键的形成proteindisulfideisomerase(PDI)常见被修饰的氨基酸3、特定氨基酸的修饰糖基化糖蛋白asparagine(Asn)＃调节分泌蛋白4、切除出新生肽链中非功能片段蛋白前体的水解组成分泌蛋白5、肽链的折叠与亚基的聚合肽链的折叠～指从多肽氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。

第五节基因表达在翻译水平的调控mRNA稳定性调节3′端非编码区结构影响其稳定性：3′端富含A和U的结构，引起mRNA不稳定蚕蛹羽化成蛾后，需大量蛋白水解酶溶解蚕丝蛋白，mRNA半衰期达100小时，其他仅2.5小时小分子RNA对翻译水平的影响铁结合调节蛋白缺铁有铁翻译起始因子(eIF2)的调控第六节蛋白质生物合成

与蛋白质组学蛋白质组学～是研究基因产物即蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后的加工和蛋白质的相互作用，在蛋白质水平上了解细胞的各项功能、各种生理生化过程及疾病的病理学过程。一、蛋白质组学产生的科学背景生命科学巳实质性跨入了后基因组时代，研究重心已开始从揭示生命的所有遗传信息转移到分子整体水平对功能的研究上。第一个标志：功能基因组学第二个标志：蛋白质组学蛋白质组～指基因组表达的全部蛋白质及其存在方式。蛋白质组学：阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式，其内容包括鉴定蛋白质的表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用等。二、蛋白质组学研究的内容从两方面进行：①技术体系：即蛋白质组样品的制备、组分的分析鉴定以及蛋白质相互作用网络等方面的技术研究；②信息学体系：包括建立蛋白质组数据库、相关软件的开发应用以及生物信息学。蛋白质组研究的基本技术路线蛋白质样品的制备双向电泳图像分析转印至膜上的蛋白凝胶中的蛋白溶液中的蛋白混合肽蛋白质质量N端测序肽序列质谱数据肽指纹图数据搜索新的或已知蛋白蛋白转录后修饰的鉴定基本分析步骤:(一)蛋白质的分离：核心技术：双向聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(2D—PAGE)(二)蛋白质的鉴定：核心技术：质谱分析技术蛋白质双向聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱实验方法完整蛋白质（如凝胶分离或色谱纯化蛋白质）肽混合物质谱测定肽质量（MALDI-MS,ESI-MS)选择肽段裂解PSD-MALDI-MS,ESI-MS/MS)计算方法蛋白质序列数据库（＋核酸序列翻译数据库）肽质量检索未解析碎片离子检索酶切质谱鉴定蛋白质的策略(三)蛋白质组学研究内容蛋白质的表达模式：鉴定蛋白质，建立蛋白质图谱和数据库。蛋白质的功能模式：发现和鉴定特定功能的蛋白质。三、蛋白质组学的研究进展一种：细胞或组织的全部蛋白质～整个蛋白质组；另一种