2012翻譯及其調(diào)控.pdf

第四章 翻譯及其調(diào)控 第四章 翻譯及其調(diào)控 mRNA 遺傳信息的攜帶者 蛋白質(zhì) 遺傳信息的攜帶者 蛋白質(zhì) 生命活動的執(zhí)行者生命活動的執(zhí)行者 氨基酸 氨基酸 20字符 字符 A U G C 4字符 字符 1960年 年 Crick預(yù)言了分子轉(zhuǎn)換器的存在預(yù)言了分子轉(zhuǎn)換器的存在 C R H3NH C OO UUUUUCCCGGGA mRNA 三聯(lián)體 密碼子 連接物 氨基酸 氨基酸結(jié)合位 三聯(lián)體 密碼子 連接物 氨基酸 氨基酸結(jié)合位 分子轉(zhuǎn)化器分子轉(zhuǎn)化器 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成 也稱翻譯 也稱翻譯 translation 以 以mRNA為模板 指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程 為模板 指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程 掌握 掌握 1 蛋白質(zhì)合成體系 蛋白質(zhì)合成體系 2 mRNA tRNA rRNA的作用的作用 3 遺傳密碼的特性 遺傳密碼的特性 4 蛋白質(zhì)合成過程及核糖體循環(huán)蛋白質(zhì)合成過程及核糖體循環(huán) 熟悉 熟悉 蛋白質(zhì)分子的折疊與加工 蛋白質(zhì) 的靶向運輸 真核生物兩種主要的蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運機制 信號肽與導(dǎo)肽假說 蛋白質(zhì)分子的折疊與加工 蛋白質(zhì) 的靶向運輸 真核生物兩種主要的蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運機制 信號肽與導(dǎo)肽假說 了解 了解 蛋白質(zhì)合成調(diào)控蛋白質(zhì)合成調(diào)控 學(xué) 習(xí) 要 求學(xué) 習(xí) 要 求 模板 模板 mRNA 原料 原料 20種氨基酸 種氨基酸 amino acid aa 運載體 運載體 tRNA 合成場所 合成場所 核蛋白體 核蛋白體 rRNA 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)因子 蛋白質(zhì)因子 IF EF RF RR 酶 酶 氨基酰氨基酰 tRNA合成酶 轉(zhuǎn)肽酶等合成酶 轉(zhuǎn)肽酶等 能量 能量 GTP ATP 參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì) mRNA 1 tRNA 2 核蛋白體核蛋白體 3 輔助蛋白質(zhì)因子輔助蛋白質(zhì)因子 4 內(nèi)容內(nèi)容 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程 5 一 一 一 一 mRNAmRNAmRNAmRNA與遺傳密碼與遺傳密碼與遺傳密碼與遺傳密碼 遺傳密碼遺傳密碼 genetic code 能能編碼蛋白質(zhì)氨基酸編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的 基因中的 序列的 基因中的核苷酸體系核苷酸體系稱之為遺傳密碼 稱之為遺傳密碼 密碼子密碼子 codon mRNA上每上每3個相鄰個相鄰的的核苷酸核苷酸編碼蛋 白質(zhì)多肽鏈中的 編碼蛋 白質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸一個氨基酸 這三個核苷酸就稱為一個 密碼子或三聯(lián)體密碼 這三個核苷酸就稱為一個 密碼子或三聯(lián)體密碼 triplet codon I mRNA 通用遺傳密碼及相應(yīng)的氨基酸通用遺傳密碼及相應(yīng)的氨基酸 p184 64個遺傳密碼子個遺傳密碼子 61個編碼個編碼aa 1個起始密碼子 個起始密碼子 AUG 3個終止密碼子 個終止密碼子 UAA UAG UGA 無義密 碼子 無義密 碼子 for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis Robert Holley Har Gobind Khorana tRNA與aa 不正確的結(jié)合 氨基酰 tRNA的表示方法 氨基酰 tRNA的表示方法 ala tRNAala tRNAAla Ala arg tRNAarg tRNAarg arg 氨酰 tRNA合成酶 氨酰 tRNA合成酶 二 起始的過程 原核生物 二 起始的過程 原核生物 1 核糖體大小亞基的分離核糖體大小亞基的分離 2 mRNA與核糖體小亞基定位結(jié)合 與核糖體小亞基定位結(jié)合 SD序列識別核糖體小亞基序列識別核糖體小亞基16S rRNA 1 起始起始fMet tRNAifMet就位就位 2 70S起始復(fù)合物的形成起始復(fù)合物的形成 2 起始復(fù)合物的形成起始復(fù)合物的形成 以E coil為例以E coil為例 a 所需材料 a 所需材料 核糖體核糖體30S30S亞基 50S亞基 亞基 50S亞基 帶起始密碼的mRNA 帶起始密碼的mRNA fMet tRNAfMet tRNAiMet iMet 起始因子 IF起始因子 IF1 1 IF IF2 2 IF IF3 3 2個GTP 2個GTP MgMg2 2 b 起始復(fù)合物的形成過程起始復(fù)合物的形成過程 核蛋白體大小亞基分離 核蛋白體大小亞基分離 mRNA與小亞基結(jié)合 起始氨基酰 與小亞基結(jié)合 起始氨基酰 tRNA與小亞基結(jié)合 核蛋白體大亞基結(jié)合 與小亞基結(jié)合 核蛋白體大亞基結(jié)合 IF 3 IF 1 核蛋白體大小亞基分離 核蛋白體大小亞基分離 目 錄目 錄 A U G5 3 IF 3 IF 1 mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合 目 錄目 錄 S D序列 IF 3 IF 1 IF 2GTP 起始氨基酰 起始氨基酰tRNA fMet tRNAimet 結(jié)合到 小亞基 結(jié)合到 小亞基 A U G5 3 目 錄目 錄 IF 3 IF 1 IF 2GTP GDPPi 核蛋白體大亞基結(jié)合 起始復(fù)合物形成 核蛋白體大亞基結(jié)合 起始復(fù)合物形成 A U G5 3 目 錄目 錄 IF 3 IF 1 A U G 5 3 IF 2GTPIF 2 GTP GDP Pi 目 錄目 錄 b 起始復(fù)合物的形成過 程 起始復(fù)合物的形成過 程 核蛋白體大小亞基 分離 核蛋白體大小亞基 分離 mRNA與小亞基結(jié) 合 起始氨基酰 與小亞基結(jié) 合 起始氨基酰 tRNA與 小亞基結(jié)合 核蛋白體大 小亞基 結(jié)合 與 小亞基結(jié)合 核蛋白體大 小亞基 結(jié)合 定義 定義 指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo) 次序添加氨基酸 從 指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo) 次序添加氨基酸 從N端N端向向C端C端延伸肽 鏈 直到合成終止的過程 延伸肽 鏈 直到合成終止的過程 肽鏈合成的延長階段肽鏈合成的延長階段 肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性 循環(huán)式進(jìn)行 又稱為核蛋白體循環(huán) ribosomal cycle 每次循環(huán)增 加一個氨基酸 包括以下三步 肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性 循環(huán)式進(jìn)行 又稱為核蛋白體循環(huán) ribosomal cycle 每次循環(huán)增 加一個氨基酸 包括以下三步 進(jìn) 位 成肽 轉(zhuǎn) 移 位 進(jìn) 位 成肽 轉(zhuǎn) 移 位 核糖體循環(huán) 核糖體循環(huán) ribosomal cycle 延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子 elongation factor EF 延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子 elongation factor EF 原核生物 原核生物 EF T EF Tu EF Ts EF G 真核生物 真核生物 EF 1 EF 2 又稱注冊又稱注冊 registration 1 進(jìn) 位 進(jìn) 位 根據(jù)根據(jù)mRNA下一組mRNA下一組遺 傳密碼指導(dǎo) 使相 應(yīng)氨基酰 tRNA進(jìn)入 核蛋白體 遺 傳密碼指導(dǎo) 使相 應(yīng)氨基酰 tRNA進(jìn)入 核蛋白體A A位位 2 轉(zhuǎn) 肽 轉(zhuǎn) 肽 由由肽?；D(zhuǎn)移酶 transpeptidase 肽酰基轉(zhuǎn)移酶 transpeptidase 催化 的肽鍵形成過程 催化 的肽鍵形成過程 3 移位3 移位 延長因子延長因子EF G有有轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶 translocase 活性 可結(jié) 合并水解 活性 可結(jié) 合并水解GTP 促進(jìn) 促進(jìn)核蛋白體核蛋白體向向mRNA的的3 側(cè)移動側(cè)移動 進(jìn)位 成肽 移位 進(jìn)位 成肽 移位 消耗消耗GTP 肽鏈合成的延長階段肽鏈合成的延長階段 進(jìn)位 注冊 進(jìn)位 注冊 轉(zhuǎn)肽 成肽 轉(zhuǎn)肽 成肽 移位 轉(zhuǎn)位 移位 轉(zhuǎn)位 氨基酰氨基酰 tRNA 根據(jù)遺傳密 碼的指引 進(jìn)入核糖體 的 根據(jù)遺傳密 碼的指引 進(jìn)入核糖體 的A位 位 在在轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶的作用 下 將 的作用 下 將P位點上 的肽?；D(zhuǎn)移到 位點上 的肽酰基轉(zhuǎn)移到 A位點的氨基酰位點的氨基酰 tRNA上 上 在在A位 形成肽鍵 位 形成肽鍵 核蛋白體在核蛋白體在mRNA上 以 上 以5 3 移動三個核 苷酸的距離 將下一 個密碼子置于 移動三個核 苷酸的距離 將下一 個密碼子置于A位點位點 游離的 游離的tRNA離開離開P位 點 位 點 在在A位點上新形 成的肽酰 位點上新形 成的肽酰 tRNA又移 到 又移 到P位點上位點上 當(dāng)當(dāng)mRNA上終止密碼 出現(xiàn)后 多肽鏈合 成停止 肽鏈從肽酰 上終止密碼 出現(xiàn)后 多肽鏈合 成停止 肽鏈從肽酰 tRNA中釋出 中釋出 mRNA 核蛋白體等分離 核蛋白體等分離 3 肽鏈合成的終止肽鏈合成的終止 RFRF 終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 release factor RF 原核生物 原核生物 RF 1 RF 2 RF 3 真核生物 真核生物 eRF 釋放因子 的功能 釋放因子 的功能 識別終止密碼識別終止密碼 RF 1特異識別特異識別UAA UAG RF 2可識別可識別UAA UGA 與終止密碼結(jié)合與終止密碼結(jié)合 改變肽?；D(zhuǎn)移酶活性 改變肽?；D(zhuǎn)移酶活性 轉(zhuǎn)肽酶 變?yōu)樗饷?轉(zhuǎn)肽酶 變?yōu)樗饷?多肽鏈與 多肽鏈與tRNA之間 的酯鍵被水解 多肽鏈釋放 之間 的酯鍵被水解 多肽鏈釋放 都需都需mRNA tRNA 核蛋 白體 都需蛋白質(zhì)因子參 與 原料都是 核蛋 白體 都需蛋白質(zhì)因子參 與 原料都是20種氨基酸種氨基酸 蛋白質(zhì)合成 體系相同 蛋白質(zhì)合成 體系相同 氨基酸合成 肽鏈時都需 要活化 氨基酸合成 肽鏈時都需 要活化 肽鏈都需要 進(jìn)行翻譯 后加工 肽鏈都需要 進(jìn)行翻譯 后加工 合成過程基 本相同 合成過程基 本相同 都包括起始 延長 注 冊 成肽 轉(zhuǎn)位 終 止三階段 都包括起始 延長 注 冊 成肽 轉(zhuǎn)位 終 止三階段 原核生物和真核生物 翻譯過程的異同點 原核生物和真核生物 翻譯過程的異同點 相同點相同點 大小亞基先解離大小亞基先解離 起始氨基酸就位起始氨基酸就位 mRNA的的帽子在 帽結(jié)合因子的幫助下 在小亞基中就位 帽子在 帽結(jié)合因子的幫助下 在小亞基中就位 大小亞基聚合大小亞基聚合 大小亞基先解離 大小亞基先解離 mRNA的的SD序列與小亞 基中的 序列與小亞 基中的16SrRNA的互補序列 結(jié)合 的互補序列 結(jié)合 起始氨基酸就位起始氨基酸就位 大小亞基聚合大小亞基聚合 起始過程起始過程 1種種3種種釋放因子釋放因子 EF 1 EF 2EF T EF G延長因子延長因子 至少至少9種種3種種起始因子起始因子 不需甲酰化不需甲?；杓柞；杓柞；鹗及被崞鹗及被?80S70S核糖體的大小核糖體的大小 真核生物原核生物真核生物原核生物 不同點不同點 與原核生物的與原核生物的與原核生物的與原核生物的小亞基小亞基小亞基小亞基結(jié)合 結(jié)合 結(jié)合 結(jié)合 引起小亞基構(gòu)象改變引起小亞基構(gòu)象改變引起小亞基構(gòu)象改變引起小亞基構(gòu)象改變 導(dǎo)致 導(dǎo)致 導(dǎo)致 導(dǎo)致 讀碼錯誤讀碼錯誤讀碼錯誤讀碼錯誤 與細(xì)胞核糖體與細(xì)胞核糖體與細(xì)胞核糖體與細(xì)胞核糖體50S50S亞基結(jié)合 亞基結(jié)合 亞基結(jié)合 亞基結(jié)合 可逆抑制蛋白質(zhì)合成 氯霉可逆抑制蛋白質(zhì)合成 氯霉可逆抑制蛋白質(zhì)合成 氯霉可逆抑制蛋白質(zhì)合成 氯霉 素抑制肽酰基轉(zhuǎn)移酶活性素抑制肽?；D(zhuǎn)移酶活性素抑制肽酰基轉(zhuǎn)移酶活性素抑制肽?；D(zhuǎn)移酶活性 與與與與30S30S小亞基小亞基小亞基小亞基結(jié)合 阻止氨結(jié)合 阻止氨結(jié)合 阻止氨結(jié)合 阻止氨 基?；；；?tRNAtRNA向向向向30S30S亞基上的亞基上的亞基上的亞基上的 A A位點結(jié)合位點結(jié)合位點結(jié)合位點結(jié)合 蛋白質(zhì)合成與藥物蛋白質(zhì)合成與藥物 氯霉素 林氯霉素 林氯霉素 林氯