生物信息傳遞下

1、蛋白翻譯通論蛋白翻譯通論n一一.合成過程合成過程n1. 翻譯的起始翻譯的起始-2. 肽鏈的延伸肽鏈的延伸-3. 肽鏈的終止及釋放肽鏈的終止及釋放n二二. 蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系n 1、mRNA; 2、核糖體、核糖體; 3、氨基酸、氨基酸; 4、 tRNA; 5、氨基酰、氨基酰-tRNA 合成酶合成酶; 6.起始因子、延長因子和終止因子起始因子、延長因子和終止因子n三三.氨基酸的活化與搬運氨基酸的活化與搬運n AA-tRNAn四四. 蛋白質(zhì)前體的加工蛋白質(zhì)前體的加工, 折疊折疊n五五. 蛋白的定向轉(zhuǎn)運蛋白的定向轉(zhuǎn)運n六六. 蛋白的降解蛋白的降解第2頁/共27頁密碼子的特點密碼子的特

2、點n遺傳密碼遺傳密碼：三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼n遺傳密碼的特點：遺傳密碼的特點：n連續(xù)性連續(xù)性n有起始密碼有起始密碼(AUG, (AUG, (原核中也用原核中也用GUG)GUG)和終止密碼和終止密碼(UAA,UAG,UGA)(UAA,UAG,UGA)n簡并性簡并性n擺動性擺動性n通用性通用性n偏好性偏好性第3頁/共27頁三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼（triplet code)mRNA5AUCGACCUGAGC3420 ()42=1620 ()43=6420 ()mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5UUUUUUUUUUUU3多肽多肽NPhe-Phe-Phe-Ph

3、eC第4頁/共27頁 tRNA反密碼子堿基反密碼子堿基IUG mRNA密碼子堿基密碼子堿基A,C,UA,GC ,U密碼子與反密碼子配對的擺動現(xiàn)象密碼子與反密碼子配對的擺動現(xiàn)象1. 密碼子的第三位密碼子的第三位 / 反密碼子的第一位反密碼子的第一位;2. G = U;3. G X I;4. I 只出現(xiàn)在反密碼子上只出現(xiàn)在反密碼子上;5. 書寫規(guī)則書寫規(guī)則 53第5頁/共27頁n密碼子: GCA, AUG, CGUn反密碼子: GCA, AUG, CGU , I AC第6頁/共27頁核糖體A位A位P位P位大亞基大亞基小亞基小亞基mRNAmRNA 原核原核 真核真核小亞基小亞基 30s 40s大亞基

4、大亞基 50s 60s-合計合計: 70s 80s第7頁/共27頁tRNA：接合器n一種一種tRNA只能與一種氨基酸結(jié)合，一種氨基酸可與幾種只能與一種氨基酸結(jié)合，一種氨基酸可與幾種tRNA結(jié)合。結(jié)合。(tRNA數(shù)目數(shù)目20)n結(jié)合位點為：結(jié)合位點為：3端端CCA-OH。nAla-tRNAala;n起始起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物）原核生物） Met-tRNAimet 起始起始tRNA (真核生物）真核生物）n met-tRNAemet;攜帶延長中的肽鏈上的蛋氨酸攜帶延長中的肽鏈上的蛋氨酸(真核生物）真核生物）第8頁/共27頁tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu) 和三級結(jié)構(gòu)和三

5、級結(jié)構(gòu)三葉草型三葉草型倒倒 L 型型第9頁/共27頁氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶n既能識別特定的氨基酸，又能識別轉(zhuǎn)運該氨基酸的tRNA。n氨酰tRNA合成酶的專一性很高，共有20種，每一種只用于單一種氨基酸與相應(yīng)tRNA的結(jié)合 (氨基酸專一, tRNA有多個).n氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPin氨基酰-tRNA合成酶可發(fā)揮較對功能，使誤載的氨基酰-tRNA從tRNA上釋下，保證遺傳信息翻譯的準(zhǔn)確性。第10頁/共27頁n1. tRNA裝載裝載 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸連接到tRNA 3端的腺

6、苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA)n2. 核糖體解離核糖體解離n翻譯起始復(fù)合物首先是在核糖體小亞基上組裝起來n每一次翻譯后，核糖體的大小亞基必須解離，以讓新的翻譯起始復(fù)合物形成n核糖體解離需要起始因子（initiation factors，IF）的協(xié)助原核生物的蛋白翻譯原核生物的蛋白翻譯第11頁/共27頁n3. mRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合: AUG上游上游813個堿基處存在個堿基處存在SD序列能與小亞基中序列能與小亞基中16S rRNA 3端序列互補(bǔ)端序列互補(bǔ)。n4、fmet-tRNA的結(jié)合的結(jié)合： fMet-tRNA進(jìn)入小亞基的P位, 反密碼子與mRNA起始密碼子配對;

7、n5、大亞基結(jié)合、大亞基結(jié)合第12頁/共27頁n6. 延伸延伸Step 1：進(jìn)位 (注冊) (1) 一個新的氨酰tRNA結(jié)合到核糖體的A位 (2) 校對（proofreading）:如錯誤的氨酰 tRNA進(jìn)入了A位 （反密碼子與密碼子不能很好配對），可進(jìn)行校正. Step 2：轉(zhuǎn)肽 大亞基的23S rRNA, 肽基轉(zhuǎn)移酶, 形成肽鍵Step 3：移位nmRNA與肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移動1個密碼子的距離，使肽基tRNA進(jìn)入P位，而原在P位的tRNA離開核糖體第13頁/共27頁n7. 終止終止(1) 翻譯到達(dá)終止密碼子終止密碼子后，釋放因子及GTP結(jié)合到核糖體的相應(yīng)位點，促使

8、肽鏈與tRNA的連結(jié)斷開(2) 接著釋放因子和tRNA從核糖體解離(3) 最后，核糖體與mRNA解離，核糖體大小亞基解離第14頁/共27頁第15頁/共27頁多聚核糖體（polyribosome)n在一條mRNA鏈上常結(jié)合有多個核糖體，呈串珠狀排列，同時進(jìn)行多肽鏈的合成。n每個獨立的核糖體都能合成一條完整的多肽鏈，因此從同一模板上同時能合成多條多肽鏈?？商岣適RNA的利用率和蛋白質(zhì)生物合成的速度。第16頁/共27頁第17頁/共27頁nIF-2、EF-Tu、EF-G、RF3等因子都需要與GTP結(jié)合，并通過GTP水解而發(fā)揮作用n它們是G蛋白（G proteins），具有內(nèi)在的GTPase活性GTPa

9、se與翻譯第18頁/共27頁Generalized G protein cycle 腺苷酸交換蛋白GTAase激活蛋白第19頁/共27頁真核生物蛋白質(zhì)合成的特點真核生物蛋白質(zhì)合成的特點n起始階段（1）在核內(nèi)合成mRNA前體，加工并與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白顆粒，轉(zhuǎn)入胞漿。起始時其二級結(jié)構(gòu)需要松解，并放出多余的蛋白質(zhì)。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始復(fù)合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）沒有SD序列。5cap 和3 ployA參與形成翻譯起始復(fù)合物.第20頁/共27頁起始密碼子的尋找-掃描模型模型n掃描（scanning）n找到起始密碼子后，再加上核糖體大亞基，就可開始

10、翻譯第21頁/共27頁n第一個AUG不一定是起始密碼n與在其周圍，往往有共同序列Kozak 序列CCRCCAUGG (R,嘌呤=G/A)n還與高級結(jié)構(gòu)有關(guān)第22頁/共27頁（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫鍵的形成二硫鍵的形成（3）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等（4）多聚蛋白前體的切割）多聚蛋白前體的切割, 切除新生肽鏈中非功能片段切除新生肽鏈中非功能片段, 信號肽的處理信號肽的處理.（5）蛋白質(zhì)剪接：除去蛋白質(zhì)內(nèi)含子（）蛋白質(zhì)剪接：除去蛋白質(zhì)內(nèi)含子（intein） (6) 新生肽鏈的折疊 (

11、7) 亞單位聚合肽鏈的翻譯后加工第23頁/共27頁新生肽鏈的折疊n折疊酶(foldase)或分子伴侶(molecular chaperone)分子伴侶:是一個結(jié)構(gòu)上互不相同的蛋白質(zhì)家族,可識別肽鏈的非天然構(gòu)象,促進(jìn)蛋白質(zhì)正確折疊。如熱休克蛋白（heat shock protein,HSP)70與60。第24頁/共27頁蛋白的定向轉(zhuǎn)運機(jī)制n1.信號肽假說n(1)分泌蛋白 翻譯-轉(zhuǎn)運同步機(jī)制n(2)細(xì)胞器(葉綠體, 線粒體等) 翻譯后轉(zhuǎn)運機(jī)制n(3)膜蛋白(ER等) 兩者兼有n(4)核定位 翻譯后轉(zhuǎn)運機(jī)制n2. 信號肽, 導(dǎo)肽, 核定位信號的特點第25頁/共27頁蛋白質(zhì)的降解n細(xì)菌細(xì)菌: Lon蛋

12、白酶蛋白酶n真核真核: 泛素泛素(ubiquitin) 降解降解 (1) 泛素, 76氨基酸; (2) 成熟蛋白N端第一個氨基酸嚴(yán)重影響蛋白的壽 命.(精氨酸,賴氨酸最不穩(wěn)定, 2-3min) (3) 需要E1, E2, E3三個降解因子參與和ATP. (4) 泛素標(biāo)記后, 運送到蛋白降解體系降解.第26頁/共27頁第27頁/共27頁tRNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu) 和三級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)三葉草型三葉草型倒倒 L 型型第9頁/共27頁n1. tRNA裝載裝載 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸連接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA

13、(fmet-tRNA)n2. 核糖體解離核糖體解離n翻譯起始復(fù)合物首先是在核糖體小亞基上組裝起來n每一次翻譯后，核糖體的大小亞基必須解離，以讓新的翻譯起始復(fù)合物形成n核糖體解離需要起始因子（initiation factors，IF）的協(xié)助原核生物的蛋白翻譯原核生物的蛋白翻譯第11頁/共27頁n6. 延伸延伸Step 1：進(jìn)位 (注冊) (1) 一個新的氨酰tRNA結(jié)合到核糖體的A位 (2) 校對（proofreading）:如錯誤的氨酰 tRNA進(jìn)入了A位 （反密碼子與密碼子不能很好配對），可進(jìn)行校正. Step 2：轉(zhuǎn)肽 大亞基的23S rRNA, 肽基轉(zhuǎn)移酶, 形成肽鍵Step 3：移位

14、nmRNA與肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移動1個密碼子的距離，使肽基tRNA進(jìn)入P位，而原在P位的tRNA離開核糖體第13頁/共27頁真核生物蛋白質(zhì)合成的特點真核生物蛋白質(zhì)合成的特點n起始階段（1）在核內(nèi)合成mRNA前體，加工并與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白顆粒，轉(zhuǎn)入胞漿。起始時其二級結(jié)構(gòu)需要松解，并放出多余的蛋白質(zhì)。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始復(fù)合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）沒有SD序列。5cap 和3 ployA參與形成翻譯起始復(fù)合物.第20頁/共27頁（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫鍵的形成二硫鍵的形成（3）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等（4）多聚蛋白前體的切割）多聚蛋白前體的切割, 切除新生肽鏈中非功能片段切除新生肽