分子生物學(xué)16

1、Aminoacyl-tRNA synthetase activity六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 tRNA識別（tRNA identity） 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 tRNA上的某些結(jié)構(gòu)特征能使它在氨酰tRNA合成酶的催化下，與特定的氨基酸結(jié)合；這些結(jié)構(gòu)特征就是“第二遺傳密碼”（the second genetic code）六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 tRNA識別（tRNA identity） “第二遺傳密碼”常在tRNA的受體莖（acceptor

2、stem）上，但在其他區(qū)域的也有不少 “第二遺傳密碼”較復(fù)雜，且是非簡并的，但專一性同樣很強(qiáng)Identity elements in various tRNA molecules丙氨酸t(yī)RNA苯丙氨酸t(yī)RNA甲酰甲硫氨酸t(yī)RNA絲氨酸t(yī)RNA六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 核糖體解離（dissociation of ribosomes） 翻譯起始復(fù)合物首先是在核糖體小亞基上組裝起來 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 核糖體解離需要起始因子（initiation factors，IF）的協(xié)助Summary of prokary

3、otic translation initiationIF-1促進(jìn)核糖體大小亞基的解離；IF-3則通過與小亞基結(jié)合，阻止其與大亞基重新結(jié)合六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 30S起始復(fù)合物的形成 由核糖體小亞基（30S）、mRNA、氨酰tRNA及起始因子等構(gòu)成Summary of prokaryotic translation initiation六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 起始tRNA 攜帶甲酰甲硫氨酸的tRNA（tRNA ），識別密碼子AUG、GUG和UUG tRNA 與攜帶甲硫氨酸到蛋白質(zhì)鏈內(nèi)部的tRNA（tRNA

4、 ）稍有不同，后者只識別AUGMetfMetfMetm六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 mRNA與核糖體小亞基的結(jié)合 在起始密碼子的上游（數(shù)個核苷酸），有一共同序列AGGAGGU，與16S rRNA 3端的序列（3 HO-AUUCCUCCAC 5）互補(bǔ)配對，是核糖體的結(jié)合位點；這一序列又稱SD序列（Shine-Dalgarno sequence） mRNA與核糖體小亞基的結(jié)合還需要有起始因子的協(xié)助：IF-3最重要，IF-1和IF-2也起一定的作用六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNA ）與3

5、0S起始復(fù)合物的結(jié)合 主要由IF-2負(fù)責(zé)，IF-1和IF-3輔助，此外還需要GTP（GTP的作用是使IF-2能順利地結(jié)合到核糖體小亞基上）Metf六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 70S起始復(fù)合物的形成 30S起始復(fù)合物加上核糖體大亞基（50S），就形成70S起始復(fù)合物 在這一過程中，IF-1和IF-3先從復(fù)合物中解離，接著IF-2解離，同時GTP水解成GDP和磷酸（促進(jìn)IF-2解離） IF-2的解離是形成具活性的70S復(fù)合物所必需的Summary of prokaryotic translation initiation六、翻譯1. 起始（initiatio

6、n）（2）真核生物的翻譯起始 與原核生物的翻譯起始的差異 起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸；起始tRNA則為tRNA 真核mRNA不含SD序列，但有5帽子，有助于起始復(fù)合體的形成 通過掃描尋找起始密碼子Meti六、翻譯1. 起始（initiation）（2）真核生物的翻譯起始 掃描（scanning） 核糖體小亞基（真核生物為40S）與起始因子、起始tRNA及其攜帶的氨基酸（甲硫氨酰tRNA，Met-tRNA ）、GTP一道，通過識別mRNA 5端的帽子（7-甲基鳥苷），結(jié)合到mRNA的5端，然后從5 3掃描，尋找起始密碼子 找到起始密碼子后，再加上核糖體大亞基，就可開始翻譯MetiA

7、 simplified version of the scanning model for translation initiation六、翻譯1. 起始（initiation）（2）真核生物的翻譯起始 掃描（scanning） 在大多數(shù)情況下，掃描遇到的第一個AUG就是翻譯的起始位點；在其周圍，往往有共同序列CCRCCAUGG六、翻譯1. 起始（initiation）（2）真核生物的翻譯起始 掃描（scanning） 在5 10%的情況下，第一個AUG并不是起始位點，因為其周圍的序列不太合適；在這種情況下，掃描繼續(xù)進(jìn)行，直到找到合適的起始位點 有時，第一個或上游的AUG周圍也有作為起始位點的

8、合適序列，可進(jìn)行翻譯起始，但還不是真正的起始位點，因為該AUG后很快就有一終止密碼子；因此翻譯終止后，掃描又繼續(xù)進(jìn)行，直到找到下游的起始位點六、翻譯1. 起始（initiation）（2）真核生物的翻譯起始 mRNA二級結(jié)構(gòu)與翻譯起始的關(guān)系 mRNA 5端附近的二級結(jié)構(gòu)對翻譯起始既可有正效應(yīng)，也可有負(fù)效應(yīng) 緊接AUG后（AUG后12 15 nt）的發(fā)夾結(jié)構(gòu)能使核糖體停頓，因而使該AUG更有可能成為起始位點（即使其周圍的序列與起始位點的共同序列相差較大）Effect of secondary structure in an mRNA leader on translation efficienc

9、y六、翻譯1. 起始（initiation）（2）真核生物的翻譯起始 起始因子（eIF：eukaryotic initiation factors） 要比原核生物的復(fù)雜，但也有相應(yīng)的因子 主要的起始因子有6種（類） eIF1、 eIF2、 eIF3、 eIF4、 eIF5、 eIF6Summary of translation initiation in eukaryotesInitiation of protein synthesis in eukaryotes六、翻譯1. 起始（initiation）（3）起始的控制 原核生物的起始控制 mRNA二級結(jié)構(gòu)對翻譯起始的影響 反饋抑制（feed

10、back repression）Potential secondary structure in MS2 phage RNA and its effect on translationTranslational repression of the L11 operon六、翻譯1. 起始（initiation）（3）起始的控制 真核生物的起始控制 最常見的起始控制是對起始因子磷酸化 起始因子的磷酸化在一些情況下對翻譯起始起抑制作用，而在另一些情況下，卻可起到促進(jìn)作用Repression of translation by phosphorylation of eIF2 蛋白激酶HCR（heme-

11、controlled repressor）網(wǎng)織紅細(xì)胞（reticulocyte）六、翻譯2. 延伸（elongation）（1）基本過程 Step 1：一個新的氨酰tRNA結(jié)合到核糖體的A位 Step 2：形成肽鍵 Step 3：移位Elongation in translation六、翻譯2. 延伸（elongation）（2）氨酰tRNA結(jié)合到核糖體的A位（step 1） 需延伸因子（elongation factor）EF-Tu及GTP，另還需EF-Ts 在真核生物中由eEF1 和eEF1分別起到EF-Tu和EF-Ts的作用Model of binding aminoacyl-tRNA

12、to the ribosome A siteP A六、翻譯2. 延伸（elongation）（2）氨酰tRNA結(jié)合到核糖體的A位（step 1） 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Probable mechanism of incorporation of amino acids into proteinRib：ribosomeTC：ternary complex (EF-Tu, GTP, aa-tRNA)六、翻譯2. 延伸（elongation）（3）肽鍵的形成（step 2） 通過肽基轉(zhuǎn)移酶（peptidyl tra

13、nsferase），把P位的肽鏈（或起始氨基酸）與A位的氨酰tRNA中的氨基酸以肽鍵連結(jié)起來 肽基轉(zhuǎn)移酶是核糖體的組成部分，且存于核糖體大亞基中六、翻譯2. 延伸（elongation）（3）肽鍵的形成（step 2） 肽基轉(zhuǎn)移酶 核糖體大亞基中的23S（真核生物中為28S）rRNA在催化肽鍵形成中起主要作用，具肽基轉(zhuǎn)移酶活性Effect of protein-removing reagents on peptidyl transferase activities of E. coli and Thermus aquaticus ribosomesSensitivities of Thermu

14、s aquaticus fragment reaction to peptidyl transferase inhibitors and RNase六、翻譯2. 延伸（elongation）（4）移位（translocation, step 3） mRNA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 移位需EF-G及GTP 在真核生物中由eEF2起到EF-G的作用Dependence of translocation on EF-G and GTP六、翻譯3. 終止（termination）（1）終止密碼子及終止抑制

15、終止密碼子（termination codon） UAG：琥珀密碼子（amber codon） UAA：赭石密碼子（ochre codon） UGA：乳白密碼子（opal codon）六、翻譯3. 終止（termination）（1）終止密碼子及終止抑制 過早終止突變 琥珀型突變（amber mutation）：在編碼區(qū)經(jīng)突變產(chǎn)生了琥珀密碼子，使蛋白質(zhì)翻譯過早終止 赭石型突變（ochre mutation） 乳白型突變（opal mutation）六、翻譯3. 終止（termination）（1）終止密碼子及終止抑制 終止密碼子抑制（stop codon suppression） 琥珀型抑制（

16、amber suppression），琥珀型抑制物（amber suppressor） 赭石型抑制（ochre suppression），赭石型抑制物（ochre suppressor） 乳白型抑制（opal suppression），乳白型抑制物（opal suppressor）Mechanism of suppression谷酰胺(amber mutation)酪氨酸六、翻譯3. 終止（termination）（2）釋放因子（release factors，RFs） 翻譯的延伸到達(dá)終止密碼子后，肽鏈合成終止并從核糖體釋放出來 終止過程需要釋放因子 在原核生物中，釋放因子有RF-1、RF-2

17、、RF-3六、翻譯3. 終止（termination）（2）釋放因子（release factors，RFs） RF-1：能識別終止密碼子UAA和UAG RF-2：能識別終止密碼子UAA和UGA RF-3：一種依賴于核糖體的GTPase， RF-3先與GTP結(jié)合，然后能促進(jìn)RF-1和RF-2與核糖體結(jié)合六、翻譯3. 終止（termination）（2）釋放因子（release factors，RFs） 在真核生物中，釋放因子有eRF1和eRF3 eRF1能識別3種終止密碼子 eRF3是一種依賴于核糖體的GTPase，能促進(jìn)eRF1的作用六、翻譯3. 終止（termination）（3）終止的過

18、程 翻譯到達(dá)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，促使肽鏈與tRNA的連結(jié)斷開 接著釋放因子和tRNA從核糖體解離（這一過程需GTP水解） 最后，核糖體與mRNA解離，核糖體大小亞基解離Termination of protein synthesis in E. coliSummary of prokaryotic translation initiationIF-1促進(jìn)核糖體大小亞基的解離；IF-3則通過與小亞基結(jié)合，阻止其與大亞基重新結(jié)合Summary of prokaryotic translation initiationIF-1促進(jìn)核糖體大小亞基的解離；IF-3則通過與小亞基結(jié)合，阻止其與大亞基重新結(jié)合六、翻譯1. 起始（initiation）（1）原核生物的翻譯起始 mRNA與核糖體小亞基的結(jié)合 在起始密碼子的上游（數(shù)個核苷酸），有一共同序列AGGAGGU，與16S rRNA 3端的序列（3 HO-AUUCCUCCAC 5）互補(bǔ)配對，是核糖體的結(jié)合位點；這一序列又稱SD序列（