蛋白質合成及轉運-生科

1、蛋白質合成與轉運蛋白質合成與轉運一、蛋白質的生物合成：一、蛋白質的生物合成： 合成場所：核糖體合成場所：核糖體. . 原料：原料：氨基酸、氨基酸、tRNA tRNA 、mRNA mRNA 、rRNArRNA 其他蛋白因子、其他蛋白因子、ATPATP、GTP.GTP. 粗面內質網粗面內質網（一）蛋白質合成的分子基礎：（一）蛋白質合成的分子基礎：1 1、 mRNA mRNA是蛋白質合成的模板：是蛋白質合成的模板： 含有三聯(lián)密碼子含有三聯(lián)密碼子. . 閱讀方向閱讀方向5 5 3 3. . 有起始密碼起始密碼AUGAUG和終止密碼和終止密碼UAAUAA、UAGUAG、UGA.UGA. 3 3端：真核生

2、物有端：真核生物有PolyAPolyA尾巴尾巴. . 5 5端：決定起始密碼的選擇端：決定起始密碼的選擇. .2 2、tRNAtRNA轉運活化的氨基酸到模板上：轉運活化的氨基酸到模板上： 每種氨基酸都至少有一種每種氨基酸都至少有一種tRNAtRNA負責轉運負責轉運. . 書寫方式：書寫方式：tRNAtRNAPhePhe、 tRNAtRNASerSer 通常一種氨基酸具有幾種通常一種氨基酸具有幾種tRNA.tRNA.tRNAtRNA分子的識別位點包括：分子的識別位點包括： 3 3CCA-OHCCA-OH氨基酸接受位點氨基酸接受位點. . 識別氨酰識別氨酰-tRNA-tRNA合成酶位點合成酶位點.

3、 . 核糖體識別位點核糖體識別位點. . 反密碼子結合位點反密碼子結合位點. .CysCys* *半胱氨酰半胱氨酰tRNA合成酶合成酶tRNAtRNACysCys半胱氨酰半胱氨酰* * - tRNA- tRNACysCys丙氨酰丙氨酰* * - tRNA- tRNACysCysAlaAla插入蛋白中插入蛋白中CysCys的位置的位置結論：結論：形成氨酰形成氨酰tRNAtRNA后的去向由后的去向由tRNAtRNA決定決定. .3 3、核糖體是蛋白質合成的工廠、核糖體是蛋白質合成的工廠. .氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶氨酰氨酰AMPAMP型氨酰型氨酰tRNAtRNA合成酶：催化形成合成酶：

4、催化形成2 2形式的酯形式的酯氨酰基團在氨?；鶊F在2 2 3 3間交換間交換型氨酰型氨酰tRNAtRNA合成酶：催化形成合成酶：催化形成3 3形式的酯形式的酯2 2、特定的、特定的氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶識別：識別： 特定的氨基酸特定的氨基酸. . 與氨基酸對應的特定的與氨基酸對應的特定的tRNA.tRNA.型和型和型酶型酶3 3、氨酰、氨酰tRNAtRNA合成酶的校正功能：合成酶的校正功能： 水解非正確組合的氨基酸和水解非正確組合的氨基酸和tRNA.tRNA. 異亮氨酰異亮氨酰tRNAtRNAIleIle 纈氨酰纈氨酰tRNAtRNAValVal 纈氨酰纈氨酰tRNAtRNAIl

5、eIle則被水解：纈氨酸則被水解：纈氨酸+tRNA+tRNAIleIle4 4、一個特殊的、一個特殊的tRNAtRNA啟動蛋白的合成：啟動蛋白的合成： 所有蛋白質的翻譯都起始于所有蛋白質的翻譯都起始于甲硫氨酸（甲硫氨酸（MetMet）的參與的參與. . tRNA tRNAMetMet：攜帶：攜帶MetMet摻入蛋白內部摻入蛋白內部. . tRNA tRNAi iMet Met ：攜帶起始的：攜帶起始的MetMet摻入摻入. . 由同一種由同一種tRNAtRNA合成酶合成：起始因子識別合成酶合成：起始因子識別tRNAtRNAi iMetMet 延伸因子識別延伸因子識別tRNAtRNAMetMet

6、 原核生物中的第一個蛋氨酸要進行甲?；松镏械牡谝粋€蛋氨酸要進行甲?；?修飾修飾-甲酰甲酰MetMet： fMet - tRNAiMet5 5、翻譯起始于、翻譯起始于mRNAmRNA與核糖體的結合：與核糖體的結合： 真核生物真核生物mRNAmRNA分子的分子的5 5端有核糖體進入部位端有核糖體進入部位: : 帽子結構幫助識別帽子結構幫助識別mRNAmRNA分子與核糖體的結合位點分子與核糖體的結合位點. . 核糖體核糖體沿著沿著 mRNA mRNA分子分子5 5 3 3掃描至起始密碼掃描至起始密碼AUG.AUG. 真核生物最靠近真核生物最靠近5 5端的端的AUGAUG序列通常就是起始密碼序列

7、通常就是起始密碼. . 原核生物原核生物mRNA 5端的端的SD序列序列識別識別16S rRNASDSD序列：在細菌的序列：在細菌的mRNAmRNA的的5 5端起始端起始AUGAUG序列上游序列上游1010個堿基左右的位置，個堿基左右的位置，有一段富含嘌呤堿基的序列，能與細菌的有一段富含嘌呤堿基的序列，能與細菌的16S16S核糖體核糖體RNA3RNA3端的端的7 7個嘧啶個嘧啶堿基互補性識別，這段序列由堿基互補性識別，這段序列由Shine-DalgarnoShine-Dalgarno發(fā)現(xiàn)，稱為發(fā)現(xiàn)，稱為S-DS-D序列序列. .6 6、蛋白因子幫助合成的起始：、蛋白因子幫助合成的起始： 蛋白質

8、合成的起始、延伸和終止的每一個階段，都涉及到一組蛋白質合成的起始、延伸和終止的每一個階段，都涉及到一組不同的蛋白質因子的幫助不同的蛋白質因子的幫助. . 原核生物（大腸桿菌）：原核生物（大腸桿菌）： 三個起始因子三個起始因子（initiation factor）：）：IF1IF1、IF2IF2、IF3IF3 真核生物：更多種的起始因子幫助真核生物：更多種的起始因子幫助. .IF1IF1、IF3IF3與與30S30S小亞基結合：小亞基結合：IF3IF3防止防止30S30S亞基與亞基與50S50S亞基過早結合亞基過早結合. .mRNAmRNA與小亞基結合與小亞基結合 fMetfMettRNAtRN

9、Ai iMetMet進入進入50S50S大亞基的結合大亞基的結合A A：新進來的氨基酸結合位點：新進來的氨基酸結合位點. .P P：肽鏈結合位點：肽鏈結合位點. .E E：出口（大部分在大亞基上）：出口（大部分在大亞基上）. .進位進位7 7、蛋白合成的延伸（、蛋白合成的延伸（elongation）：）：轉肽：肽酰轉移酶（核糖體參與催化）轉肽：肽酰轉移酶（核糖體參與催化）.移位：移位：EF-GEF-G（EF-2EF-2）8 8、翻譯的終止、翻譯的終止（terminate） 沒有識別終止密碼子沒有識別終止密碼子UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA的的tRNA. tRNA. 有核糖體釋放因子的

10、協(xié)助核糖體釋放因子的協(xié)助. .肽酰轉移酶活性變?yōu)轷ッ富钚噪孽＾D移酶活性變?yōu)轷ッ富钚訰F1：UAA/UAGRF2：UGARF3：刺激活性：刺激活性多核糖體多核糖體（polysome）：）：多核糖體與核糖體循環(huán)：多核糖體與核糖體循環(huán)：合成完畢的肽鏈多核糖體3mRNA延伸中的肽鏈5核糖體循環(huán)9 9、蛋白質合成的抑制劑：了解、蛋白質合成的抑制劑：了解. .抗菌素抗菌素（antibiotics）毒素毒素抗代謝物抗代謝物干擾素干擾素（1 1）抗菌素）抗菌素鏈霉素、卡那霉素、新霉素鏈霉素、卡那霉素、新霉素 主要抑制主要抑制G G- -菌蛋白質合成三個階段：菌蛋白質合成三個階段： 起始復合物形成起始復合物形成

11、使氨基酰使氨基酰tRNAtRNA從復合物脫落；從復合物脫落； 肽鏈延伸階段肽鏈延伸階段使氨基酰使氨基酰tRNAtRNA與與mRNAmRNA錯配；錯配； 終止階段終止階段阻礙終止因子與核蛋白體結合，已合成的多阻礙終止因子與核蛋白體結合，已合成的多肽鏈無法釋放，抑制肽鏈無法釋放，抑制70S70S核糖體的解離核糖體的解離. .四環(huán)素（土霉素、金霉素）四環(huán)素（土霉素、金霉素）作用于細菌作用于細菌30S30S小亞基，抑制起始復合物形成；小亞基，抑制起始復合物形成；抑制氨酰抑制氨酰tRNAtRNA進入核糖體進入核糖體A A位，阻滯肽鏈延伸；位，阻滯肽鏈延伸；影響終止因子與核糖體的結合影響終止因子與核糖體的

12、結合四環(huán)素類抗生素對真核細胞核糖體也有抑制四環(huán)素類抗生素對真核細胞核糖體也有抑制. .但不能通過真核生物細胞膜但不能通過真核生物細胞膜. .對對70S70S核糖體的敏感性更高核糖體的敏感性更高. .氯霉素氯霉素廣譜抗生素：廣譜抗生素： 與核糖體與核糖體A A位緊密結合，阻礙氨基酰位緊密結合，阻礙氨基酰tRNAtRNA進入進入 抑制抑制肽酰轉移酶肽酰轉移酶活性，肽鏈延伸受到影響活性，肽鏈延伸受到影響. .50S大亞基蛋白組分 （2 2）毒素：）毒素：白喉霉素：白喉霉素：催化蛋白發(fā)生ADP-核糖基化.共價修飾使共價修飾使EF-2EF-2失活失活一條多肽單鏈，一條多肽單鏈，2 2個二硫鍵，個二硫鍵，

13、2 2個結構域個結構域結構域與細胞表面受體結合結構域與細胞表面受體結合毒素蛋白水解斷裂毒素蛋白水解斷裂二硫鍵還原，產生二硫鍵還原，產生A A、B B兩片段：兩片段：B B協(xié)助協(xié)助A A通過細胞膜，通過細胞膜，A A為蛋白修飾酶為蛋白修飾酶（3 3）抗代謝物：）抗代謝物： 結構與天然代謝物相似結構與天然代謝物相似. . 競爭性抑制代謝中酶競爭性抑制代謝中酶/ /反應反應. .嘌呤霉素：嘌呤霉素：結構與Tyr-tRNA Tyr相似，進入核糖體A位連于肽鏈的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脫落，肽鏈合成提前終止.嘌呤霉素對原嘌呤霉素對原/ /真核生物翻譯過程均有干擾，真核生物翻譯過程均有干擾，用于腫瘤治

14、療. （4 4）干擾素）干擾素（interferon，IFN） 病毒感染的宿主細胞產生：病毒感染的宿主細胞產生： 白細胞（白細胞（）、成纖維細胞（）、成纖維細胞（）、免疫細胞（）、免疫細胞（）干擾素結合于細胞膜，活化抗病毒蛋白基因，誘導產生：干擾素結合于細胞膜，活化抗病毒蛋白基因，誘導產生： 蛋白激酶使蛋白激酶使eIF2eIF2磷酸化失活；磷酸化失活； 2 2-5-5腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶；腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶； 2 2-5-5A A激活磷酸二酯酶水解激活磷酸二酯酶水解mRNAmRNA .五、蛋白質的運輸及翻譯后修飾：五、蛋白質的運輸及翻譯后修飾：蛋白質定位：蛋白質定位：1 1、溶酶體蛋白、

15、分泌蛋白、質膜骨架蛋白：粗面內質網、溶酶體蛋白、分泌蛋白、質膜骨架蛋白：粗面內質網 核糖體核糖體. . 信號肽假說信號肽假說. . 分泌蛋白質的合成和胞吐作用分泌蛋白質的合成和胞吐作用. .2 2、線粒體與葉綠體蛋白：游離的核糖體、線粒體與葉綠體蛋白：游離的核糖體. . 蛋白質向線粒體和葉綠體的定位機制蛋白質向線粒體和葉綠體的定位機制信號肽假說簡圖：35SRP循環(huán)mRNA內質網膜內質網腔信號肽酶信號肽信號識別體（SRP)多肽移位裝置核糖體受體 一些真核細胞多肽鏈上N-端的信號肽的結構：分泌蛋白質的合成和胞吐作用：內質網高爾基體泡泡泡融入質膜核糖體芽泡肽鏈折疊：肽鏈折疊：指從多肽鏈的氨基酸序列形

16、成具有正確三維空間指從多肽鏈的氨基酸序列形成具有正確三維空間結構的蛋白質的過程結構的蛋白質的過程. .體內多肽鏈的折疊目前認為至少有兩類蛋白質參與，稱為助體內多肽鏈的折疊目前認為至少有兩類蛋白質參與，稱為助折疊蛋白折疊蛋白: : （1 1）蛋白質二硫鍵異構酶（）蛋白質二硫鍵異構酶（PDIPDI）（2 2）分子伴侶）分子伴侶. . 肽鏈的折疊：肽鏈的折疊：LaskyLasky于于19781978年首先提出分子伴侶年首先提出分子伴侶（mulecular chaperone）的概的概念，這是一類在細胞內能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配，組裝念，這是一類在細胞內能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配，組裝成為成熟蛋

17、白質，但其本身并不構成被介導蛋白質組成部分的成為成熟蛋白質，但其本身并不構成被介導蛋白質組成部分的一類蛋白因子，在原核生物和真核生物中廣泛存在一類蛋白因子，在原核生物和真核生物中廣泛存在. .1 1、肽鏈末端的修飾：、肽鏈末端的修飾：N-N-端端fMetfMet或或MetMet的切除的切除2 2、信號序列的切除、信號序列的切除. .3 3、二硫鍵的形成、二硫鍵的形成. .4 4、部分肽段的切除、部分肽段的切除. .5 5、個別氨基酸的修飾、個別氨基酸的修飾. .6 6、糖基側鏈的添加、糖基側鏈的添加. .7 7、輔基的加入、輔基的加入. . 蛋白質的加工修飾：蛋白質的加工修飾：胰島素原的加工：

18、胰島素原的加工：A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號肽NC核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的前胰島素原切除C肽后，形成成熟的胰島素分子切除信號肽后折疊成穩(wěn)定構象的胰島素原SSSSNNCCA鏈B鏈胰島素CNSSSS胰島素原SSThanks Thanks 3 3、核糖體是蛋白質合成的工廠、核糖體是蛋白質合成的工廠. .型氨酰型氨酰tRNAtRNA合成酶：催化形成合成酶：催化形成2 2形式的酯形式的酯IF1IF1、IF3IF3與與30S30S小亞基結合：小亞基結合：IF3IF3防止防止30S30S亞基與亞基與50S50S亞基過早結合亞基過早結合. .mRNAmRNA與小亞基結合與小亞基結合 fMetfMettRNAtRNAi iMetMet進入進入（3 3）抗代謝物：）抗代謝物： 結構與天然代謝物相似結構與天然代謝物相似. . 競爭性抑制代謝中酶競爭性抑制代謝中酶/ /反應反應. .嘌呤霉素：嘌呤霉素：結構與Tyr-tRNA Tyr相似，進入核糖體A位連于肽鏈的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脫落，肽鏈合成提前終止.嘌呤霉素對原嘌呤霉素對原/ /真核生物翻譯過程均有干擾，真核生物翻譯過程均有干擾，用于腫瘤治療. 1 1、肽鏈末端的修飾：、肽鏈末端的修飾：N-N-端端