新編蛋白質(zhì)的生物合成

一、概述基因遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過程中從DNA轉(zhuǎn)移到mRNA，再由mRNA將這種遺傳信息表示為蛋白質(zhì)中氨基酸次序過程叫做翻譯。合成體系：20種氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白體、酶和因子,以及無機(jī)離子、ATP、GTP合成方向：N→C端。新編蛋白質(zhì)的生物合成第1頁二、參加蛋白質(zhì)合成三類RNA及核糖體1.rRNA

與蛋白質(zhì)一起組成核糖體——蛋白質(zhì)合成“工廠”核糖體結(jié)構(gòu)組成核糖體基本功效結(jié)合mRNA，在mRNA上選擇適當(dāng)區(qū)域開始翻譯密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）正確配對(duì)肽鍵形成

存在核糖體可游離存在，真核中，也可同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。原核中，與mRNA形成串狀——多核糖體新編蛋白質(zhì)的生物合成第2頁新編蛋白質(zhì)的生物合成第3頁原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成新編蛋白質(zhì)的生物合成第4頁2.tRNA

結(jié)合氨基酸：一個(gè)氨基酸有幾個(gè)tRNA攜帶，結(jié)合需要ATP供能,氨基酸結(jié)合在tRNA3‘-CCA位置。反密碼子：每種tRNA反密碼子，決定了所帶氨基酸能準(zhǔn)確在mRNA上對(duì)號(hào)入座。反密碼子與mRNA第三個(gè)核苷酸配對(duì)時(shí)，不嚴(yán)格遵從堿基配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

新編蛋白質(zhì)的生物合成第5頁3.mRNA

攜帶著DNA遺傳信息，是多肽鏈合成模板在原核細(xì)胞內(nèi)，存在時(shí)間短，在轉(zhuǎn)錄同時(shí)翻譯在真核細(xì)胞內(nèi)，較穩(wěn)定蛋白質(zhì)合成時(shí)，mRNA結(jié)合于核糖體小亞基上，大亞基結(jié)合帶氨基酸t(yī)RNA，tRNA反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)，ATP供能，合成蛋白質(zhì)。新編蛋白質(zhì)的生物合成第6頁三、遺傳密碼子為一個(gè)氨基酸編碼進(jìn)入蛋白質(zhì)多肽鏈特定線性位置三個(gè)核苷酸單位稱為密碼子（Coden）或三聯(lián)體密碼。密碼子發(fā)覺

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法人工合成僅由一個(gè)核苷酸組成多聚核苷酸，推測(cè)由哪一個(gè)氨基酸合成多肽核糖體結(jié)合試驗(yàn)1965年，Nirenberg用polyu加入C14標(biāo)識(shí)20種aa,僅有苯丙氨酸寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。新編蛋白質(zhì)的生物合成第7頁遺傳密碼新編蛋白質(zhì)的生物合成第8頁遺傳密碼子特點(diǎn)無標(biāo)點(diǎn)、不重合

密碼子是不重合，每個(gè)三聯(lián)體中三個(gè)核苷酸只編碼一個(gè)氨基酸，核苷酸不重合使用噬菌體x174中一些基因之間有重合現(xiàn)象簡并(degeneracy)幾個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)于相同一個(gè)氨基酸。這些密碼子為同義密碼子通用性絕大多數(shù)密碼子對(duì)各種生物都適用，一些線粒體中遺傳密碼有例外終止信號(hào)UAG、UAA、UGA起始信號(hào)AUG（真核中起始為Met、原核中起始為fMet,翻譯中間為Met）和氨酸密碼子(GUG)(極少出現(xiàn)）新編蛋白質(zhì)的生物合成第9頁四、蛋白質(zhì)生物合成過程以mRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化取得氨酰tRNA為原料，GTP、ATP供能，在核糖體中完成。1.氨基酸活化tRNA在氨基酰-tRNA合成酶幫助下，能夠識(shí)別對(duì)應(yīng)氨基酸，并經(jīng)過tRNA氨基酸臂3'-OH與氨基酸羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA形成是一個(gè)兩步反應(yīng)過程：第一步是氨基酸與ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；第二步是氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA3'-OH端上,形成氨基酰-tRNA。新編蛋白質(zhì)的生物合成第10頁氨基酸活化圖示新編蛋白質(zhì)的生物合成第11頁氨基酸活化總反應(yīng)式是：

氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一個(gè)氨基酸最少有一個(gè)對(duì)應(yīng)氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸與ATP作用,也催化氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶含有高度專一性。每一個(gè)氨基酰-tRNA合成酶只能識(shí)別一個(gè)對(duì)應(yīng)tRNA。tRNA分子能接收對(duì)應(yīng)氨基酸,決定于它特有堿基次序,而這種堿基次序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識(shí)別。新編蛋白質(zhì)的生物合成第12頁氨基酸活化新編蛋白質(zhì)的生物合成第13頁2.在核糖體上合成肽鏈氨基酰-tRNA經(jīng)過反密碼臂上三聯(lián)體反密碼子識(shí)別mRNA上對(duì)應(yīng)遺傳密碼，并將所攜帶氨基酸按mRNA遺傳密碼次序安置在特定位置，最終在核糖體中合成肽鏈。肽鏈合成過程（以原核為例）起始延伸終止與釋放新編蛋白質(zhì)的生物合成第14頁肽鏈合成起始起始密碼識(shí)別首先識(shí)別出mRNA鏈上起始點(diǎn)（AUG），核糖體小亞基上16SrRNA和mRNASD序列（位于起始位點(diǎn)上游4－13個(gè)核苷酸）結(jié)合N－甲酰甲硫氨酸－tRNA活化形成起始復(fù)合物形成（圖示）新編蛋白質(zhì)的生物合成第15頁肽鏈延長進(jìn)位

（氨酰tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)）參加因子：延長因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈形成肽酰基從P位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)，形成新肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G作用下，核糖體沿mRNA（5’-3’）作相對(duì)移動(dòng)，使原來在A位點(diǎn)肽酰－tRNA回到P位點(diǎn)新編蛋白質(zhì)的生物合成第16頁核糖體移動(dòng)方向P位點(diǎn)A位點(diǎn)新編蛋白質(zhì)的生物合成第17頁進(jìn)位核糖體移位肽鏈形成新編蛋白質(zhì)的生物合成第18頁延長過程中肽鏈生成肽基轉(zhuǎn)移酶新編蛋白質(zhì)的生物合成第19頁肽鏈延伸過程新編蛋白質(zhì)的生物合成第20頁肽鏈合成終止與釋放識(shí)別mRNA終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間酯鍵，釋放肽鏈R1識(shí)別UAA、UAGR2識(shí)別UAA、UGAR3影響肽鏈釋放速度RR幫助P位點(diǎn)tRNA殘基脫落，而后核糖體脫落新編蛋白質(zhì)的生物合成第21頁多核糖體在細(xì)胞內(nèi)一條mRNA鏈上結(jié)合著多個(gè)核糖體，甚至可多到幾百個(gè)。蛋白質(zhì)開始合成時(shí)，第一個(gè)核糖體在mRNA起始部位結(jié)合，引入第一個(gè)蛋氨酸，然后核糖體向mRNA3’端移動(dòng)一定距離后，第二個(gè)核糖體又在mRNA起始部位結(jié)合，現(xiàn)向前移動(dòng)一定距離后，在起始部位又結(jié)合第三個(gè)核糖體，依次下去，直至終止。每個(gè)核糖體都獨(dú)立完成一條多肽鏈合成，所以這種多核糖體能夠在一條mRNA鏈上同時(shí)合成多條相同多肽鏈，這就大大提升了翻譯效率

新編蛋白質(zhì)的生物合成第22頁五、真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成特點(diǎn)核糖體為80S，由60S大亞基和40S小亞基組成起始密碼AUG起始tRNA為Met－tRNA起始復(fù)合物結(jié)合在mRNA5’端AUG上游帽子結(jié)構(gòu)，真核mRNA無富含嘌呤SD序列（除一些病毒mRNA外）已發(fā)覺真核起始因子有近9種（eukaryoteInitiationfactor,eIF）eIF4A.eIF4E.P220復(fù)合物稱為帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白復(fù)合物（CBPC）肽鏈終止因子（EF1αEF1βγ）及釋放因子（RF）線粒體、葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)合成同于原核細(xì)胞新編蛋白質(zhì)的生物合成第23頁新編蛋白質(zhì)的生物合成第24頁蛋白質(zhì)合成過程小結(jié)肽鏈合成方向NC（同位素證實(shí)）以mRNA5’-3’方向閱讀遺傳密碼該合成過程是一個(gè)耗能過程

肽鏈起始需要5ATP，延長時(shí)只需4ATP，合成一個(gè)n肽所需能量4×n＋1ATP，原核生物中，肽鏈終止不需GTP，則合成n肽所需能量3×n＋1新編蛋白質(zhì)的生物合成第25頁六、肽鏈合成后“加工處理”N端改造

fMet切除信號(hào)肽（能透膜，進(jìn)行蛋白質(zhì)錨定）切除氨基酸修飾/改造

肽鏈內(nèi)或肽鏈間二硫鍵形成、乙?；?、甲基化氨基酸殘基修飾（Pro-OH/Cys-OH）4.糖基化

（Asp、Ser、Thr、Asn）5.一些多肽要經(jīng)特殊酶切一段肽鏈后才有生物活性(如：胰島素)6.高級(jí)結(jié)構(gòu)形成在分子伴侶幫助下形成正確結(jié)構(gòu)7.錨定（定位）新編蛋白質(zhì)的生物合成第26頁七、蛋白質(zhì)生物合成調(diào)整轉(zhuǎn)錄水平調(diào)整轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)整翻譯水平調(diào)整蛋白質(zhì)合成抑制劑：抗生素類阻斷劑a.鏈霉素、卡那霉素、新霉素等，主要抑制革蘭氏陰性細(xì)菌蛋白質(zhì)合成三個(gè)階段：①50S起始復(fù)合物形成，使氨基酰tRNA從復(fù)合物中脫落；②在肽鏈延伸階段，使氨基酰tRNA與mRNA錯(cuò)配；③在終止階段，妨礙終止因了與核蛋白體結(jié)合，使已合成多肽鏈無法釋放，而且還抑制70S核糖體介離。

新編蛋白質(zhì)的生物合成第27頁b.四環(huán)素和土霉素c.氯霉素d.白喉霉素（diphtheriatoxin）

由白喉?xiàng)U菌所產(chǎn)生白喉霉素是真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成抑制劑。它對(duì)真核生物延長因子-2（EF