蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)-生科

蛋白質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運(yùn)-生科第1頁/共66頁蛋白質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運(yùn)第2頁/共66頁一、蛋白質(zhì)的生物合成：

●合成場所：核糖體.

●原料：氨基酸、tRNA、mRNA、rRNA其他蛋白因子、ATP、GTP.第3頁/共66頁粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第4頁/共66頁（一）蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)：1、mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板：●含有三聯(lián)密碼子.●閱讀方向5’

→3’.●有起始密碼AUG和終止密碼UAA、UAG、UGA.●

3’端：真核生物有PolyA尾巴.●5’端：決定起始密碼的選擇.第5頁/共66頁2、tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸到模板上：●每種氨基酸都至少有一種tRNA負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn).●書寫方式：tRNAPhe、tRNASer●通常一種氨基酸具有幾種tRNA.第6頁/共66頁第7頁/共66頁第8頁/共66頁第9頁/共66頁tRNA分子的識別位點(diǎn)包括：●3’CCA-OH氨基酸接受位點(diǎn).●識別氨酰-tRNA合成酶位點(diǎn).●核糖體識別位點(diǎn).●反密碼子結(jié)合位點(diǎn).第10頁/共66頁Cys*半胱氨酰tRNA合成酶tRNACys半胱氨酰*-tRNACys↓↓丙氨酰*-tRNACys↓Ala插入蛋白中Cys的位置結(jié)論：形成氨酰tRNA后的去向由tRNA決定.第11頁/共66頁第12頁/共66頁3、核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠.第13頁/共66頁第14頁/共66頁第15頁/共66頁第16頁/共66頁氨酰tRNA合成酶氨酰AMP（二）蛋白質(zhì)合成的步驟.

1、氨酰tRNA的生成第17頁/共66頁Ⅰ型氨酰tRNA合成酶：催化形成2’形式的酯第18頁/共66頁氨酰基團(tuán)在2’3’間交換第19頁/共66頁Ⅱ型氨酰tRNA合成酶：催化形成3’形式的酯第20頁/共66頁第21頁/共66頁第22頁/共66頁2、特定的氨酰tRNA合成酶識別：●特定的氨基酸.●與氨基酸對應(yīng)的特定的tRNA.Ⅰ型和Ⅱ型酶第23頁/共66頁3、氨酰tRNA合成酶的校正功能：

●水解非正確組合的氨基酸和tRNA.異亮氨酸纈氨酸第24頁/共66頁●異亮氨酰–tRNAIle●纈氨酰–tRNAVal●纈氨酰–tRNAIle則被水解：纈氨酸+tRNAIle第25頁/共66頁4、一個特殊的tRNA啟動蛋白的合成：●所有蛋白質(zhì)的翻譯都起始于甲硫氨酸（Met）的參與.●tRNAMet：攜帶Met摻入蛋白內(nèi)部.●tRNAiMet：攜帶起始的Met摻入.●由同一種tRNA合成酶合成：起始因子識別tRNAiMet

延伸因子識別tRNAMet第26頁/共66頁●原核生物中的第一個蛋氨酸要進(jìn)行甲?；揎?--甲酰Met：

fMet-tRNAiMet第27頁/共66頁5、翻譯起始于mRNA與核糖體的結(jié)合：●真核生物mRNA分子的5’端有核糖體進(jìn)入部位:帽子結(jié)構(gòu)幫助識別mRNA分子與核糖體的結(jié)合位點(diǎn).核糖體沿著mRNA分子5’

→3’掃描至起始密碼AUG.●真核生物最靠近5’端的AUG序列通常就是起始密碼.

第28頁/共66頁●原核生物mRNA5’端的SD序列—識別16SrRNASD序列：在細(xì)菌的mRNA的5’端起始AUG序列上游10個堿基左右的位置，有一段富含嘌呤堿基的序列，能與細(xì)菌的16S核糖體RNA3’端的7個嘧啶堿基互補(bǔ)性識別，這段序列由Shine-Dalgarno發(fā)現(xiàn)，稱為S-D序列.第29頁/共66頁第30頁/共66頁第31頁/共66頁6、蛋白因子幫助合成的起始：●蛋白質(zhì)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(zhì)因子的幫助.●原核生物（大腸桿菌）：三個起始因子（initiationfactor）：IF1、IF2、IF3

真核生物：更多種的起始因子幫助.第32頁/共66頁①IF1、IF3與30S小亞基結(jié)合：IF3防止30S亞基與50S亞基過早結(jié)合.mRNA與小亞基結(jié)合第33頁/共66頁②fMet–tRNAiMet進(jìn)入第34頁/共66頁③50S大亞基的結(jié)合第35頁/共66頁A：新進(jìn)來的氨基酸結(jié)合位點(diǎn).P：肽鏈結(jié)合位點(diǎn).E：出口（大部分在大亞基上）.第36頁/共66頁第37頁/共66頁①進(jìn)位7、蛋白合成的延伸（elongation）：第38頁/共66頁②轉(zhuǎn)肽：肽酰轉(zhuǎn)移酶（核糖體參與催化）.第39頁/共66頁第40頁/共66頁③移位：EF-G（EF-2）第41頁/共66頁第42頁/共66頁8、翻譯的終止（terminate）●沒有識別終止密碼子UAA、UAG、UGA的tRNA.●有核糖體釋放因子的協(xié)助.肽酰轉(zhuǎn)移酶活性變?yōu)轷ッ富钚缘?3頁/共66頁RF1：UAA/UAGRF2：UGARF3：刺激活性第44頁/共66頁第45頁/共66頁第46頁/共66頁多核糖體（polysome）：第47頁/共66頁第48頁/共66頁多核糖體與核糖體循環(huán)：合成完畢的肽鏈多核糖體3ˊmRNA延伸中的肽鏈5ˊ核糖體循環(huán)第49頁/共66頁9、蛋白質(zhì)合成的抑制劑：了解.抗菌素（antibiotics）毒素抗代謝物干擾素第50頁/共66頁（1）抗菌素鏈霉素、卡那霉素、新霉素

主要抑制G-菌蛋白質(zhì)合成三個階段：①起始復(fù)合物形成—使氨基酰tRNA從復(fù)合物脫落；②肽鏈延伸階段—使氨基酰tRNA與mRNA錯配；③終止階段—阻礙終止因子與核蛋白體結(jié)合，已合成的多肽鏈無法釋放，抑制70S核糖體的解離.第51頁/共66頁四環(huán)素（土霉素、金霉素）①作用于細(xì)菌30S小亞基，抑制起始復(fù)合物形成；②抑制氨酰tRNA進(jìn)入核糖體A位，阻滯肽鏈延伸；③影響終止因子與核糖體的結(jié)合四環(huán)素類抗生素對真核細(xì)胞核糖體也有抑制.但不能通過真核生物細(xì)胞膜.對70S核糖體的敏感性更高.第52頁/共66頁氯霉素——廣譜抗生素：①與核糖體A位緊密結(jié)合，阻礙氨基酰tRNA進(jìn)入②抑制肽酰轉(zhuǎn)移酶活性，肽鏈延伸受到影響.50S大亞基蛋白組分第53頁/共66頁（2）毒素：白喉霉素：催化蛋白發(fā)生ADP-核糖基化.共價修飾使EF-2失活一條多肽單鏈，2個二硫鍵，2個結(jié)構(gòu)域β結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞表面受體結(jié)合→毒素蛋白水解斷裂二硫鍵還原，產(chǎn)生A、B兩片段：B協(xié)助A通過細(xì)胞膜，A為蛋白修飾酶第54頁/共66頁（3）抗代謝物：●結(jié)構(gòu)與天然代謝物相似.●競爭性抑制代謝中酶/反應(yīng).嘌呤霉素：結(jié)構(gòu)與Tyr-tRNATyr相似，進(jìn)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/真核生物翻譯過程均有干擾，用于腫瘤治療.第55頁/共66頁（4）干擾素（interferon，IFN）●病毒感染的宿主細(xì)胞產(chǎn)生：白細(xì)胞（α）、成纖維細(xì)胞（β）、免疫細(xì)胞（γ）●干擾素結(jié)合于細(xì)胞膜，活化抗病毒蛋白基因，誘導(dǎo)產(chǎn)生：蛋白激酶使eIF2磷酸化失活；

2’-5’腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶；

2’-5’A激活磷酸二酯酶水解mRNA.第56頁/共66頁五、蛋白質(zhì)的運(yùn)輸及翻譯后修飾：第57頁/共66頁●蛋白質(zhì)定位：1、溶酶體蛋白、分泌蛋白、質(zhì)膜骨架蛋白：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體.●信號肽假說.●分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用.2、線粒體與葉綠體蛋白：游離的核糖體.●蛋白質(zhì)向線粒體和葉綠體的定位機(jī)制第58頁/共66頁●信號肽假說簡圖：3ˊ5ˊSRP循環(huán)mRNA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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第59頁/共66頁

●一些真核細(xì)胞多肽鏈上N-端的信號肽的結(jié)構(gòu)：第60頁/共66頁●分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡第61頁/共66頁肽鏈折疊：指從多肽鏈的氨基酸序列形成具有正確三維空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的過程.體內(nèi)多肽鏈的折疊目前認(rèn)為至少有兩類蛋白質(zhì)參與，稱為助折疊蛋白:（1）蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）（2）分子伴侶.●肽鏈的折疊：第62頁/共66頁Lasky于1978年首先提出分子伴侶（mulecularchaperone）的概念，這是一類在細(xì)胞內(nèi)能幫助新生肽鏈正確折疊與裝配，組裝成為成熟蛋白質(zhì)，但其本身并不構(gòu)成被介導(dǎo)蛋白質(zhì)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.第63頁/共66頁1、肽鏈末端的修飾：N-端fMet或Met的切除2、信號序列的切除.3、二硫鍵的形成.4、部分肽段的切除.5、個別氨基酸的修飾.6、糖基側(cè)鏈的添加.7、輔基的