第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程課件

肽鏈的生物合成過(guò)程TheBiosynthesisProcessofPeptideChain第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程本節(jié)重要知識(shí)點(diǎn)

原核生物肽鏈合成基本過(guò)程；70S起始復(fù)合物的組成；參與原核生物肽鏈合成的主要蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程蛋白質(zhì)生物合成

(proteinbiosynthesis)

以氨基酸為原料；

以mRNA為模板；

以tRNA為運(yùn)載工具；

以核糖體為合成場(chǎng)所；

起始、延長(zhǎng)、終止各階段蛋白因子參與合成蛋白質(zhì)的過(guò)程。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程

氨基酸的活化

肽鏈的生物合成

肽鏈形成后的加工和靶向輸送反應(yīng)過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程翻譯時(shí)，從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5ˊ→3ˊ方向逐一讀碼，直至終止密碼子。于是，合成中的肽鏈從起始甲硫氨酸開始，從N-端→C-端延長(zhǎng)，直至終止密碼子前一位密碼子所編碼的氨基酸。肽鏈的生物合成過(guò)程是翻譯的中心環(huán)節(jié)第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程起始(initiation)延長(zhǎng)(elongation)終止(termination)整個(gè)過(guò)程可分為：原核生物的肽鏈合成過(guò)程翻譯過(guò)程從閱讀框架的5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程（一）起始(initiation)指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過(guò)程。1.核蛋白體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程原核生物mRNA在核蛋白體小亞基上的準(zhǔn)確定位和結(jié)合涉及兩種機(jī)制：

S-D序列，又稱核糖體結(jié)合位點(diǎn)(ribosomalbindingsite,RBS);

mRNA序列上緊接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白體小亞基蛋白rpS-1識(shí)別并結(jié)合。通過(guò)RNA-RNA、RNA-蛋白質(zhì)相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖體小亞基上準(zhǔn)確定位而形成復(fù)合體。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程S-D序列在各種mRNA起始AUG上游約8～13核苷酸部位，存在一段由4～9個(gè)核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱為Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又稱核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)(ribosomalbindingsite,RBS)。一條多順反子mRNA序列上的每個(gè)基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起始AUG。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程S-D序列小亞基中的16S-rRNA3ˊ-端有一富含嘧啶堿基的短序列，如-UCCUCC-，通過(guò)與S-D序列堿基互補(bǔ)而使mRNA與小亞基結(jié)合。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成AUG5'3'第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物形成過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程翻譯起始復(fù)合物的組分70S完整核糖體mRNAfMet-tRNAfMet第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程起始因子的功能

IF1----占據(jù)A位，防止結(jié)合其他的氨基酰tRNA;

IF2----促進(jìn)起始fMet-tRNAfMet與小亞基的結(jié)合；

IF3----促進(jìn)大、小亞基分離，提高P位對(duì)結(jié)合fMet-tRNAfMet的敏感性。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程指在mRNA模板的指導(dǎo)下，氨基酸依次進(jìn)入核蛋白體并聚合成多肽鏈的過(guò)程。1.進(jìn)位(positioning)/注冊(cè)(registration)2.成肽(peptidebondformation)3.轉(zhuǎn)位(translocation)（二）延長(zhǎng)(elongation)肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)，包括以下三步：每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個(gè)氨基酸殘基。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程1.進(jìn)位(positioning)又稱注冊(cè)(registration)，是指一個(gè)氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核蛋白體A位的過(guò)程。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程進(jìn)位需要延長(zhǎng)因子EF-Tu與EF-Ts參與。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP進(jìn)位的反應(yīng)過(guò)程：第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程2.成肽(peptidebondformation)成肽是在轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)的催化下，核蛋白體P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨?；螂孽?tRNA的肽酰基轉(zhuǎn)移到A位并與A位上氨基酰-tRNA的α-氨基結(jié)合形成肽鍵的過(guò)程。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程成肽的反應(yīng)過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程3.轉(zhuǎn)位(translocation)轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶的催化下，核蛋白體向mRNA的3′-端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，使mRNA序列上的下一個(gè)密碼子進(jìn)入核蛋白體的A位、而占據(jù)A位的肽酰-tRNA移入P位的過(guò)程。轉(zhuǎn)位需要延長(zhǎng)因子EF-G參與。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程EF-G有轉(zhuǎn)位酶（translocase）活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，釋放的能量促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3′側(cè)移動(dòng)，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相對(duì)位移進(jìn)入核蛋白體P位，而卸載的tRNA則移入E位。轉(zhuǎn)位(translocation)第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程fMetAUG5'3'fMetTuGTP成肽→轉(zhuǎn)位→下一輪進(jìn)位第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽肽鏈合成延長(zhǎng)(核蛋白體循環(huán))過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程延長(zhǎng)因子的功能EF-Tu----促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合并分解GTP;EF-Ts----調(diào)節(jié)亞基；EF-G----有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進(jìn)tRNA卸載與釋放。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程（三）終止(termination)指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離的過(guò)程。終止階段需要釋放因子RF-1、RF-2和RF-3參與。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程原核肽鏈合成終止過(guò)程第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程RF-3可結(jié)合核蛋白體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用。釋放因子的功能：識(shí)別終止密碼子RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；RF-2特異識(shí)別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚源呋律逆溑c結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核蛋白體上釋放。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程蛋白質(zhì)生物合成的能耗蛋白質(zhì)生物合成是耗能過(guò)程，每增加1個(gè)肽鍵平均需要消耗由GTP或ATP提供的5個(gè)高能磷酸鍵。具體如下：

活化：1個(gè)ATP（2個(gè)高能磷酸鍵）

進(jìn)位：1個(gè)GTP

移位：1個(gè)GTP為保持蛋白質(zhì)生物合成的高度保真性，任何步驟出現(xiàn)不正確連接都需要消耗能量而水解清除。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程多聚核蛋白體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效率進(jìn)行。（四）多聚核蛋白體(polysome)1條mRNA模板鏈都可附著10～100個(gè)核蛋白體，這些核蛋白體依次結(jié)合起始密碼子并沿5′→3′方向讀碼移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行肽鏈合成，這種mRNA與多個(gè)核蛋白體形成的聚合物稱為多聚核蛋白體(polysome)。第12章3節(jié)肽鏈的生物合成過(guò)程多聚核蛋白體