生物信息的傳遞下從蛋白質(zhì)

關(guān)于生物信息的傳遞下從蛋白質(zhì)本章主要內(nèi)容1遺傳密碼2蛋白質(zhì)合成中使用的工具3核糖體4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制5蛋白質(zhì)合成的抑制6蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制7蛋白質(zhì)的降解第2頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1遺傳密碼1.1概念1.2破譯簡(jiǎn)史1.3遺傳密碼字典1.4遺傳密碼性質(zhì)第3頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天密碼子(codon)：

mRNA上每3個(gè)相鄰核苷酸編碼多肽鏈中一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核苷酸稱一個(gè)密碼子或三聯(lián)體密碼。1.1概念第4頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）1954年Gamow首先對(duì)遺傳密碼進(jìn)行了探討；（2）1961年Crick證明三聯(lián)體密碼子是正確的；（3）1961年，Nirenberg以均聚物、隨機(jī)共聚物、特定序列的共聚物作模板合成多肽，破譯遺傳密碼；（4）1964年Nirenberg用核糖體結(jié)合技術(shù)研究遺傳密碼，直接測(cè)出三聯(lián)體對(duì)應(yīng)的氨基酸；（5）到1966年，遺傳密碼全部破譯。1.2遺傳密碼破譯簡(jiǎn)史第5頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天無(wú)細(xì)胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)（Thecell-freeproteinsynthesissystem）是一種以外源mRNA或DNA為模板，在細(xì)胞抽提物的酶系中補(bǔ)充底物和能量來(lái)合成蛋白質(zhì)的體外系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的體內(nèi)重組表達(dá)系統(tǒng)相比,體外無(wú)細(xì)胞合成系統(tǒng)具有多種優(yōu)點(diǎn),如可表達(dá)對(duì)細(xì)胞有毒害作用或含有非天然氨基酸(如D-氨基酸)的特殊蛋白質(zhì),能夠直接以PCR產(chǎn)物作為模板同時(shí)平行合成多種蛋白質(zhì),開(kāi)展高通量藥物篩選和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。第8頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物。共聚物，又稱為共聚體。由兩種或兩種以上不同單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得的聚合物。第9頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體結(jié)合技術(shù)保溫

硝酸纖維濾膜過(guò)濾分析留在濾膜上的核糖體-AA-tRNA

確定與核糖體結(jié)合的AA特定三核苷酸為模板+核糖體+20種AA-tRNA第10頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天第11頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3遺傳密碼字典第12頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4遺傳密碼的性質(zhì)

1.4.1連續(xù)性

1.4.2兼并性

1.4.3通用性和特殊性

1.4.4密碼子與反密碼子的相互作用第13頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4.1（讀碼的）連續(xù)性

生物合成過(guò)程中，mRNA的編碼方向是5`→3`，從N端向C端延伸肽鏈。一條肽鏈合成起始后，密碼子按3個(gè)一框讀下去，直到終止。1.4遺傳密碼的性質(zhì)起始密碼子決定了后續(xù)密碼子的位置第14頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4遺傳密碼的性質(zhì)簡(jiǎn)并：由一種以上密碼子編碼同一個(gè)氨基酸的現(xiàn)象。同義密碼子（synonymouscodon）：對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子。61種密碼子（除終止密碼子UAA\UAG\UGA）僅編碼20種氨基酸。AUG\GUG既編碼甲硫氨酸\纈氨酸，又是起始密碼子。同義密碼子一般不是隨機(jī)分布的，一般編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸出現(xiàn)的頻率也越高(除Arg)。1.4.2簡(jiǎn)并性（degeneracy）減少了變異對(duì)生物的影響第15頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4.3通用性與特殊性通用性：遺傳密碼無(wú)論在體內(nèi)還是體外，無(wú)論是對(duì)病毒、細(xì)菌、動(dòng)物還是植物而言都通用；特殊性：遺傳密碼的個(gè)例很少見(jiàn)；基因組中編碼含義的改變常涉及到對(duì)終止密碼子的解讀；密碼子系統(tǒng)性改變存在于線粒體、支原體、嗜熱四膜蟲(chóng)中。

1.4遺傳密碼的性質(zhì)有助于研究生物的進(jìn)化；有助于在基因工程中的應(yīng)用第16頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天ChangesinthegeneticcodeusuallyinvolveStop/Nonesignals第17頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4.4密碼子-反密碼子識(shí)別的相互作用

反密碼子（anticodon）：tRNA中互補(bǔ)于mRNA密碼子的核苷酸三聯(lián)體，能使tRNA把對(duì)應(yīng)的氨基酸放在對(duì)應(yīng)新的密碼子位點(diǎn)。擺動(dòng)假說(shuō)：在密碼子與反密碼子的配對(duì)中，前兩對(duì)堿基嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則，而第三對(duì)堿基有一定的自由度，可以“擺動(dòng)”。1.4遺傳密碼的性質(zhì)Thirdbaseshaveleastmeaning第18頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天密碼子的擺動(dòng)性密碼子的擺動(dòng)性第19頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天I:次黃嘌呤第20頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天本章主要內(nèi)容1遺傳密碼2蛋白質(zhì)合成中使用的工具3核糖體4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制5蛋白質(zhì)合成的抑制6蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制7蛋白質(zhì)的降解第21頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1mRNA2.2tRNA2.3氨酰tRNA合成酶核糖體（3）第22頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天mRNA：蛋白質(zhì)的DNA序列信息的中間體。tRNA：運(yùn)送特定氨基酸到核糖體上合成蛋白質(zhì)。rRNA：核糖體的組成元件。ProteinsynthesisusesthreetypesofRNA5`3`第23頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.1mRNA第24頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2tRNA2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)2.2.2tRNA的生物學(xué)功能2.2.3tRNA的分類第25頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2tRNA2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)⑴不同的tRNA分子可由74~95個(gè)核苷酸組成，通常為76bp（？）；⑵含有許多經(jīng)過(guò)特殊修飾的堿基；

經(jīng)過(guò)特殊修飾的堿基，又稱稀有堿基，是五種堿基環(huán)上的某一位置被某些化學(xué)基團(tuán)（如甲基化等）修飾后的衍生物。

tRNA稀有堿基含量非常豐富。

⑶3’端都以CCA-OH結(jié)束。--一級(jí)結(jié)構(gòu)(P116)Nucleotideacid，nttRNA與相應(yīng)氨基酸結(jié)合的位點(diǎn)P100第26頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2tRNA2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)

三葉草結(jié)構(gòu)-最常見(jiàn)的tRNA分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)；由不同區(qū)域的堿基配對(duì)形成的四個(gè)莖（臂）三個(gè)環(huán)的結(jié)構(gòu)。多余臂--二級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA前體內(nèi)含子精確切除的信號(hào)第27頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2tRNA2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)tRNA在單鏈環(huán)的堿基間形成九個(gè)氫鍵，將二級(jí)結(jié)構(gòu)折疊為L(zhǎng)型的三級(jí)結(jié)構(gòu)。一端是反密碼子環(huán)；另一端是氨基酸接受臂。--三級(jí)結(jié)構(gòu)第28頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)2.2.2tRNA的生物學(xué)功能2.2.3tRNA的分類2.2tRNA第29頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNAisanadaptor2.2.2tRNA的生物學(xué)功能tRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位。

為每個(gè)三聯(lián)密碼子翻譯成氨基酸提供接合體；

作為載體將氨基酸準(zhǔn)確運(yùn)送至RNA模板的恰當(dāng)位置。

tRNA又被稱為第二遺傳密碼。第30頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天14C-Cys-

tRNACys→

14C-Ala-tRNACys第31頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天把14C-Ala-tRNACys加到含有血紅蛋白mRNA、其他RNA、氨基酸以及兔網(wǎng)織細(xì)胞核糖體的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)：14C-Ala-tRNACys插入了血紅蛋白分子中通常由Cys占據(jù)的位置。證實(shí)：起模板mRNA識(shí)別作用的是tRNA。tRNA特異性只取決于反密碼子，與攜帶的氨基酸無(wú)關(guān)第32頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2.1tRNA的基本結(jié)構(gòu)2.2.2tRNA的生物學(xué)功能2.2.3tRNA的分類2.2tRNA第33頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.2.3tRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA：一類能特異識(shí)別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA；其它tRNA稱為延伸tRNA。（2）同工tRNA（cognatetRNA）

:

幾個(gè)代表相同氨基酸的tRNA稱同工tRNA。（3）校正tRNA：通過(guò)tRNA中反密碼子改變來(lái)校正密碼子突變，使其在突變位點(diǎn)引入正確氨基酸。具有獨(dú)特的、有別于其他tRNA的結(jié)構(gòu)特征能夠被相同的氨酰-tRNA合成酶識(shí)別第34頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

同義突變（synonymousmutation）由于生物的遺傳密碼子存在簡(jiǎn)并現(xiàn)象，在某一堿基改變后，原來(lái)某種氨基酸的位置仍譯成同一種氨基酸的現(xiàn)象。

錯(cuò)義突變（missensemutation）由于結(jié)構(gòu)基因中某個(gè)核苷酸的變化使一種氨基酸的密碼變成另一種氨基酸的密碼。

無(wú)義突變(nonsensemutation)

在DNA序列中，任何導(dǎo)致編碼氨基酸的三聯(lián)密碼子變?yōu)榻K止密碼子（UAG、UGA、UAA）的改變，它使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無(wú)功能或無(wú)意義的多肽。第35頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）校正tRNA校正tRNA作用機(jī)制：

校正tRNA通過(guò)反密碼子的改變把正確的氨基酸加到肽鏈上，合成正常的蛋白質(zhì)。

e.g.P127:tRNAGln(反密碼子CCU)

校正tRNAGln(反密碼子UCU)

即使編碼Gln的密碼子GGA→AGA,仍然指導(dǎo)合成Gln。5’3’5’3’第36頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）校正tRNA

校正過(guò)程中，校正tRNA必須與正常的tRNA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合密碼子：

無(wú)義突變的校正tRNA必須與(?)因子競(jìng)爭(zhēng)識(shí)別密碼子；

錯(cuò)義突變的校正tRNA必須與(?)

tRNA競(jìng)爭(zhēng)識(shí)別密碼子。

？競(jìng)爭(zhēng)識(shí)別的影響：

影響校正效率（校正效率一般不會(huì)超過(guò)50%）影響基因的正確翻譯釋放因子正常tRNARNA水平序列一樣，但表達(dá)的蛋白質(zhì)不同第37頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1mRNA2.2tRNA2.3氨酰tRNA合成酶核糖體（3）第38頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.3氨酰tRNA合成酶2.3.1作用：

催化氨基酸與tRNA結(jié)合，既能識(shí)別tRNA又能識(shí)別氨基酸，對(duì)二者都有高度專一性(影響蛋白質(zhì)合成的真實(shí)性)。2.3.2如何識(shí)別：氨基酸之間的結(jié)構(gòu)非常相似，如何保證氨酰tRNA合成酶對(duì)氨基酸的正確識(shí)別，其機(jī)制還尚未研究清楚。第39頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天2蛋白質(zhì)合成中使用的工具2.1mRNA2.2tRNA2.3氨酰tRNA合成酶核糖體第40頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.1核糖體3.2核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3rRNA3.4核糖體的三個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)3.5核糖體的生物學(xué)功能3核糖體---蛋白質(zhì)的加工廠第41頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

原核生物、真核生物細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞器中核糖體存在明顯差異（P123表4-9）。核糖體存在于每個(gè)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞中。雖然在不同生物內(nèi)其大小有別，但組織結(jié)構(gòu)基本相同，而且執(zhí)行的功能也完全相同。3.1核糖體第42頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天/80S/40S/60S3.2核糖體的基本結(jié)構(gòu)/40S/60S/80S大亞基小亞基大亞基含有肽基轉(zhuǎn)移酶中心，負(fù)責(zé)肽鍵生成小亞基含有解碼中心，負(fù)載氨基酸的tRNA的在此“解碼”mRNA密碼子第43頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.1核糖體3.2核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3rRNA

3.4核糖體的三個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)3.5核糖體的生物學(xué)功能3核糖體第44頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3rRNA是核糖體發(fā)揮生理功能的重要元件：

肽基轉(zhuǎn)移中心完全是由RNA組成的；

負(fù)載氨基酸t(yī)RNA的反密碼子環(huán)和mRNA的密碼子都是與16SrRNA相互作用，而不是與小亞基核糖體蛋白質(zhì)相互作用；

大多數(shù)r-蛋白質(zhì)位于核糖體周邊，核糖體的核心功能域完全或絕大部分由RNA組成。部分r-蛋白質(zhì)伸入到亞基核心，作用似乎只是穩(wěn)定rRNA的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代核糖體可能是從完全由RNA組成的原始的蛋白質(zhì)合成機(jī)器進(jìn)化而來(lái)；r-蛋白質(zhì)加入是為了提升原始RNA機(jī)器的功能。第45頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3rRNA各亞基的功能-原核生物（序列特點(diǎn)-自學(xué)）：

5SrRNA：通過(guò)TΨC環(huán)與tRNA相互識(shí)別；通過(guò)與23SrRNA中一段序列互補(bǔ)，表明50S核糖體大亞基中兩種RNA間存在相互作用。（×與50S核糖體大亞基相互作用）

23SrRNA：通過(guò)與tRNAMet序列互補(bǔ)與tRNAMet結(jié)合有關(guān)；與5SrRNA中一段序列互補(bǔ)；

與核糖體大亞基約有20種左右蛋白質(zhì)不同程度相結(jié)合。

16SrRNA：通過(guò)與mRNASD序列互補(bǔ)結(jié)合mRNA；通過(guò)與23SrRNA中一段序列互補(bǔ)，與50S核糖體大亞基相互作用；與P、A位的tRNA反密碼子直接作用。第46頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3rRNA各亞基的功能-真核生物（序列特點(diǎn)-自學(xué)）：

5.8SrRNA：真核生物核糖體大亞基特有的rRNA；同原核生物5SrRNA-識(shí)別tRNA。

18SrRNA：與原核生物16SrRNA有廣泛同源性。

在蛋白質(zhì)合成中起著積極作用，與mRNA、大亞基、P位和E位tRNA反密碼子直接作用。

28SrRNA：功能尚不清楚。

rRNA與tRNA、mRNA之間的相互關(guān)系，以及不同rRNA之間的關(guān)系，都是建立在序列互補(bǔ)或同源的基礎(chǔ)上。第47頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.1核糖體3.2核糖體的基本結(jié)構(gòu)3.3rRNA3.4核糖體的三個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)3.5核糖體的生物學(xué)功能3核糖體第48頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4核糖體的三個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)A位點(diǎn)：新到來(lái)的氨酰-tRNA的結(jié)合位點(diǎn)P位點(diǎn)：肽酰-tRNA的結(jié)合位點(diǎn)E位點(diǎn)：去氨酰-tRNA脫落的位點(diǎn)tRNA移動(dòng)順序：A位→P位→E位第49頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5核糖體的生物學(xué)功能第50頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

①mRNA結(jié)合部位；②結(jié)合/接受氨酰-tRNA部位（A位）；③結(jié)合/接受肽酰-tRNA部位（P位）；④空載tRNA移出部位（E位）；⑤肽基轉(zhuǎn)移部位及形成肽鍵的部位；

此外，還有用于起始和延伸的各種蛋白質(zhì)因子結(jié)合部位。

核糖體發(fā)揮生物學(xué)功能的基本部位/活性中心第51頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天本章主要內(nèi)容1遺傳密碼2蛋白質(zhì)合成中使用的工具3核糖體4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制5蛋白質(zhì)合成的抑制6蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制7蛋白質(zhì)的降解第52頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制

4.1氨基酸活化

4.2基本過(guò)程

4.3蛋白質(zhì)前體的加工第53頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.1氨基酸活化4.1.1氨酰-tRNA合成酶4.1.2氨基酸的活化第54頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.1.1氨酰-tRNA合成酶

總反應(yīng)：

aminoacyl-tRNAsynthetaseAA+tRNA+ATP→AA-tRNA+AMP+PPi

實(shí)際反應(yīng)：

第一步：AA+ATP+E→E-AA-AMP+PPi

第二步：E-AA-AMP+tRNA→AA-tRNA+E+AMP

AA:aminoacid;AA-tRNA:aminoacyl-tRNA

E:

aminoacyl-tRNAsynthetase第55頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

每一種氨酰-tRNA合成酶識(shí)別一種氨基酸和所有能裝載該氨基酸的tRNA。ThechargingreactionusesATP①②③④同工tRNA第56頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.1.2氨基酸的活化氨酰-tRNA合成酶起始氨基酸細(xì)菌中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸真核生物中，起始氨基酸是甲硫氨酸

由于甲硫氨酸的特殊性，體內(nèi)存在兩種tRNAMet

Met-tRNAiMet-起始肽鏈合成；Met-tRNAMet-肽鏈延伸中攜帶Met。tRNAf第57頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制

4.1氨基酸活化

4.2基本過(guò)程

4.3蛋白質(zhì)前體的加工、折疊肽鏈的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止第58頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天第59頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation：30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongation：RibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATermination：PolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA4.2蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段4.2.3肽鏈的終止4.2.2肽鏈的延伸4.2.1肽鏈的起始第60頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.1肽鏈的起始

原核生物肽鏈起始

真核生物肽鏈起始

原核和真核生物肽鏈起始比較第61頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核生物肽鏈的起始（1）起始總反應(yīng)式（2）細(xì)菌中三種重要的起始因子（3）起始密碼子的選用（4）起始位點(diǎn)及其實(shí)驗(yàn)分析（5）多順?lè)醋觤RNA的翻譯起始第62頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)起始總反應(yīng)式：30S+50S+mRNA+fMet-tRNAfMetIF-1、IF-2、IF-3GTP[70S?mRNA?fMet-tRNAfMet]+GDP+PiInitiationfactorMg2+、參與翻譯起始的成分有哪些？第63頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)細(xì)菌中有三種起始因子IF-3：穩(wěn)定30S亞基；輔助30S亞基與mRNA上起始點(diǎn)特異性結(jié)合；IF-1：作為完整起始復(fù)合體一部分：與30S亞基結(jié)合在A位，阻止氨酰-tRNA進(jìn)入；阻止30S與50S亞基結(jié)合。IF-2：結(jié)合特定起始tRNA，控制它進(jìn)入核糖體；有核糖體依賴GTP酶活性；翻譯起始復(fù)合物的形成過(guò)程？第64頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天fMet-tRNAfMet與30S-mRNA復(fù)合體結(jié)合需IF-2參與。50S亞基結(jié)合后，GTP能量被釋放，所有IF都被釋放。Initiationrequiresfactorsandfreesubunits70S?mRNA?fMet-tRNAfMet第65頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天30Ssubunitsinitiateribosomeselnongate第66頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)起始遺傳密碼的選用所有蛋白質(zhì)合成由同一氨基酸-甲硫氨酸開(kāi)始。多肽合成起始信號(hào)是一個(gè)ORF開(kāi)始的獨(dú)特密碼子。常為AUG。但細(xì)菌中也可GUG和UUG。三種密碼子被識(shí)別的效率不一樣：

AUG=2GUG=4UUG第67頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）起始位點(diǎn)及其實(shí)驗(yàn)分析

細(xì)菌mRNA起始點(diǎn)包括AUG起始密碼子及其上游10個(gè)堿基處Shine-Dalgarno嘌呤六聚體；在起始過(guò)程中，細(xì)菌核糖體30S亞基的16SrRNA3`端有一個(gè)可與SD序列的互補(bǔ)序列。第68頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天TheAUGisprecededbyaShine-Dalgarnosequence第69頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天(5)多順?lè)醋拥膍RNA翻譯起始（P85）多數(shù)多順?lè)醋拥姆g獨(dú)立發(fā)生；某些細(xì)菌中，mRNA相鄰順?lè)醋臃g直接相連，可由一個(gè)核糖體翻譯。第70頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.1肽鏈的起始

原核生物肽鏈起始

真核生物肽鏈起始

原核和真核生物肽鏈起始比較第71頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物肽鏈的起始（1）mRNA5’帽子和3’尾巴參與形成翻譯起始復(fù)合物（P131）-帽子結(jié)合蛋白（2）40S小亞基查找起始位點(diǎn)（3）起始位點(diǎn)序列特點(diǎn)（4）起始復(fù)合體的形成過(guò)程第72頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

◆起始因子（eukaryoticInitiationfactor）:

真核比原核細(xì)胞核糖體大，有更多起始因子（eIF）參與蛋白質(zhì)的合成起始過(guò)程；真核生物Met-tRNAMet

不甲?；?，mRNA的帽子和多聚A尾都參與翻譯起始復(fù)合物的形成。帽子結(jié)構(gòu)-促進(jìn)起始反應(yīng)（戴帽子的mRNA5’端與18SrRNA3’端存在相互作用；帽子結(jié)合蛋白）（1）mRNA5’帽子和3’尾巴參與形成翻譯起始復(fù)合物（P131）-帽子結(jié)合蛋白第73頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天"scanning"model:Eukaryoticribosomesmigratefromthe5`endofmRNAtotheribosomebindingsite,whichincludesanAUGinitiationcodon.（2）小亞基查找起始位點(diǎn)第74頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

起始位點(diǎn)含一個(gè)典型序列:5`NNNPuNNAUGG3`，在AUG前的第三個(gè)嘌呤（G或A）以及緊跟其后的G，可十倍地影響翻譯效率。（3）起始位點(diǎn)序列特點(diǎn)第75頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）起始復(fù)合體的形成過(guò)程第76頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天EukaryoticinitiationusesseveralcomplexesTheyactatallstagesoftheprocess,including5stages:1)formingacomplexwithMet-tRNAi

2)forminganinitiationcomplexwiththe5`endofmRNA3)bindingthemRNA-factorcomplextotheMet-tRNAi-factorcomplex4)enablingtheribosometoscanmRNAfromthe5`endtothefirstAUG5)mediatingjoiningofthe60Ssubunit.80S?mRNA?Met-tRNAiMet第77頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.1肽鏈的起始

原核生物肽鏈起始

真核生物肽鏈起始

原核和真核生物肽鏈起始比較第78頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation：30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongation：RibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATermination：PolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA4.2蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段4.2.3肽鏈的終止4.2.2肽鏈的延伸4.2.1肽鏈的起始第79頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.2肽鏈的延伸氨酰-tRNA進(jìn)入A位肽鏈從P位轉(zhuǎn)移到A位的氨酰-tRNA上移位使核糖體相對(duì)于mRNA移動(dòng)不同延伸因子選擇性結(jié)合到核糖體上使肽鏈不斷延伸真核生物延伸因子第80頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）氨酰-tRNA進(jìn)入A位

除起始因子以外的氨酰-tRNA均進(jìn)入核糖體A位，并受延伸因子（細(xì)菌為EF-Tu）的催化(前提是P位有肽酰-tRNA占據(jù))。以細(xì)菌為例-肽鏈合成的延伸。第81頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天EF-TurecyclesbetweenGTP-boundandGDP-boundformsactiveinactive第82頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

每個(gè)細(xì)菌約有70000個(gè)EF-Tu分子（約占總蛋白5%），與氨酰-tRNA分子數(shù)接近，意味著大多數(shù)氨酰-tRNA存在于三元復(fù)合體中。每個(gè)細(xì)胞約只有10000個(gè)EF-Ts分子。

EF-Tu*EF-Ts復(fù)合體僅是瞬時(shí)存在，EF-Tu可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镚TP結(jié)合形式，再形成三元復(fù)合體。第83頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）肽鏈從P位轉(zhuǎn)移到A位的氨酰-tRNA上（P134圖4-18）新生肽鏈從P位的肽酰-tRNA轉(zhuǎn)移至A位的氨酰-tRNA，這導(dǎo)致肽鏈延伸；負(fù)責(zé)肽鍵形成的催化酶稱肽基轉(zhuǎn)移酶（peptidyltransferase)，50S亞基具肽基轉(zhuǎn)移酶活性；（P132）肽鍵形成使P位產(chǎn)生脫?；膖RNA，A位產(chǎn)生肽酰-tRNA。不需要能量第84頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天Peptidebondformationtakesplacebyreactionbetweenthepolypeptideofpeptidyl-tRNAinthePsiteandtheaminoacidofaminoacyl-tRNAintheAsite.Nascentpolypeptideistransferredtoaa-tRNA縮合反應(yīng)第85頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（3）移位使核糖體相對(duì)于mRNA移動(dòng)核糖體移位使mRNA在核糖體上移動(dòng)3nt長(zhǎng)度。移位使脫氨酰的tRNA進(jìn)入E位，肽酰-tRNA進(jìn)入P位，A位空出。雜合狀態(tài)模型：

--移位分兩步進(jìn)行：50S亞基相對(duì)于30S亞基移動(dòng)，然后30S亞基移動(dòng)使核糖體構(gòu)象復(fù)原。移位必需的蛋白質(zhì)因子EF-G，移位能量來(lái)自一分子GTP水解。核糖體沿mRNA的相對(duì)移動(dòng)方向？5’—3’第86頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天Thehybridstatetranslocationmodel第87頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNAmovesthrough3ribosomesites第88頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）不同延伸因子選擇性結(jié)合到核糖體上使肽鏈不斷延伸▲易位需要EF-G，其結(jié)構(gòu)類似于氨酰-tRNA*EF-TU*GTP復(fù)合體，該因子為細(xì)胞的主要組分，一個(gè)核糖體就約有1個(gè)分子?！鳨F-Tu及EF-G與核糖體的結(jié)合是相互排斥的?！孜恍枰狦TP水解，這引起EF-G的變化，繼而又引起核糖體結(jié)構(gòu)的變化。第89頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天EFfactorshavealternatinginteractionsBindingoffactorsEF-TuandEF-Galternatesasribosomesacceptnewaminoacyl-tRNA,formpeptidebonds,andtranslocate.黃色霉素抑制釋放梭鏈孢酸抑制釋放核糖體沿mRNA移動(dòng)與肽酰-tRNA移位這兩個(gè)過(guò)程是偶聯(lián)的。第90頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核生物延伸因子原核生物肽鏈延伸每次反應(yīng)共需要3個(gè)延伸因子，EF-Tu，EF-Ts，EF-G。3個(gè)延伸因子都具有GTP酶活性。EF-Tu，EF-Ts-促進(jìn)AA-tRNA進(jìn)入A位。EF-G-促進(jìn)移位和去氨酰-tRNA的釋放。第91頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物延伸因子（P136）EF-1（對(duì)應(yīng)于EF-Tu，EF-Ts）-促進(jìn)AA-tRNA進(jìn)入A位。EF-2（對(duì)應(yīng)于EF-G）-促進(jìn)移位和去氨酰-tRNA的釋放。消耗2個(gè)GTP向生長(zhǎng)中的肽鏈加上一個(gè)氨基酸。原核生物每向肽鏈上加上一個(gè)氨基酸消耗？？個(gè)GTP。第92頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation：30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongation：RibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATermination：PolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA4.2蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介4.2.3肽鏈的終止4.2.2肽鏈的延伸4.2.1肽鏈的起始第93頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.2.3肽鏈的終止三種終止密碼子釋放因子肽鏈的終止反應(yīng)過(guò)程第94頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）三種終止密碼子三個(gè)終止密碼子（terminationcodon，stopcodon)UAA、UAG和UGA終止蛋白質(zhì)合成；UAA是最常用的終止密碼子。UGA比UAG使用頻率高一點(diǎn)，但UGA出錯(cuò)的可能性更大一點(diǎn)。第95頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）釋放因子

終止密碼子是被蛋白質(zhì)釋放因子(releasefactor，RF)而不是氨酰-tRNA所識(shí)別；第96頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2.1）原核生物的RF

I型釋放因子

結(jié)構(gòu)類似于氨酰-tRNA*EF-Tu和EF-G；

I型釋放因子（RF1識(shí)別UAA和UAG，RF2識(shí)別UGA和UAA），它們?cè)贏位發(fā)揮作用（此時(shí)P位要有肽酰-tRNA），并水解肽酰-tRNA上的二酯鍵。

II型釋放因子

RF3，依賴GTP發(fā)揮作用；

多肽鏈釋放后刺激I型釋放因子從核糖體中解離出來(lái)。第97頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天SeveralfactorshavesimilarshapesMolecularmimicryenablestheelongationfactorTu-tRNAcomplex,

thetranslocationfactorEF-G,andthereleasefactorsRF1/2-RF3

tobindtothesameribosomalsite.第98頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2.2）真核生物的RF

I型釋放因子-eRF1

eRF1識(shí)別UGA、UAA、UAG

在A位發(fā)揮作用（此時(shí)P位要有肽酰-tRNA），并水解肽酰-tRNA上的二酯鍵。

II型釋放因子-eRF3

多肽鏈釋放后刺激I型釋放因子從核糖體中解離出來(lái)。第99頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天Theeukaryoticterminationfactor

eRF1hasastructurethatmimicstRNA.ThemotifGGQatthetipofdomain2isessentialforhydrolyzingthepolypeptidechainfromtRNA.第100頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）肽鏈合成終止反應(yīng)過(guò)程

第101頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation：30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongation：RibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATermination：PolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA4.2蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段4.2.3肽鏈的終止4.2.2肽鏈的延伸4.2.1肽鏈的起始第102頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天第103頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)合成中核糖體循環(huán)第104頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天小亞基、大亞基處于動(dòng)態(tài)平衡中合成起始非完整核糖體所為-小亞基第105頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制

4.1氨基酸活化

4.2基本過(guò)程

4.3蛋白質(zhì)前體的加工、折疊肽鏈合成的起始、延伸、終止第106頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.3蛋白質(zhì)前體的加工、折疊N端fMet或Met的切除，往往發(fā)生在多肽鏈合成完畢之前；二硫鍵的形成；特定氨基酸的修飾，包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧基化；切除新生肽鏈中非功能片段；蛋白質(zhì)的折疊。第107頁(yè),共123頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子伴侶（P140）molecularchaperone

1987年

Lasky首先提出了分子伴侶的概念。他將細(xì)胞核內(nèi)能與組蛋白結(jié)合并