蛋白質(zhì)生物合成講課

關(guān)于蛋白質(zhì)生物合成講課翻譯蛋白質(zhì)的生物合成模板mRNA氨基酸的運(yùn)載體tRNA蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所核糖體各種輔因子起始因子延伸因子釋放因子核糖體循環(huán)因子第2頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月一、遺傳密碼1、遺傳密碼是三聯(lián)體2、遺傳密碼的特點(diǎn)簡(jiǎn)并性通用性變偶性第3頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月tRNA反密碼子的第一位堿基IUGACmRNA密碼子的第三位堿基U，C，AA，GU，CUG表9-4密碼子和反密碼子配對(duì)的變偶性第4頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月第5頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月小資料“遺傳密碼一直被認(rèn)為存在富余現(xiàn)象，但冗余密碼子顯然并非完全一樣，”加州大學(xué)霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的JonathanWeissman博士說(shuō)。

許多的生物會(huì)明顯偏好編碼同一個(gè)氨基酸的數(shù)個(gè)密碼子中的其中一個(gè)，即便是在不管選用哪個(gè)密碼子其結(jié)構(gòu)都相同的情況下。這就出現(xiàn)一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題：既然富余的密碼子作用都是一樣的，為什么自然選擇會(huì)對(duì)其中一個(gè)有偏好。新的研究完美地回答了這個(gè)問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)DNA密碼子包含蛋白質(zhì)合成速度信息第6頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月二、氨酰-tRNA的合成第7頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月第8頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月蛋白質(zhì)合成中的質(zhì)量控制小資料

為了防止?jié)撛诘牡鞍踪|(zhì)錯(cuò)誤合成，某些氨基酰-tRNA合成酶具有編校功能去除錯(cuò)誤活化的氨基酸或者錯(cuò)誤接載的氨基?；痶RNA，通過(guò)控制蛋白質(zhì)的生物合成原料的質(zhì)量，對(duì)蛋白質(zhì)合成進(jìn)行質(zhì)量控制。該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)能夠通過(guò)不依賴-或依賴tRNA轉(zhuǎn)移前編校途徑水解誤活化的非對(duì)應(yīng)氨基酸，即使誤活化的氨基酸轉(zhuǎn)移到tRNA分子上也可以通過(guò)轉(zhuǎn)移后編校途徑將其水解。LeuRS通過(guò)多條編校途徑在反應(yīng)的各個(gè)步驟清除錯(cuò)誤的反應(yīng)產(chǎn)物和中間物。第9頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月三、蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程（一）原核生物肽鏈合成的起始（1）形成mRNA-30S復(fù)合物：IF3-30S-mRNA復(fù)合物（2）30S起始復(fù)合物與fMe-tRNAfMet結(jié)合：

與fMet-tRNAfMet-GTP-IF-2結(jié)合（3）形成70S起始復(fù)合物第10頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月第11頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月（二）原核生物肽鏈的延伸1）進(jìn)位進(jìn)位(entrance)指氨酰-tRNA的反密碼子與mRNA的密碼子在核糖體識(shí)別，使氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體的A位。第12頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月（2）轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽(transpeptidation)包括轉(zhuǎn)位反應(yīng)和肽鍵的形成，這個(gè)過(guò)程是和延伸因子從核糖體上解離下來(lái)同時(shí)進(jìn)行的。第13頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月（3）移位移位(translocation)指肽酰-tRNA和mRNA相對(duì)于核糖體的移動(dòng)，這一過(guò)程需要移位因子EF-G，并需要GTP水解功能。第14頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月（三）原核生物肽鏈合成的終止第15頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月▲真核生物肽鏈合成的起始第16頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月

真核生物的在延伸階段的反應(yīng)也是不斷地經(jīng)歷進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽和移位的循環(huán)，只是由eEF-1代替了原核系統(tǒng)中的EF-Tu和EF-Ts，eEF-2代替了EF-G，轉(zhuǎn)肽酶的活性可能由核糖體蛋白提供。真菌還需要第三種延伸因子eEF-3，該延伸因子的作用是維持翻譯的忠實(shí)性。

真核生物的肽鏈終止也需要蛋白因子，只需一種終止因子eRF，此終止因子可識(shí)別3種終止密碼子，并需要三磷酸鳥(niǎo)苷。在人、爪蟾、酵母等中，eRF有非常類似的肽鏈結(jié)構(gòu)?！婧松镫逆湹难由臁婧松镫逆満铣傻慕K止第17頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月

雷帕霉素(rapamycin)可延長(zhǎng)不同的生物壽命的發(fā)現(xiàn)，掀起了研究其潛在的分子機(jī)制的研究熱潮。雷帕霉素復(fù)合物1(mTORC1)的哺乳動(dòng)物靶點(diǎn)可調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)，并可能通過(guò)控制mRNA的翻譯調(diào)控生物體的衰老。然而，抑制mTORC1和降低蛋白質(zhì)的合成為何可以延長(zhǎng)壽命仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。小資料雷帕霉素可提高蛋白質(zhì)合成品質(zhì)第18頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月蛋白質(zhì)前體的加工1、N端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除2、二硫鍵的形成與重排3、肽鏈的剪切4、氨基酸側(cè)鏈的修飾5、肽鏈的折疊6、亞基的聚合第19頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月Anoverviewofproteinsynthesis.第20頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月人工合成蛋白質(zhì)舉例

第一步，先把天然胰島素拆成兩條鏈，再把它們重新合成為胰島素。這由“拆合組”負(fù)責(zé)，任務(wù)是將天然胰島素的A鏈和B鏈上的3個(gè)二硫鍵打開(kāi)，從而把胰島素拆分成兩條鏈，隨后再把它們重新合成。如果重合成的胰島素具有生物活性，那就為人工全合成胰島素指明了一條路徑。維格納奧德曾多次做過(guò)這個(gè)拆合實(shí)驗(yàn)，但沒(méi)有一次成功。經(jīng)過(guò)不懈的努力，我國(guó)科學(xué)家小組于1959年突破了這一難題，重新合成出LJ原來(lái)活力相同、形狀一樣的胰島素，并成功使胰島素產(chǎn)率達(dá)到了5%一10%,到1963年已經(jīng)提高到50%。牛胰島素的合成過(guò)程第21頁(yè),共24頁(yè)，星期六，2024年，5月

第二步，天然的兩條鏈合成成功之后，再用一個(gè)天然鏈與一個(gè)人工合成的鏈進(jìn)行合成，這就是所謂的半合成。最初用人工合成的B鏈同天然的A鏈相連接，這種半合成的牛胰島素在1964年獲得成功。第三步，把經(jīng)過(guò)半合成考驗(yàn)的人工合成的A鏈與B鏈相連接。終于在1965年9月17日完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。通過(guò)小鼠驚