第12章蛋白質(zhì)的生物合成翻譯

1、.第第 一一 節(jié)節(jié) .l 三種三種RNAmRNA（messenger RNA, 信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白體核蛋白體RNA）tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA）. 遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順?lè)错樂(lè)醋幼?cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順?lè)醋佣囗樂(lè)醋?polycistron) 。 真核真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為只編碼一種蛋白質(zhì)，為

2、單順?lè)醋訂雾樂(lè)醋?single cistron) 。原核生物的多順?lè)醋釉松锏亩囗樂(lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì).l mRNA上存在遺傳密碼上存在遺傳密碼mRNA分子上從分子上從5 至至3 方向，由方向，由AUG開(kāi)開(kāi)始，每始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱為稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(triplet code

3、n)。起始密碼起始密碼(initiation coden): AUG 終止密碼終止密碼(termination coden): UAA，UAG，UGA 第三字母UCAGUCAGUCAGCUAG.l遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉。碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉。 .基因損傷引起基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshift mutation)。 遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫

4、氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。個(gè)三聯(lián)體為其編碼。.轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過(guò)的反密碼需要通過(guò)堿基互補(bǔ)與堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)?；鋵?duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)。 U擺動(dòng)配對(duì)擺動(dòng)配對(duì). 不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成 原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰

5、位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site).反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂.氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）（一）氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E.tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP.（二）（二）起始肽

6、鏈合成的氨基酰起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA.第第 二二 節(jié)節(jié) .整個(gè)翻譯過(guò)程可分為整個(gè)翻譯過(guò)程可分為 ：翻譯過(guò)程從閱讀框架的翻譯過(guò)程從閱讀框架的5 -AUG開(kāi)始，按開(kāi)始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。至終止密碼出現(xiàn)。 .原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核、真核生物各種起始因子的生物功能 促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF

7、-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對(duì)結(jié)合起始位對(duì)結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他

8、位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)

9、大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對(duì)結(jié)合起始位對(duì)結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子.IF-3IF-11. 核蛋白體大小亞基分離核蛋白體大小亞基分離A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合.IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰t

10、RNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到結(jié)合到小亞基小亞基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi.mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程復(fù)合物形成過(guò)程.肽鏈合成的延長(zhǎng)因子肽鏈合成的延長(zhǎng)因子 （一）進(jìn)位（一）進(jìn)位指根據(jù)指根據(jù)mRNA下下一組

11、遺傳密碼指導(dǎo)，一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體進(jìn)入核蛋白體A位。位。.延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子EF-T催化催化進(jìn)位（原核生物）進(jìn)位（原核生物）.Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP.是由轉(zhuǎn)肽酶是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵催化的肽鍵形成過(guò)程。形成過(guò)程。.fMetA U G53fMetTuGTP.進(jìn)進(jìn)位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽.真核生物肽鏈合成的延長(zhǎng)過(guò)程與原核基本相真核生物肽鏈合成的延長(zhǎng)過(guò)程與原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長(zhǎng)因子。似，但有不同的反應(yīng)體系和延長(zhǎng)因子。另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒(méi)有另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒(méi)有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)位，轉(zhuǎn)位時(shí)

12、卸載的卸載的tRNA直接從直接從P位脫落。位脫落。（四）真核生物延長(zhǎng)過(guò)程（四）真核生物延長(zhǎng)過(guò)程.當(dāng)當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA、核、核蛋白體等分離，這些過(guò)程稱為肽鏈合成終止。蛋白體等分離，這些過(guò)程稱為肽鏈合成終止。.終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF) 一是識(shí)別終止密碼，如一是識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別特異識(shí)別UAA、UAG；而；而RF-2可識(shí)別可識(shí)別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕喈?dāng)于催化二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶

13、改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。白體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF .原原核核肽肽鏈鏈合合成成終終止止過(guò)過(guò)程程 U A G53COO-.使蛋白質(zhì)合成高速、使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)行。高效進(jìn)行。電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象.第第 三三 節(jié)節(jié).1. 熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和和GreE族族 2. 伴侶素伴侶素(cha

14、peronins) GroEL和和GroES家族家族分子伴侶分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。質(zhì)的正確折疊。 熱休克蛋白促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊的基本作用熱休克蛋白促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊的基本作用結(jié)合保護(hù)待折疊多肽片段，再釋放該片段進(jìn)結(jié)合保護(hù)待折疊多肽片段，再釋放該片段進(jìn)行折疊。形成行折疊。形成HSP70和多肽片段依次結(jié)合、解離和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。的循環(huán)。 HSP40結(jié)合待結(jié)合待折疊多肽片段折疊多肽片段 HSP70-ATP復(fù)合物復(fù)合物 HSP40- HSP70-

15、ADP-多肽復(fù)合物多肽復(fù)合物 ATP水解水解GrpE ATPADP復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進(jìn)行正確折疊復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進(jìn)行正確折疊 .伴侶素伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過(guò)程系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過(guò)程 伴侶素的主要作用伴侶素的主要作用為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境?？臻g構(gòu)象的微環(huán)境。 .蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過(guò)程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。一過(guò)

16、程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。 二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯(cuò)配二硫鍵斷裂并形成正確二大區(qū)段肽鏈中催化錯(cuò)配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。然構(gòu)象。.肽肽-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶 多肽鏈中肽酰多肽鏈中肽酰- -脯氨酸間形成的肽鍵有順?lè)磧筛彼衢g形成的肽鍵有順?lè)磧煞N異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。 肽酰肽酰- -脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶可促進(jìn)上述順?lè)磧煞N脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶可促進(jìn)上述順?lè)磧煞N異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。 肽酰肽酰-

17、-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。 .NC信號(hào)肽信號(hào)肽PMOCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSHEndophin. 蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送(protein targeting). 信號(hào)序列信號(hào)序列(signal sequence).靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分 .真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過(guò)程首先

18、要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。輸送過(guò)程首先要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 信號(hào)肽信號(hào)肽(signal peptide) 各種新生分泌蛋白的各種新生分泌蛋白的N端有保守的氨端有保守的氨基酸序列稱信號(hào)肽。基酸序列稱信號(hào)肽。 .信號(hào)肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) .第第 四四 節(jié)節(jié).l抗生素抗生素(antibiotics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。一類藥物。l抗代謝藥物抗代謝藥物指能干擾生物代謝過(guò)程，從而抑制細(xì)胞過(guò)指能干擾生物代謝過(guò)程，從而抑制細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng)的藥物，如：度生長(zhǎng)的藥物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息傳遞過(guò)程。某些毒素也作用于基因信息傳遞過(guò)程。.抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理 .四四環(huán)環(huán)素素族族氯霉素氯霉素鏈霉素和卡那霉素鏈