從酶學(xué)開始-14蛋白質(zhì)生物合成

第十四 蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯為蛋白質(zhì)分子中的20種氨基酸排列順序。遺傳信息在DNA分子上，轉(zhuǎn)錄生成mRNA。mRNA是指導(dǎo)翻譯的直接模板，蛋白質(zhì)是表達(dá)的最終產(chǎn)物。合成，以mRNA為模板，tRNA為運(yùn)載體，白體為裝配場(chǎng)所，共同協(xié)調(diào)完成。factors，IF（eukaryote，EF因子（ribosomalreleasefactors，RR第一節(jié)遺傳 一、遺傳——三聯(lián)（一 Codon的概mRNA53AUG3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)，稱為三聯(lián)體(tripletcoden)。（二）三聯(lián)體破eadigORF架內(nèi)每3個(gè)堿基組成的三聯(lián)體，就是決定一個(gè)氨基酸的遺傳（geneticcodon。至1966年，經(jīng)過M.Nirenberg等4年的研究，20種氨基酸對(duì)應(yīng)的61個(gè)子和三個(gè)終止子全部被查清。1968Nirenberg和Khorana因破以遺傳的貢獻(xiàn)而獲Nobel獎(jiǎng)。二、子的簡(jiǎn)并現(xiàn)象（Degeneracyofcodon）（degeneracy，稱為同義子。編碼一個(gè)AA的幾個(gè)子中，僅第三個(gè)NT不同。codon的簡(jiǎn)并可把突變對(duì)生物體的影響降到最小同工 內(nèi)容：codon的前兩位堿基和反子配對(duì)時(shí)遵循Watson—Crick原則而第三位堿基有一定的靈活性tRNA反子第1位堿IUGACmRNA子第3位堿U,C,A,U,UG三、遺傳的特的三聯(lián)體不間斷，須3個(gè)一組連續(xù)讀下去。損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生或缺失，使下游翻譯出的氨基酸完全改變?？赡軐?dǎo)致框移突變(frameshiftmutation)。位不同。例如ACU，ACC，ACA，ACG；都是蘇氨酸的子，UGU，UGC，UGA，UGG都是纈氨酸的子。這些子第三位堿基如出規(guī)了點(diǎn)突變，并不影響所翻譯出的氨基酸種類。遺傳的簡(jiǎn)并性是指子上第三位堿基改變往往不影響氨基酸翻譯。同一氨基酸有多個(gè)子，其中會(huì)有一二個(gè)是被優(yōu)先．翻譯過程氨基酸的正確加入，需靠mRNA上的子與tRNA上的反子相互以堿基配對(duì)辨認(rèn)。子與反子配對(duì)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不遵從堿基配對(duì)規(guī)律的情況，稱為遺傳的擺動(dòng)現(xiàn)象。這一現(xiàn)象更從最簡(jiǎn)單的生物例如，～直至人類，在蛋白質(zhì)的生物合成中都使用同一套遺傳。最近發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物細(xì)胞的線粒體植物細(xì)胞的葉綠體這些細(xì)胞器有自身的DNA和獨(dú)立的系統(tǒng)而且在翻譯過程中，雖也是三聯(lián)體子，但和普遍使用的“通用子”有相當(dāng)多差別。例如線粒體和葉綠體以AUG、AUU（initiationcodon遺傳表好比一本字典，學(xué)習(xí)過程中不必強(qiáng)記。但要知道如何從堿基序列查出氨基酸序列及反過（mRNA種類很多，分子大小不一。在各種RNA中，mRNA的以半衰期表示）最短。這說明mRNA一個(gè)酶系統(tǒng)）編碼。例如E.coli乳糖子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄出的mRNA，可翻譯出利用乳糖的三種酶，即（AUG前有SDS–D序列（Shine-Dalgarno sequence：位于AUG上游4~13個(gè)NT處的富含嘌呤的3~9個(gè)NT的共同序列，其一致序列為AGGAGG16SrRNA3’3’------UCCUCC-----5’tRNA正確定位于codon息還是不連續(xù)的，經(jīng)過剪接、修飾，成為成mRNA才在翻譯中起模板作用。第二 tRNA的結(jié)構(gòu)、功能與種tRNA1mRNA2、的工具，運(yùn)載氨基tRNA3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA●與mRNA結(jié)合部位—反子部原核生物：起始子AUG所編碼的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNAtRNA：ATPtRNA--------氨酰－tRNA＋AMP十E催化這一化學(xué)反應(yīng)的酶是氨酰－tRNAtRNA（AMP－E）AMP－EATP：氨基酸十ATP-E-------AMP-E＋PPiAMP-EtRNA--------氨酰一tRNAAMP（二）氨酰－tRNA的表示方法氨酰一tRNA完整的寫法是：ala－tRNAala；arg一tRNAarg；met—tRNAmet，met－tRNAimetfMet-tRNAifMet用三字母縮寫代表已結(jié)合的氨基酸殘基，tRNA右上角的三字縮寫代表tRNA的結(jié)合特異性，有時(shí)也可子AUG為甲硫氨酸編碼同時(shí)用作起始在真核生物中至少有兩種：tRNAimet稱為起始-（iniatortRNA，tRNAemet原核生物的起始只能辨認(rèn)甲酰化的甲硫氨酸，即N一甲酰甲硫氨酸（fmetii原核生物：起始子AUG所編碼的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起ii二、tRNA2－6種tRNAtRNA4050tRNA能特異地識(shí)別mRNA模板上起始子的tRNA稱起始tRNA，其他tRNA統(tǒng)稱為延伸tRNA同工 第三節(jié)rRNA的結(jié)構(gòu)原核生物真核生物5S-5S-2134~33~49A位：氨基酰位(aminoacylsite)；P位：肽酰位(peptidylsite)；E位：排出位(exit第四節(jié)終止前一位三聯(lián)體，翻譯出肽鏈C一端氨基酸。翻譯過程也可分起始、延長(zhǎng)、終止階段來描述。氨基（一）翻譯起始是把帶有甲硫氨酸的起始tRNA連同mRNA結(jié)合到白體上，生成翻譯起始復(fù)合complex同，氨基酸一tRNA、mRNA結(jié)合到白體上的步驟，大致上是一樣的。tRNA，核糖體大小亞基分離翻譯過程是在白體上連續(xù)進(jìn)行的，翻譯延長(zhǎng)中白體大、小亞基是連結(jié)mRNAfmet－tRNA先結(jié)合于小亞基上。，mRNA與小亞基結(jié)合在翻譯起始子AUG的上游，相距約8～13個(gè)核苷酸處，往往有一段4－6個(gè)核苷酸組成的富含嘌呤的以…AGGA…為的S-D序列。白體小亞基上的16S－rRNA近3’一末端處，有一段短序列…UCCU…是與S-D序列互補(bǔ)的。因此，mRNA上的S－D序列又稱為白體結(jié)合位點(diǎn)（ribosomalbindingsite，RBS。緊接AGGA的小段核苷酸，又可以被白體小亞基蛋白－1）mRNA連結(jié)到i起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合這個(gè)過程和mRNA在白體小亞基就位同時(shí)發(fā)生，fMet-tRNAfMet只能辨認(rèn)和結(jié)合于mRNA的起始子AUG上。由于這一結(jié)合，推動(dòng)了mRNA的前移，也mRNA就位的準(zhǔn)確性。iii核糖體大亞基結(jié)合最后，在已有mRNA和fMet-tRNAfMet的小亞基上，加入白體的大亞基，成tRNAA位而進(jìn)入延長(zhǎng)階段。ii，peptidylstesite延長(zhǎng)繼續(xù)。再次成肽時(shí)，肽又從這一位置轉(zhuǎn)給A位。在圖上，P位往往在白體的左半部。A位即氨基酸位（aminoacylsitetRNAA位上，延長(zhǎng)成肽中，此位因接受肽酸基鏈，故又名受位（acceptorside，原核生物的翻譯起始因子（IF）IF-I、IF-2IF-3。翻譯起始時(shí)，IF-3結(jié)合到白體3OS亞基靠近SOS亞基的邊界，使大、小亞基拆離。IF-I協(xié)助IF-3的結(jié)合和亞基拆離，使單30SmRNA及起始tRNA結(jié)合。m而fmet－tRNA結(jié)合mRNA及白體則需起始因子IF-2。IF-2先與GTP結(jié)合再結(jié)合起始者tRNAfmet－tNRA－IF2－GTPmRNA3OS亞基上前移，tRNAP位。這是一個(gè)耗能過程，IF-l也促進(jìn)這一結(jié)合的作用。mRNA和起始tRNA都結(jié)合了3OS亞基后，IF3先脫驗(yàn)證明，連有IF-3的3OS亞基，是不能結(jié)合亞基的。接著IF-2和IF-l才相繼脫落，以70S白體為主體的翻譯起始復(fù)合物即形成（二）,真核生物：EF-1、EF-2。1進(jìn)位也稱為，指氨酰一tRNA根據(jù)遺傳的指引，進(jìn)入白體的A位i成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。此酶實(shí)際上是白體大亞基上的蛋白質(zhì)。成肽的過程P位上的fMet-tRNAfMet的?；cA位上的AA－tRNA的氨基進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)在A位上進(jìn)行PAa一氨基可保留至翻譯終止成為新生的肽鏈上的作末端。i成肽完成后，生成的二肽-tRNA在A位上，這是第一個(gè)白體循環(huán)的情況，第二個(gè)循環(huán)，A位上為在成肽結(jié)束前，tRNA從白體上脫落，使P位留空。轉(zhuǎn)位在A位的二肽連同mRNA從A位進(jìn)入P位。這實(shí)際是整個(gè)白體的相對(duì)位置移動(dòng)。催化轉(zhuǎn)位作（tanslocaseG（EFG鏈上第三號(hào)三聯(lián)體，于是，第三號(hào)氨基酸就按的指引進(jìn)入A位，開始下一循環(huán)。（三）肽鏈合成的終止包括：終止的辨認(rèn)、肽鏈從肽酰一tRNA水解出，mRAN從白體中分離及大（RF，RR需ATP變?yōu)锳MP，消耗2個(gè)高能鍵。翻譯起始階段，GTP-met-tRNA與白體小亞基形成復(fù)合物，至起始復(fù)合物生成釋出GDP5個(gè)高能磷SOS（4OS＋60S，7OS白體eIF比IF的種類多真核生物的起始tRNA攜帶的甲硫氨酸不需甲酸化mRNA分子結(jié)構(gòu)上，真核生物mRNA未發(fā)現(xiàn)有RBS序列，但有5’－端帽子結(jié)構(gòu)和3’一端聚腺苷酸（polyA）尾巴。帽子結(jié)構(gòu)和mRNA在白體上就位有關(guān)。已知在翻譯起始過程需要帽子結(jié)合蛋白（cap－sitebindingprotein，CBP）mRNA上的帽子結(jié)構(gòu)，并促使mRNA與4OS白體亞基的結(jié)合?，F(xiàn)已知CBP有CBPI和CBP2兩種，或稱作CBPa，CBPb，分子量分別為24及300kD。CBP-IeIF4E，CBP-II即eIF4FATP酶活性，是主要的帽結(jié)合蛋白，AIF4A。4B、4E共同促進(jìn)這一結(jié)合過程（13-。eIF中，以eIF2研究得較多和較清楚。mRNA上沒有RBS序列，翻譯起始不是像原核生物那樣，mRNAtRNA結(jié)合到eIF2met－tRNAimetGTPeIF3eIF4C的協(xié)助下結(jié)合到4OS白體亞基上然后mRNA上的AUG才辨認(rèn)tRNAimet及上的反在各種eIF4的協(xié)助下進(jìn)入4OS亞基（圖13－。所以，eIF2是生成起始復(fù)合物首先必需的蛋白質(zhì)因子。正如前面eIF2是真核生物難體會(huì)，對(duì)eIF2的研究較多和較徹底了。第五節(jié)從白體釋放的多肽鏈，不一定具備生物活性。肽鏈從白體釋放后，經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理pocessing結(jié)構(gòu)的修飾，一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾和靶向輸送面：翻譯過程以fMet－tRNAfmet聲作為第一個(gè)的起始物，在蛋白質(zhì)合成過程中，N一端氨基酸總是在結(jié)締組織的蛋白質(zhì)內(nèi)常出現(xiàn)羥脯氨酸、羥賴氨酸，這兩種氨基酸并無遺傳。反子及t－RNAOH基團(tuán)的氨基酸是翻譯后才磷酸化的。多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間往往可由兩個(gè)SH形成的二硫鍵。這已常見的維系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵，其形成也是在肽鏈合成后兩個(gè)半胱氨酸的－SH基氧比而連結(jié)的。前胰島素原的加工：S信號(hào) 16個(gè)氨基酸殘BC3033A21（oligomer體或其他細(xì)胞器；分泌至體液，然后輸送至該蛋白質(zhì)應(yīng)起作用的靶和靶細(xì)白質(zhì)合成后，地argetingproteinspeptide性蛋白質(zhì)另一特點(diǎn)是多數(shù)有一種蛋白質(zhì)的前身，例如前胰島素原（peproinsulin，前甲狀旁腺素原自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)構(gòu)。第六節(jié)控