基礎(chǔ)生物化學(xué)蛋白質(zhì)合成

13蛋白質(zhì)生物合成13.1蛋白質(zhì)合成體系13.2蛋白質(zhì)的生物合成13.3蛋白質(zhì)定位13.1.1mRNA與遺傳密碼蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的，不同的蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序不同，這種排列順序是按照基因中的堿基順序決定的。基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中從DNA轉(zhuǎn)移到mRNA，再由mRNA將遺傳信息表達(dá)為蛋白質(zhì)中氨基酸順序的過(guò)程稱(chēng)翻譯。即蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程。蛋白質(zhì)合成過(guò)程中需要200多種生物大分子參加，包括核糖體、mRNA、tRNA及多種蛋白質(zhì)因子。用體外翻譯系統(tǒng)也可以進(jìn)行蛋白質(zhì)的生物合成。如細(xì)菌無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)、動(dòng)物無(wú)核細(xì)胞系統(tǒng)、網(wǎng)織紅細(xì)胞裂解系統(tǒng)和麥胚系統(tǒng)等。只要加入外源mRNA模板，則可進(jìn)行體外翻譯。13.1.1.1mRNA原核細(xì)胞每個(gè)mRNA分子常帶有多個(gè)功能相關(guān)蛋白質(zhì)的編碼信息，以一種多順?lè)醋拥男问脚帕?，在翻譯過(guò)程中可同時(shí)合成幾種蛋白質(zhì)；真核細(xì)胞每個(gè)mRNA一般只帶一種蛋白質(zhì)編碼信息，是單順?lè)醋拥男问?。不同的蛋白質(zhì)有各自不同的mRNA，mRNA除含有編碼區(qū)外，兩端還有非編碼區(qū)。非編碼區(qū)對(duì)于mRNA的模板活性是必需的，特別是5’-端非編碼區(qū)在蛋白質(zhì)合成中可能是與核糖體結(jié)合的部位。基因中各種序列的一般排列次序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)信號(hào)—5‘-端前導(dǎo)區(qū)(非編碼區(qū))—編碼區(qū)—3‘-端尾序列(非編碼區(qū))—3‘端終止子。13.1.1.2遺傳密碼的破譯⑴遺傳密碼mRNA中蘊(yùn)藏遺傳信息的堿基順序稱(chēng)為遺傳密碼（Geneticcode）。mRNA分子上以5‘→3’方向，從AUG開(kāi)始每三個(gè)連續(xù)的核苷酸（三聯(lián)體）組成一個(gè)密碼子(codon)。mRNA中的4種堿基可以組成64種密碼子。這些密碼代表了20種氨基酸，同時(shí)決定了翻譯過(guò)程的起始與終止位置。每種氨基酸至少有一種密碼子，最多的有6種密碼子。通過(guò)遺傳學(xué)和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，1966年編排出了遺傳密碼字典。⑵遺傳密碼的破譯基因密碼的破譯先后經(jīng)歷了五十年代的數(shù)學(xué)推理階段和1961-1965年的實(shí)驗(yàn)研究階段。物理學(xué)家GeorgeGamov（1954）根據(jù)DNA中有4種核苷酸和蛋白質(zhì)中有20種氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，推理認(rèn)為3個(gè)核苷酸為一個(gè)氨基酸編碼，可編64種氨基酸(43=64)是最理想的。因?yàn)樵谟兴姆N核苷酸條件下，64是能滿(mǎn)足于20種氨基酸編碼的最小數(shù)。Brenner和Grick（1961）根據(jù)DNA鏈與蛋白質(zhì)鏈的共線(xiàn)性(colinearity)，肯定了三個(gè)核苷酸為一個(gè)氨基酸編碼的推理。隨后的實(shí)驗(yàn)研究證明此推理是正確的。①均聚核苷酸指導(dǎo)均聚肽合成Nirenberg和Mathaei（1961）合成了polyU作為模板，加入體外無(wú)細(xì)胞翻譯系統(tǒng)中。將翻譯產(chǎn)物分析后，發(fā)現(xiàn)合成的肽鏈中的氨基酸殘基全部是Phe。確認(rèn)了第一個(gè)Phe的密碼子（UUU）。以polyA和polyC為模板，證明了分別可指導(dǎo)合成polyLys和polyPro，確定了AAA是Lys的密碼子，CCC是pro的密碼子。但類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)不能證明GGG是何種氨基酸的密碼子，因?yàn)閜olyG產(chǎn)生牢固的氫鍵結(jié)合，形成三股螺旋，而不與核糖體結(jié)合。②特定共聚核苷酸Speyer等（1963）用2個(gè)堿基的共聚物(mixedcopolymers)破譯密碼的方法。以A和C原料合成polyAC。polyAC含有8種不同的密碼子：CCC、CCA、CAA、AAA、AAC、ACC、ACA和CAC。實(shí)驗(yàn)中AC共聚物作模板翻譯出的肽鏈由6種氨基酸組成，即Asp、His、Thr、Pro和Lys，其中Pro和Lys的密碼子已證明是CCC和AAA。根據(jù)共聚物成份不同的比例和翻譯產(chǎn)物中氨基酸比例亦不同的關(guān)系，確定了Asp、Glu和Thr的密碼子含2AlC；His的密碼子含1A2C；Thr的密碼子也可以含1A2C；Pro為3C或1A2C；Lys為3A。但此方法不能確定A和C的排列方式，而只能顯示密碼子中堿基組成及組成比例。③核糖體結(jié)合技術(shù)Nirenberg等（1964）建立了aa-tRNA與確定密碼子結(jié)合實(shí)驗(yàn)的破譯密碼新方法。在缺乏蛋白質(zhì)合成所需的因子的條件下，特異aa-tRNA可與核糖體-mRNA復(fù)合物結(jié)合。它并不一定需要長(zhǎng)的mRNA分子，三核苷酸就可以與核糖體結(jié)合。例如，當(dāng)polyU與核糖體混合時(shí)，僅有Phe-tRNA與之結(jié)合；Pro-tRNA特異地與polyC結(jié)合等。64個(gè)三核苷酸(密碼子)都可按設(shè)想的序列合成，但有一些三核苷酸序列與核糖體結(jié)合不是很有效，因此不能確定它們是否能為特異的氨基酸編碼。1。體外翻譯系統(tǒng)2。人工合成核酸3核糖體結(jié)合技術(shù)④重復(fù)共聚物(repeatingcopolymers)破譯密碼Nishimura等人應(yīng)用有機(jī)化學(xué)和酶學(xué)技術(shù)，制備了已知的核苷酸重復(fù)序列。蛋白質(zhì)在核糖體上的合成可以在這些有規(guī)律的共聚物的任一點(diǎn)開(kāi)始，并把特異的氨基酸參入肽鏈。例如，重復(fù)序列CUCUCUCUCU......是多肽Leu-Ser-Leu-Ser...或是Ser-Leu-Ser...的mRNA；使用共聚物構(gòu)成三核苷酸為單位的重復(fù)順序。如(AAG)n，它可合成：polyLys、polyArg和polyGlu三種類(lèi)型的多肽，即AAG是Lys的密碼子，AGA是Arg的密碼子，GAA是Glu的密碼子。1965年破譯了所有氨基酸的密碼子13.1.1.3遺傳密碼的基本性質(zhì)①密碼子的方向性②讀碼的連續(xù)性?xún)蓚€(gè)密碼子之間無(wú)任何核苷酸或其它成分加以分隔，即密碼子間無(wú)逗號(hào)。因此從起始碼AUG開(kāi)始，三個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸，從mRNA的5‘→3’方向構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的讀框，直至終止碼。如果在讀框中間插入或缺失一個(gè)堿基就會(huì)造成移碼突變，引起突變位點(diǎn)下游氨基排列的錯(cuò)誤。③起始密碼子和終止密碼子：AUG是起始密碼子，也是Met（或者fMet）的密碼子。原核和真核生物肽鏈合成的第一個(gè)氨基酸都是Met（或者fMet）；少數(shù)細(xì)菌中也用GUG做為起始碼（起始位點(diǎn)編碼fMet，密碼表中編碼Val）；真核生物偶爾也用CUG作起始蛋氨酸的密碼。密碼子UAA，UAG，UGA是肽鏈成的終止密碼，不代表任何氨基酸，也稱(chēng)無(wú)意義密碼子。④密碼子有簡(jiǎn)并性(degeneracy)一種氨基酸有幾個(gè)密碼子的現(xiàn)象稱(chēng)為密碼子的簡(jiǎn)并性。簡(jiǎn)并性主要是因密碼子第3個(gè)堿基發(fā)生擺動(dòng)現(xiàn)象形成的。密碼子的專(zhuān)一性主要由前兩個(gè)堿基決定，這對(duì)保證物種穩(wěn)定性有一定意義。但并不是所有的簡(jiǎn)并性都是前兩個(gè)核苷酸相同。如GCU，GCC，GCA，GCG都代表Ala。Met和Trp只有1個(gè)密碼子，其它氨基酸均有2個(gè)以上密碼子，如Arg有6個(gè)密碼子。⑤密碼子有通用性，即不論是病毒、原核生物還是真核生物密碼子的含義都是相同的。但真核線(xiàn)粒體的密碼子有例外：線(xiàn)粒體中UGA不是終止密碼子，而編碼Trp；肽鏈內(nèi)的Met由AUG和AUA二個(gè)密碼子編碼，起始部位的Met由AUG、AUA、AUU和AGG均可編碼；AGA和AGG不是Arg的密碼子，而是終止密碼子，即UAA、UAG、AGA和AGG均為終止密碼子。⑥密碼與反密碼子的相互識(shí)別——變偶性由于一種tRNA（如Ala-tRNAAla）能識(shí)別幾種密碼子，而且某些反密碼子中含稀有堿基次黃嘌呤(I)，I可與A、U或C配對(duì)。一般是反密碼子的5’-端堿基與密碼子的3’-端堿基非正規(guī)配對(duì)，但能使正確的氨基酸進(jìn)入非正確的密碼子的現(xiàn)象稱(chēng)為變偶性。Crick(1966)提出了“擺動(dòng)（變偶）假說(shuō)”解釋了此現(xiàn)象。“擺動(dòng)假說(shuō)”認(rèn)為：堿基間除標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)外，還可以有非標(biāo)準(zhǔn)的配對(duì)。密碼子第1、2堿基必需按標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)，第3堿基的配對(duì)可以有一定靈活性，但不是任意組合。反密碼與密碼堿基配對(duì)時(shí)的搖擺現(xiàn)象⑦每個(gè)密碼子三聯(lián)體(triplet)決定一種氨基酸性質(zhì)相近的氨基酸的密碼子排列較近，這有利于在基因突變時(shí)不會(huì)引起蛋白質(zhì)功能的變化。13.1.2tRNA的結(jié)構(gòu)與功能在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，tRNA主要起轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的作用。由于tRNA分子的同工性，細(xì)胞內(nèi)tRNA的種類(lèi)(40多種)比氨基酸的種類(lèi)多。tRNA的分子量為25~30kD，沉降常數(shù)約4S，由約80個(gè)核苷酸組成，其中含有大量稀有堿基，如假尿嘧啶核苷(ψ)，各種甲基化的嘌呤和嘧啶核苷，二氫尿嘧啶(D)和胸腺嘧啶(T)核苷等。原核和真核細(xì)胞一個(gè)tRNA分子一般有10~15個(gè)稀有堿基，其功能不十分清楚。tRNA中有15~16個(gè)核苷酸的種類(lèi)和位置不變，為固定核苷酸。其它的為可變核苷酸。13.1.2.1tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)tRNA分子分段酶解和鍵自由能(△G)的計(jì)算，證明單股tRNA鏈可通過(guò)自身折疊形成四個(gè)螺旋區(qū)和四個(gè)環(huán)的基本結(jié)構(gòu)，類(lèi)似一個(gè)三葉草，稱(chēng)為三葉草結(jié)構(gòu)(cloverleafstructure)。所有的tRNA均為三葉草狀結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)①3'端含CCA-OH序列。氨基酸接在腺苷酸殘基(A)上，CCA-OH序列稱(chēng)為氨基酸接受臂(aminoacidacceptorarm)。3‘-端第5~11位核苷酸與5’-端第1~7位核苷酸形成螺旋區(qū)，稱(chēng)為氨基酸接受臂(aminoacidacceptorstem)。②TψC環(huán)；TψC環(huán)由7個(gè)堿基組成，參與tRNA與核糖體表面的結(jié)合。③額外環(huán)或可變環(huán)(extrovariableloop)。堿基種類(lèi)和數(shù)量（3~18個(gè)堿基）高度可變，并富含稀有堿基。④反密碼子環(huán)(anti-cordonloop)。由7個(gè)堿基組成，處于中間位的3個(gè)堿基為反密碼子。反密碼子可與mRNA中的密碼子結(jié)合。毗鄰反密碼子的3‘端堿基往往為烷化修飾嘌呤，其5’端為U，即：U-反密碼子-修飾嘌呤。13.1.2.2tRNA的三維結(jié)構(gòu)①tRNA的三維結(jié)構(gòu)(threedimensionalstructure)是倒“L”形。②氨基酸接受臂CCA序列和反密碼子處于倒L的兩端。③D環(huán)和TψC環(huán)形成了倒L的角。不同tRNA倒L形的角有輕微改變，以允許tRNA在執(zhí)行不同功能時(shí)改變其功能。每種氨基酸都只有一種氨酰tRNA合成酶。因此細(xì)胞內(nèi)有20種氨酰tRNA合成酶。tRNA分子中的反密碼環(huán)上反密碼子的三個(gè)堿基與mRNA分子中的密碼子靠堿基配對(duì)原則而形成氫鍵，達(dá)到相互識(shí)別的目的。但在密碼子與反密碼子結(jié)合時(shí)具有一定擺動(dòng)性。13.1.2.3氨酰-tRNA合成酶(aaRS)aaRS存在于細(xì)胞漿中，分子量2.27×104~2.7×105，由一個(gè)或幾個(gè)亞基組成。單個(gè)亞基間的大小差別較大。aaRS的活性中心一般含有一個(gè)或幾個(gè)-SH基，它在催化中發(fā)揮作用。aaRS具有高度的特異性，它既能識(shí)別特異的氨基酸，又能識(shí)別攜帶該氨基酸的特異tRNA。aaRS對(duì)氨基酸有嚴(yán)格的特異性，而對(duì)與此氨基酸相適應(yīng)的數(shù)種同工tRNA則無(wú)嚴(yán)格的特異性。aaRS催化的反應(yīng)過(guò)程分二步進(jìn)行：首先是氨基酸被aaRS活化生成結(jié)合于酶上的氨酰腺苷酸（AA-AMP），然后是tRNA的氨基酰化。aa-tRNA復(fù)合物的形成是非常精確的。tRNA分子結(jié)合到酶上時(shí)，識(shí)別已結(jié)合的AA-AMP，可將錯(cuò)誤的AA-AMP水解掉而加以校正。一旦一個(gè)特殊的氨基酸被連接到tRNA分子上，在蛋白質(zhì)合成的后續(xù)步驟中便沒(méi)有任何特異的識(shí)別和校正方式。13.1.3rRNA和核糖體核糖體(ribosome，核蛋白體）是由rRNA和蛋白質(zhì)組成的亞細(xì)胞顆粒，位于胞漿內(nèi)。一類(lèi)核糖體附著于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，參與分泌性蛋白質(zhì)的合成，另一類(lèi)游離于胞漿，參與細(xì)胞固有蛋白質(zhì)的合成。在一個(gè)生長(zhǎng)旺盛的細(xì)菌中大約有20000個(gè)核糖體，其中蛋白質(zhì)占細(xì)胞總蛋白質(zhì)的10%，RNA占細(xì)胞總RNA的80%。核糖體有大、小兩個(gè)亞基。在原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中核糖體的組成不同。13.1.3.1核糖體的組成核糖體的組分包括rRNA和蛋白質(zhì)。⑴rRNA組成核糖體的rRNA為單股鏈，可自行折疊形成螺旋區(qū)和環(huán)區(qū)，所有螺旋區(qū)的堿基都是保守的；⑵蛋白質(zhì)與rRNA或核糖體亞基結(jié)合的蛋白質(zhì)有二類(lèi)：①核糖體蛋白質(zhì)核糖體蛋白質(zhì)是一類(lèi)與rRNA或核糖體亞基緊密連接的蛋白質(zhì)。如E.coli30S亞基上的21種蛋白質(zhì)及50S亞基上的34種蛋白質(zhì)(共54種，小亞基上的S20與大亞基上的L26是相同)；真核細(xì)胞40S亞基上的30種蛋白質(zhì)及60S亞基上的45-50種蛋白質(zhì)(共約80種)，都屬核糖體蛋白質(zhì)。②核糖體相關(guān)蛋白質(zhì)(proteinsassociatedwithribosome；PAR)這類(lèi)蛋白質(zhì)與核糖體亞基疏松締合，是對(duì)核糖體循環(huán)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)。如起始因子(IF或eIF)和延長(zhǎng)因子(EF)等。PAR不是構(gòu)成核糖體的固有成分。13.1.3.2核糖體的結(jié)構(gòu)運(yùn)用電子顯微鏡術(shù)、免疫學(xué)方法、中子衍射技術(shù)、雙功能試劑交聯(lián)法、不同染料間單態(tài)-單態(tài)能量轉(zhuǎn)移測(cè)定、活性核糖體顆粒重建等方法。完成了對(duì)E.coli核糖體54種蛋白質(zhì)氨基酸序列及三種rRNA一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定。①核糖體的顆粒的大小和形狀30S亞基的大小為5.5×22×22nm，小亞基是一扁平不對(duì)稱(chēng)顆粒，由頭和體組成，分別占小亞基的1/3和2/3。在頭和體之間的部分是頸，并有1-2個(gè)突起稱(chēng)為葉或平臺(tái)。50S亞基為11.5×23×23nm，呈三葉半球形。RNA和蛋白質(zhì)的分布相對(duì)集中，RNA主要定位于核糖體中央，蛋白質(zhì)在顆粒外圍。13.1.3.3核糖體的結(jié)合位點(diǎn)rRNA與蛋白質(zhì)共同構(gòu)成的核糖體功能區(qū)是核糖體表現(xiàn)功能的重要部位。①mRNA結(jié)合位點(diǎn)：位于30s小亞基頭部，負(fù)責(zé)與mRNA的結(jié)合，特別是16srRNA的3’-端與mRNA的AUG之前的一段序列互補(bǔ)是這種結(jié)合必不可少的。②A位點(diǎn)：（Aminoacyl-tRNAsite）是結(jié)合新進(jìn)入的氨基酰-tRNA的位置。即氨基酰-tRNA位或受位。它大部分位于大亞基而小部分位于小亞基，③P位點(diǎn)：（peptidyl-tRNAsite）是結(jié)合起始tRNA并向A位給出氨基酸的位置。又稱(chēng)肽?；?tRNA位或給位。它大部分位于小亞基，小部分位于大亞基，④轉(zhuǎn)肽酶活性部位位于P位和A位的連接處。rRNA作為催化劑。13.2蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)生的合成（翻譯，Translation）是把mRNA分子中堿基排列順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)中的氨基酸排列順序的過(guò)程。參與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有200種，主要由mRNA、tRNA、核糖體以及有關(guān)的酶和蛋白因子組成。蛋白質(zhì)是由20種氨基酸合成的。某些蛋白質(zhì)中含有羥脯氨酸、羥賴(lài)氨酸、γ-羧基谷氨酸等，都是在肽鏈合成后的加工修飾過(guò)程中形成的。氨基酸在核糖體上縮合成多肽鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)核糖體循環(huán)而實(shí)現(xiàn)的。此循環(huán)可分為肽鏈合成的起始(initiation)，肽鏈的延伸(elongation)和肽鏈合成的終止(termination)三個(gè)過(guò)程。13.2.1氨基酸的激活與氨酰-tRNA的合成在蛋白質(zhì)生物合成中，各種氨基酸在參入肽鏈之前必須先經(jīng)活化，然后再由其特異的tRNA攜帶至核糖體上，才能以mRNA為模板縮合成肽鏈。氨基酸活化后與相應(yīng)的tRNA結(jié)合的反應(yīng)，是由特異的aaRS催化的。氨基酸的活化反應(yīng)

aaRS催化下，利用ATP供能，在氨基酸羧基上進(jìn)行活化，形成氨基酰-AMP，再與aaRS結(jié)合形成三聯(lián)復(fù)合物，此復(fù)合物再與特異的tRNA作用，將氨基酰轉(zhuǎn)移到特異tRNA的氨基酸臂上。原核細(xì)胞中起始氨基酸（Met）活化后，需經(jīng)甲酰化形成fMet-tRNA。真核細(xì)胞無(wú)此過(guò)程。13.2.2原核生物肽鏈合成的起始①三元復(fù)合物(trimercomplex)的形成在起始因子3(InitiationFactor,IF3)介導(dǎo)和IF-1促進(jìn)下，核糖體30S小亞基附著于mRNA的起始信號(hào)部位，形成IF3-30S亞基-mRNA三元復(fù)合物。mRNA上位于AUG的上游8~13個(gè)核苷酸處有一短的SD序列（Shine-Dalgarno，核糖體結(jié)合序列），它與30S小亞基16SrRNA的3’端部分序列互補(bǔ)，是核糖體結(jié)合位點(diǎn)。SD序列可使核糖體選擇mRNA上AUG的正確位置起始肽鏈合成。②30S前起始復(fù)合物的形成在IF2作用下，fMet-tRNAMet與mRNA分子中的起始密碼子(AUG或GUG)相結(jié)合（密碼子與反密碼子反應(yīng)）。同時(shí)IF3從三元復(fù)合物脫落，形成30S前起始復(fù)合物：IF2-30S亞基-mRNA-fMet-tRNAMet復(fù)合物。③70S起始復(fù)合物形成50S亞基與30S前起始復(fù)合物結(jié)合，同時(shí)IF2脫落，形成70S起始復(fù)合物：30S亞基-mRNA-50S亞基-fMet-tRNAMet復(fù)合物。此時(shí)fMet-tRNAMet占據(jù)著50S亞基的P位，而50S的A位暫空，有待于對(duì)應(yīng)mRNA中第二個(gè)密碼的相應(yīng)氨酰-tRNA進(jìn)入，從而進(jìn)入延長(zhǎng)階段。13.2.3肽鏈的延長(zhǎng)肽鏈的延長(zhǎng)包括：進(jìn)位、肽鍵形成、脫落和移位等過(guò)程。肽鏈合成的延長(zhǎng)需兩種延長(zhǎng)因子(Elongationfactor，EF）EF-T和EF-G以及GTP供能。①進(jìn)位在GTP、EF-T等參與下，新的氨酰-tRNA進(jìn)入50S大亞基A位，并與mRNA分子上相應(yīng)的密碼子結(jié)合。結(jié)合在mRNA上的fMet-tRNAMet（或肽酰-tRNA）占據(jù)著P位點(diǎn)，新進(jìn)入的氨酰-tRNA則結(jié)合到A位點(diǎn)，并與mRNA上第二個(gè)密碼子結(jié)合。②肽鍵形成在大亞基上肽酰轉(zhuǎn)移酶催化下，P位點(diǎn)上tRNA攜帶的甲酰蛋氨?；?或肽?；?轉(zhuǎn)移給A位上新進(jìn)入的氨基酰-tRNA的氨基酸，即P位上的氨基酸(或肽的3‘端氨基酸)的α-COOH基，與A位上的氨基酸的α-NH2基形成肽鏈。在P位點(diǎn)上的tRNA成為無(wú)負(fù)載的tRNA，而A位上的tRNA負(fù)載著二肽?；ɑ蚨嚯孽；?。③脫落50S亞基P位上無(wú)負(fù)載的tRNA脫落。④移位在EF-G和GTP的作用下，核糖體沿mRNA鏈(5‘→3’)相對(duì)移動(dòng)。每次移動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼子的距離，使下一個(gè)密碼子能準(zhǔn)確定位于A位點(diǎn)。原來(lái)處于A位點(diǎn)上的二肽酰tRNA轉(zhuǎn)移到P位點(diǎn)上，空出A位點(diǎn)。隨后再依次進(jìn)位、肽鍵形成、脫落和移位進(jìn)行下一循環(huán)。延長(zhǎng)過(guò)程每重復(fù)一次，肽鏈延伸一個(gè)氨基酸殘基。多次重復(fù)使肽鏈增長(zhǎng)到必要的長(zhǎng)度。肽鏈的延伸是從N端開(kāi)始的。13.2.4肽鏈合成的終止與釋放肽鏈合成的終止，需終止因子或釋放因子(ReleasingFactor，RF)參與。RF可識(shí)別mRNA鏈上終止密碼子，使肽鏈釋放，核糖體解聚。①當(dāng)mRNA上肽鏈合成終止密碼子出現(xiàn)在核糖體的A位點(diǎn)上。終止因子（RF）—可識(shí)別終止密碼子，并在A位點(diǎn)上與終止密碼子相結(jié)合，從而阻止肽鏈的繼續(xù)延伸。②終止因子可使核糖體P位點(diǎn)上的肽酰轉(zhuǎn)移酶發(fā)生變構(gòu)，酶活性從轉(zhuǎn)肽作用變?yōu)樗庾饔?，使tRNA所攜帶的多肽鏈與tRNA之間的酯鍵被水解切斷，多肽鏈從核糖體及tRNA釋放出來(lái)。核糖體與mRNA分離；在核糖體P位上的tRNA和A位上的RF脫落。在IF3的參與下，與mRNA分離的核糖體又分離為大小兩個(gè)亞基，可重新投入另一條肽鏈的合成過(guò)程。mRNA鏈上同時(shí)結(jié)合著許多個(gè)核糖體，稱(chēng)為多核糖體。兩個(gè)核糖體之間有一定的長(zhǎng)度裸露的mRNA鏈間隔，所以多核糖體可在一條mRNA鏈上同時(shí)合成幾條多肽鏈。13.2.5真核生物蛋白質(zhì)的生物合成真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程和原核細(xì)胞基本類(lèi)似。但參與真核蛋白質(zhì)生物合成的核糖體結(jié)構(gòu)、大小、組成和mRNA的結(jié)構(gòu)等不同，特別是真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的起始步驟更復(fù)雜。已發(fā)現(xiàn)的真核起始因子有近10種（eukaryoteInitiationFactor,eIF）13.2.5.1真核生物蛋白質(zhì)生物合成的起始起始復(fù)合物形成位于mRNA5’端AUG上游的帽子結(jié)構(gòu)。①形成43S核糖體復(fù)合物：40S小亞基與elF3和elF4c組成。②形成43S前起始復(fù)合物：在43S核糖體復(fù)合物上，連接elF2-GTP-Met-tRNAMet復(fù)合物。③形成48S前起始復(fù)合物：由mRNA及帽結(jié)合蛋白1(CBP1)、elF4A、elF4B和elF4F共同構(gòu)成一個(gè)mRNA復(fù)合物。mRNA復(fù)合物與43S前起始復(fù)合物作用，形成48S前起始復(fù)合物。④形成80S起始復(fù)合物：在elF5的作用下，48S前起始復(fù)合物中的所有elF釋放出，并與60S大亞基結(jié)合，最終形成80S起始復(fù)合物：40S亞基-mRNA-Met-tRNAMet-60S亞基在真核生物蛋白質(zhì)生物合成的起始階段，40S核糖體亞基一般可選擇第一個(gè)起始密碼子AUG，開(kāi)始對(duì)mRNA翻譯。由于AUG是唯一的起始密碼子；并且，40S亞基與帶帽的mRNA5'末端接觸，沿著mRNA"掃描"一直到抵達(dá)第一個(gè)AUG處再開(kāi)始翻譯。13.2.5.2肽鏈的延長(zhǎng)和終止真核細(xì)胞蛋白質(zhì)生物合成延長(zhǎng)和終止中所涉及的因子比較簡(jiǎn)單。真核細(xì)胞肽鏈延長(zhǎng)和終止所涉及的因子

因子功能EF1α促使aa-tRNA與核糖體結(jié)合EF1βγ使EF1α再循環(huán)EF2轉(zhuǎn)位RF肽鏈釋放延長(zhǎng)因子(EF1α）可與GTP和aa-tRNA形成復(fù)合物，并把a(bǔ)a-tRNA供給核糖體。EF1βγ能催化GDP-GTP交換，有助于EF1α再循環(huán)利用；EF2催化GTP水解和使aa-tRNA從A位轉(zhuǎn)移至P位。肽鏈合成的終止僅涉及釋放因子(RF)。RF可識(shí)別所有的三種終止密碼子UAA，UAG和UGA。終止肽鏈合成。RF活化肽鏈酰轉(zhuǎn)移酶釋放新生肽鏈后，即從核糖體解離。13.2.6肽鏈合成后的加工mRNA翻譯的多肽大多數(shù)為無(wú)功能的初級(jí)產(chǎn)物，需經(jīng)折疊、修飾、剪切等加工過(guò)程后才具有活性。原核的有些蛋白質(zhì)要分泌到細(xì)胞外，真核的許多蛋白質(zhì)要易位到細(xì)胞器或胞液中。13.2.6.1蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾一般伴隨著肽鏈合成的進(jìn)行。修飾有利于折疊，也與蛋白質(zhì)的易位和分泌有關(guān)。多肽鏈的修飾包括：①N-端的Met（fMet）殘基，以及有些多肽鏈N-端的多個(gè)殘基或C-端的殘基都會(huì)被切除；②一些多肽鏈還要經(jīng)過(guò)一定的剪接；③氨基酸側(cè)鏈的修飾：二硫鍵形成、磷酸化、糖基化、脂化、核糖基化和乙?；?。磷酸化糖基化13.2.6.2蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)的折疊是由多肽鏈中氨基酸順序決定的。但環(huán)境條件對(duì)折疊有影響。肽鏈折疊與肽鏈合成同步進(jìn)行。隨著肽鏈的延伸，空間構(gòu)象不斷調(diào)整，最終成為天然態(tài)的構(gòu)象。一些酶和分子伴侶可參與肽鏈的折疊，稱(chēng)它們?yōu)橹郫B蛋白(foldlinghelper)。①酶如蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfide1somerase，PDI)可加速形成蛋白質(zhì)中正確的二硫鍵；肽酰脯酰順?lè)串悩?gòu)酶(peptidylprolylcis/transisomerase，PPI)可催化肽脯氨酰之間肽鍵的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)，從而加速蛋白質(zhì)的折疊過(guò)程。②分子伴侶(chaperonin)是細(xì)胞內(nèi)一類(lèi)能幫助新生肽鏈正確組裝、成熟和跨膜運(yùn)輸，自身卻不是終產(chǎn)物分子的成分的蛋白質(zhì)，類(lèi)似酶但又無(wú)酶的專(zhuān)一性特征，所以稱(chēng)為分子伴侶。分子伴侶所識(shí)別的靶蛋白部位是它們部分折疊的非天然狀態(tài)，促進(jìn)折疊的機(jī)理尚不清楚。13.2.7抑制翻譯的抗菌素很多抗菌素對(duì)蛋白質(zhì)合成都有抑制作用。①四環(huán)素族(tetracyclinefamily)抑制氨基酰–tRNA與原核細(xì)胞核糖體的結(jié)合，而抑制多種細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成。②氯霉素(chloromycetin)與原核細(xì)胞核糖體的50S亞基結(jié)合，阻斷肽鍵的形成。高濃度時(shí)，對(duì)哺乳動(dòng)物線(xiàn)粒體內(nèi)核糖體50S亞基也有作用。③鏈霉素(Streptomycin)和卡那霉素(Kanamycin)與原核細(xì)胞核糖體30S亞基結(jié)合而改變其構(gòu)象，引起讀碼錯(cuò)誤，導(dǎo)致合成錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)。④嘌呤霉素(Puromycin)結(jié)構(gòu)與氨酰–tRNA末端相似，帶有游離氨基，可以取代氨基酰–tRNA進(jìn)入核糖體受位，使正在延長(zhǎng)中的肽鏈轉(zhuǎn)移到嘌呤霉素的氨基上，這種異常肽鏈很容易從核糖體上釋放下來(lái)，從而終止肽鏈的延長(zhǎng)。對(duì)真核及原核細(xì)胞都有作用，不能用于臨床治療。⑤亞胺環(huán)己酮(Cycloheximide)對(duì)真核細(xì)胞有作用，能抑制核糖體上的多肽轉(zhuǎn)移酶。此外，白喉毒素也能抑制蛋白質(zhì)合成，它是由白喉棒狀桿菌產(chǎn)生的，卻不抑制細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成。此毒素可對(duì)延長(zhǎng)因子–2進(jìn)行酶促反應(yīng)，使其修飾成腺苷二磷酸核糖衍生物，從而使動(dòng)物延長(zhǎng)因子–2失活，抑制肽鏈的移位作用。由于它是一種酶蛋白，極小量即能完全抑制蛋白質(zhì)合成，成為一種劇毒物。13.3蛋白質(zhì)的易位原核生物和真核生物新合成的蛋白質(zhì)只有被運(yùn)送到各自特定的亞細(xì)胞部位或分泌到胞外才具有功能活性，該過(guò)程就稱(chēng)為蛋白質(zhì)定位（易位）。蛋白質(zhì)的易位可分為共翻譯易位和翻譯后易位兩種途徑。①共翻譯（co-translation）易位分泌蛋白和跨膜蛋白在合成過(guò)程中，N-端都有一段信號(hào)肽（signalpeptide)序列，它可引導(dǎo)分泌蛋白和跨膜蛋白的肽鏈通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，過(guò)膜后則被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的信號(hào)肽酶切除。信號(hào)肽常位于蛋白質(zhì)的N-端，長(zhǎng)度為15~36個(gè)氨基