N蛋白質(zhì)合成的課件資料

N蛋白質(zhì)合成的課件資料第1頁(yè)/共59頁(yè)（二）遺傳密碼的性質(zhì)1、簡(jiǎn)并性由一種以上密碼子編碼同一個(gè)氨基酸的現(xiàn)象稱(chēng)為簡(jiǎn)并（degeneracy），對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱(chēng)為同義密碼子（synonymouscodon）。由于64個(gè)密碼子中的許多是編碼統(tǒng)一氨基酸的，遺傳密碼具有兼并性（有豐余）第2頁(yè)/共59頁(yè)第3頁(yè)/共59頁(yè)減少了變異對(duì)生物的影響第4頁(yè)/共59頁(yè)編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的頻率就越高。Arg例外第5頁(yè)/共59頁(yè)2、普遍性與特殊性蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類(lèi)都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。第6頁(yè)/共59頁(yè)生物密碼子線粒體DNA編碼的氨基酸核DNA編碼的氨基酸所有UGA色氨酸終止子酵母CUA蘇氨酸亮氨酸果蠅AGA絲氨酸精氨酸哺乳類(lèi)AGA/G終止子精氨酸哺乳類(lèi)AUA甲硫氨酸異亮氨酸線粒體與核DNA密碼子使用情況的比較第7頁(yè)/共59頁(yè)3、連續(xù)性編碼蛋白質(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。密碼子是相連的（不重疊）、中間沒(méi)有任何的停頓第8頁(yè)/共59頁(yè)開(kāi)放閱讀框架(可讀框,ORF)是指新測(cè)DNA序列中，由計(jì)算機(jī)辨認(rèn)出的可能編碼趨于，它是從mRNA5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列基因損傷引起mRNA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(frameshiftmutation)。第9頁(yè)/共59頁(yè)4、擺動(dòng)性轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA上的反密碼子需要通過(guò)堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼子反向配對(duì)結(jié)合，在密碼子與反密碼子的配對(duì)中，前兩對(duì)嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則，第三對(duì)堿基有一定的自由度，可以“擺動(dòng)”，這種現(xiàn)象稱(chēng)為密碼子的擺動(dòng)性。第10頁(yè)/共59頁(yè)MolecularBiology第11頁(yè)/共59頁(yè)P(yáng)2tRNASTRUCTUREANDFUNCTION

一級(jí)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度60-95nt，通常76，含許多修飾核苷，特別是胸腺嘧啶核苷、假尿嘧啶核苷、二氫尿苷和肌苷。分子中有15個(gè)不變殘基和8個(gè)半可變殘基。MolecularBiologytRNA的結(jié)構(gòu)第12頁(yè)/共59頁(yè)二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)，四個(gè)臂三個(gè)環(huán)的結(jié)構(gòu)。氨基酸接受臂在5‘和3’處。大部分不變和半可變殘基位于環(huán)上。三級(jí)結(jié)構(gòu)單鏈環(huán)堿基間形成9個(gè)氫鍵，L形三級(jí)結(jié)構(gòu)，分子兩端是反密碼子及氨基酸接受臂第13頁(yè)/共59頁(yè)Fig.2.tRNAstructure.(a)Cloverleafstructureshowingtheinvariantandsemi-variantnucleotides,whereI=inosine,Ψ=pseudouridine,R=purine,Y=pyrimidineand*indicatesamodification.(b)TertiaryhydrogenbondsbetweenthenucleotidesintRNAareshownasdashedlines.(c)TheL-shapedtertiarystructureofyeasttRNATyr.Part(c)reproducedfromD.M.Freifelder(1987)MolecularBiology,2ndEdn.

tRNAstructureMolecularBiology第14頁(yè)/共59頁(yè)tRNA的功能1、解讀mRNA的遺傳信息2、運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，運(yùn)載氨基酸t(yī)RNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●與mRNA結(jié)合部位—反密碼子部位第15頁(yè)/共59頁(yè)3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA憑借自身的反密碼子與mRNA鏈上的密碼子相識(shí)別，把所帶氨基酸放到肽鏈的一定位置。第16頁(yè)/共59頁(yè)Fig.3.Formationofaminoacyl-tRNA.First,theaminoacyl-tRNAsynthetaseattachesadenosinemonophosphate(AMP)tothe–COOHgroupoftheaminoacidtocreatanaminoacyladenylateintermediate.ThentheappropriatetRNAdisplacestheAMP.MolecularBiology氨酰tRNA的合成氨酰腺苷酸第17頁(yè)/共59頁(yè)Aminoacyl-tRNAsynthetases根據(jù)亞基結(jié)構(gòu)分4類(lèi)，長(zhǎng)度334-1000個(gè)aa不等。識(shí)別tRNA分子上的鑒別元件，反密碼子序列+接受臂bp。第18頁(yè)/共59頁(yè)Fig.4.IdentityelementsinvarioustRNAmolecules.Thesynthetaseshavetobeabletodistinguishbetweenabout40similarlyshaped,butdifferent,tRNAmoleculesincells,andtheyuseparticularpartsofthetRNAmolecules,calledidentityelements,tobeabletodothis.第19頁(yè)/共59頁(yè)氨基酸的活化翻譯的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止蛋白質(zhì)前體的加工Q蛋白質(zhì)合成第20頁(yè)/共59頁(yè)第21頁(yè)/共59頁(yè)

表14-7原核和真核生物核糖體的組成及功能核糖體亞基rRNAs蛋白R(shí)NA的特異順序和功能

細(xì)菌

70S50S23S=2904b31種(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互補(bǔ)2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21種(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

順序(AGGAGG)互補(bǔ)

哺乳動(dòng)物

80S60S28S=4718b49種有GAUC和tRNAfMat的TψCG互補(bǔ)4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33種和Capm7G結(jié)合

第22頁(yè)/共59頁(yè)核糖體的功能：合成蛋白質(zhì)在單個(gè)核糖體上，可化分多個(gè)功能活性中心，在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中各有專(zhuān)一的識(shí)別作用和功能?！駇RNA結(jié)合部位——小亞基●結(jié)合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亞基●結(jié)合或接受肽基tRNA的部位——大亞基●肽基轉(zhuǎn)移部位（P位）——大亞基●形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心）——大亞基

第23頁(yè)/共59頁(yè)(一)氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶原核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第24頁(yè)/共59頁(yè)第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

目錄第25頁(yè)/共59頁(yè)第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E目錄第26頁(yè)/共59頁(yè)(二)翻譯的起始原核生物（細(xì)菌）為例：所需成分：30S小亞基、50S大亞基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、第27頁(yè)/共59頁(yè)IF-3IF-1翻譯起始(翻譯起始復(fù)合物形成)又可被分成3步：

（P122）1.核蛋白體大小亞基分離第28頁(yè)/共59頁(yè)2、30S小亞基通過(guò)SD序列與mRNA模板相結(jié)合。AUG5'3'IF-3IF-1第29頁(yè)/共59頁(yè)S-D序列第30頁(yè)/共59頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的幫助下，fMet-tRNAfMet進(jìn)入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對(duì)。AUG5'3'第31頁(yè)/共59頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、帶有tRNA、mRNA和3個(gè)翻譯起始因子的小亞基復(fù)合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。AUG5'3'第32頁(yè)/共59頁(yè)真核生物翻譯起始的特點(diǎn)

●核糖體較大,為８０Ｓ；●起始因子比較多；●mRNA5′端具有m7Gppp帽子結(jié)構(gòu)●Met-tRNAMet

●mRNA的5′端帽子結(jié)構(gòu)和3′端polyA都參與形成翻譯起始復(fù)合物；

第33頁(yè)/共59頁(yè)真核生物翻譯起始復(fù)合物形成(區(qū)別原核生物)原核生物中30S小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合，再與fMet-tRNAfMet結(jié)合，最后與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模板mRNA結(jié)合，最后與60S大亞基結(jié)合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始復(fù)合物（P120）。第34頁(yè)/共59頁(yè)met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAMet-elF-2

-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程第35頁(yè)/共59頁(yè)肽鏈延伸由許多循環(huán)組成，每加一個(gè)氨基酸就是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括：AA-tRNA與核糖體結(jié)合、肽鍵的生成

和移位。

延伸因子(elongationfactor,EF)：

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2(三)肽鏈的延伸第36頁(yè)/共59頁(yè)1、AA-tRNA與核糖體A位點(diǎn)的結(jié)合

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子第37頁(yè)/共59頁(yè)通過(guò)延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP復(fù)合物

EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDP

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新參與下一輪循環(huán)第38頁(yè)/共59頁(yè)2、肽鍵形成

是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化

第39頁(yè)/共59頁(yè)3、移位核糖體向mRNA3’端方向移動(dòng)一個(gè)密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子第40頁(yè)/共59頁(yè)fMetAUG5'3'fMetTuGTP目錄第41頁(yè)/共59頁(yè)第42頁(yè)/共59頁(yè)原核肽鏈合成終止過(guò)程

（四）肽鏈的終止第43頁(yè)/共59頁(yè)

RF1：識(shí)別終止密碼子UAA和UAG

終止因子RF2：識(shí)別終止密碼子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和

RF2活性，協(xié)助肽鏈的釋放（原核生物）真核生物只有一個(gè)終止因子（eRF）第44頁(yè)/共59頁(yè)(五)蛋白質(zhì)前體的加工1、N端fMet或Met的切除新生蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶切后變成有功能的成熟蛋白質(zhì)第45頁(yè)/共59頁(yè)2、二硫鍵的形成兩個(gè)半胱氨酸-SH

-SH

-SH

二硫鍵氧化3、特定氨基酸的修飾磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧基化4、切除新生肽鏈中非功能片段第46頁(yè)/共59頁(yè)前胰島素原蛋白翻譯后成熟過(guò)程示意圖第47頁(yè)/共