蛋白質(zhì)合成定稿

蛋白質(zhì)合成定稿第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20231

蛋白質(zhì)的生物合成=翻譯

proteinbiosynthesis

translation以mRNA為直接模板合成蛋白質(zhì)的過(guò)程。

將mRNA分子中核糖核酸信息轉(zhuǎn)變成氨基酸信息的過(guò)程。第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20232第一節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成需要的物質(zhì)

MaterialRequiredforProteinBiosynthesis第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20233.原料:20種氨基酸.各種蛋白質(zhì)因子參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)⑴起始因子(initiationfactors、IF)

(eukaryote、eIF)⑵延長(zhǎng)因子(elongationfactors、EF)⑶終止因子(releasefactors、RF)核蛋白體釋放因子

(ribosomalreleasefactors、RR)第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20234.三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用mRNA(信使核糖核酸)—直接模板tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸)—轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸rRNA(核糖體核糖核酸)—提供場(chǎng)所第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20235mRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用mRNA做直接模板，DNA為間接模板

mRNA從5ˊ端AUG開(kāi)始每三個(gè)堿基是一個(gè)遺傳密碼(geneticcodon)，代表一種氨基酸。第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20236遺傳密碼表第1個(gè)核苷酸（5’）第2個(gè)核苷酸第3個(gè)核苷酸（3’）UCAGUUUU苯丙氨酸UUC苯丙氨酸UUA亮氨酸UUG亮氨酸UCU絲氨酸UCC絲氨酸UCA絲氨酸UCG絲氨酸UAU酪氨酸UAC酪氨酸UAA終止密碼UAG終止密碼UGU半胱氨酸UGC半胱氨酸UGA終止密碼UGG色氨酸UCAGCCUU亮氨酸CUC亮氨酸CUA亮氨酸CUG亮氨酸CCU脯氨酸CCC脯氨酸CCA脯氨酸CCG脯氨酸CAU組氨酸CAC組氨酸CAA谷氨酰胺CAG谷氨酰胺CGU精氨酸CGC精氨酸CGA精氨酸CGG精氨酸UCAGAAUU異亮氨酸AUC異亮氨酸AUA異亮氨酸AUG甲硫氨酸ACU蘇氨酸ACC蘇氨酸ACA蘇氨酸ACG蘇氨酸AAU天冬酰胺AAC天冬酰胺AAA賴氨酸AAG賴氨酸AGU絲氨酸AGC絲氨酸AGA精氨酸AGG精氨酸UCAGGGUU纈氨酸GUC纈氨酸GUA纈氨酸GUG纈氨酸GCU丙氨酸GCC丙氨酸GCA丙氨酸GCG丙氨酸GAU天冬氨酸GAC天冬氨酸GAA谷氨酸GAG谷氨酸GGU甘氨酸GGC甘氨酸GGA甘氨酸GGG甘氨酸UCAG第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20237遺傳密碼的特點(diǎn)43=64個(gè)方向性(direction):

連續(xù)性(commaless):3個(gè)一組連續(xù)讀插入和缺少可框移簡(jiǎn)并性(degeneracy):第三位堿基改變可不影響氨基酸排列順序擺動(dòng)性(wobble):通用性(universal):高、低等生物通用第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20238起始密碼AUG(開(kāi)放讀碼框架

openreadingframe)

在mRNA的5`端為起始密碼，在中間代表蛋氨酸。終止密碼(stopcodon)UAAUAGUGA

位于mRNA3`端，是肽鏈合成終止信號(hào)第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/20239rRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用參與組成核蛋白體，提供合成場(chǎng)所.原核生物真核生物大亞基小亞基16SrRNA21種18SrRNA33種5SrRNA23SrRNA34種28SrRNA5.8SrRNA5SrRNA49種第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202310核蛋白體(ribosomal)PAP位=肽位=給位peptidylsite,donorsite暫時(shí)放氨基酸的位置A位=受位=氨基酰位aminoacylsite，acceptorsite接受氨基酸由大、小亞基組成,大亞基有轉(zhuǎn)肽酶活性.一個(gè)mRNA分子上可有多個(gè)核蛋白體(多聚核蛋白體)。第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202311核蛋白體（ribosome）第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202312tRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用搬運(yùn)氨基酸到合成場(chǎng)所遺傳密碼與反密碼的擺動(dòng)配對(duì)配對(duì)方式mRNA5ˊ3ˊ

123

321tRNA3ˊ5ˊ第13頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202313tRNA與mRNA配對(duì)第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202314擺動(dòng)配對(duì)規(guī)律tRNAIUCmRNAAGUAGCGU

第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202315氨基酸的活化AA+tRNA氨基酰-tRNA合成酶AA-tRNAATPAMP+PPi氨基酸羧基被活化！氨基酸＋ATP＋酶→氨基酰-AMP-酶＋PPi氨基酰-AMP-酶+tRNA→氨基酰-tRNA＋AMP＋酶第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202316氨基酰-tRNA合成酶促反應(yīng)第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202317氨基酰-tRNA合成酶具有高度特異性，既能識(shí)別氨基酸，也能識(shí)別相應(yīng)的tRNA。氨基酰-tRNA表示方法ala-tRNAala;arg-tRNAargtRNAimet______起始者tRNAtRNAemet_____

攜帶延長(zhǎng)鏈上蛋氨酸的tRNAfmet-tRNAfmet

____N-甲酰蛋氨酸第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/2023184.參加蛋白質(zhì)生物合成的酶體系（1）氨基酰－tRNA合成酶（2）轉(zhuǎn)肽酶（3）轉(zhuǎn)位酶第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202319氨基酰－tRNA合成酶

（aminoacyl-tRNAsynthetase）

在ATP供能的情況下催化氨基酸活化成氨基酰－tRNA。第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202320轉(zhuǎn)肽酶

催化兩個(gè)氨基酸之間形成肽鍵，存在于核蛋白體大亞基上，是組成核糖體的蛋白質(zhì)成分之一。第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202321轉(zhuǎn)位酶（translocase）

催化核糖體和mRNA移位，核糖體向mRNA的3’端移動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼子的距離。第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/2023225.蛋白質(zhì)合成需要的其他物質(zhì)

Mg2+、K+等無(wú)機(jī)離子ATP、GTP等供能物質(zhì)

第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202323大腸桿菌蛋白質(zhì)合成需要的物質(zhì)階段必需化合物氨基酸的活化20種氨基酸，20種氨基酰-tRNA合成酶32種（或多于32種）tRNA，ATP、Mg2+起始mRNA，N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMetmRNA上的起始密碼子（AUG）30S核糖體亞基，50S核糖體亞基起始因子(IF-2、IF-2、IF-3)、GTP、Mg2+延長(zhǎng)具有功能的70核糖體（起始復(fù)合物）密碼子特異的氨基酰-tRNA延長(zhǎng)因子(EF-Tu、EF-Ts、EF-G)、GTP、Mg2+終止與釋放mRNA上的終止密碼釋放因子（RF-1、RF-2、RF-3）折疊和翻譯后的加工特異酶、輔助因子、除去起始?xì)埢托盘?hào)肽所需的化合物，水解、末端殘基修飾、磷酸、甲基、羧基、碳水化合物或輔基結(jié)合到蛋白質(zhì)上第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202324第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程

ProcessofProteinSynthesis起始階段延長(zhǎng)階段終止階段第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202325一、起始階段___形成起始復(fù)合物mRNA-核蛋白體-蛋氨酰-tRNAmRNA-核蛋白體–甲酰蛋氨酰-tRNA原核與真核需要的起始因子不同,但步驟相似.起始因子(initiationfactors,IF)原核生物:有三種,IF1IF2IF3真核生物:共發(fā)現(xiàn)10+種

eIF第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202326原核、真核起始復(fù)合物的形成真核生物原核生物第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202327核酸-核酸和核酸-蛋白質(zhì)辨認(rèn)核酸-核酸辨認(rèn):mRNA核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)(RBS)與核蛋白體小亞基16SrRNA的堿基互補(bǔ)。RBS(ribosomalbindingsite)=S-D序列位于起始密碼AUG上游約8~13個(gè)核苷酸處,以…AGGA…為核心的富含嘌呤的4~6個(gè)核苷酸序列,RBS與16S

rRNA3ˊ-端的…UCCU…互補(bǔ).核酸-蛋白質(zhì)辨認(rèn):由核蛋白體小亞基蛋白(res-1)辨認(rèn)緊接AGGA的小段核苷酸。第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202328S-D序列第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202329原核生物起始復(fù)合物的形成、核蛋白體亞基的解體

大小亞基必須解體才利于mRNA結(jié)合終止的最后一步就是下一輪起始的第一步、mRNA就位通過(guò)核酸-核酸辨認(rèn)和核酸-蛋白質(zhì)辨認(rèn)把mRNA聯(lián)結(jié)在核蛋白體小亞基上.、fmet-tRNA-mRNA-IF2-GTP復(fù)合體形成

需要IF2先與GTP結(jié)合→fmet-tRNA再與其結(jié)合,推動(dòng)mRNA前移,tRNA達(dá)P位、大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物

mRNA-fmet-tRNA-核蛋白體第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202330真核生物起始復(fù)合物的形成第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202331真核生物起始特點(diǎn)

核蛋白體差異:80S(40S+60S)

起始tRNA為met-tRNA

沒(méi)有PBS序列,有帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾巴

起始順序不同:先形成eIF2-tRNA-GTP,再由eIF3和eIF4C協(xié)助結(jié)合到小亞基上,然后才由mRNA的AUG辨認(rèn)met-tRNA的反密碼,eIF4協(xié)助進(jìn)入小亞基

eIF2是蛋白質(zhì)合成調(diào)控的關(guān)鍵物第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202332帽子結(jié)合蛋白

(cap-sitebindingprotein,CBP)結(jié)合在帽子結(jié)構(gòu)上,促進(jìn)mRNA與小亞基結(jié)合已知有兩種:CBP-1=CBPa=eIF4E

CBP-2=CBPb=eIF4F

eIF4F有解螺旋酶和ATP酶活性是主要的帽子結(jié)合蛋白第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202333原核與真核起始因子的作用比較生成起始復(fù)合物IFeIF大小亞基分離

IF3(IF1)eIF3NA-NAeIF3,eIF1mRNA進(jìn)入小亞基

NA-蛋白質(zhì)eIF4AeIF4B

辨認(rèn)結(jié)合CBP1

eIF4E(CBP2)起始tRNA進(jìn)入P位IF2GTP(IF1)

eIF2eIF3eIF4c

co-eIF2-GTP

大亞基結(jié)合各種IF脫落,GTP水解eIF5eIF4D

第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202334二、延長(zhǎng)階段肽鏈延長(zhǎng)=核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)該階段核心是形成肽鍵,將單個(gè)氨基酸連接成多肽鏈.整個(gè)反應(yīng)都在核蛋白體上完成.需要的蛋白質(zhì)因子—延長(zhǎng)因子(EF)第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202335原核與真核生物

延長(zhǎng)因子的種類(lèi)和作用原核生物真核生物功能EFTuEF1-)協(xié)助氨基酰-tRNA進(jìn)入A位;EFTs結(jié)合GTPEFGEF2-

轉(zhuǎn)位酶，協(xié)助mRNA前移,A位→P位;游離tRNA釋放第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202336延長(zhǎng)三步曲進(jìn)位(entrance)或注冊(cè)(registration):氨基酰-tRNA按mRNA密碼的指導(dǎo)進(jìn)入A位,EFT協(xié)助成肽(peptidebondformation):由轉(zhuǎn)肽酶催化P位上的氨基?；M(jìn)入A位形成肽鍵轉(zhuǎn)位(translocation):A位上的肽鏈同mRNA一起進(jìn)入P位,核蛋白體相對(duì)移動(dòng)。反應(yīng)由轉(zhuǎn)位酶催化第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202337EFTu和EFTs為延長(zhǎng)因子T的2個(gè)亞基,在肽鏈延長(zhǎng)時(shí)的程序:EFT+GTP+AA-tRNAAA-tRNA-Tu-GTPTsPi+Tu-GDP+AA-tRNA-mRNAmRNAGTP第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202338轉(zhuǎn)肽酶是核蛋白體大亞基上的核酶在成肽結(jié)束前P位上空載的tRNA從核蛋白體脫落轉(zhuǎn)位酶

轉(zhuǎn)位酶活性存在于EFG,催化A位上肽酰-tRNA-mRNA轉(zhuǎn)移到P位,A位留空肽鏈合成的方向:N→C,始終是P位氨基?；ㄟ^(guò)羧基與A位氨基酸的-氨基形成肽鍵氨基酸活化:羧基與tRNA的3ˊ-OH形成酯鍵第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202339肽鏈延長(zhǎng)進(jìn)位第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202340成肽轉(zhuǎn)位第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202341三、終止階段包括終止密碼的辨認(rèn)、肽鏈水解、mRNA離開(kāi)核蛋白體、核蛋白體大小亞基解體。需要的蛋白因子稱為釋放因子(RF,RR).IF3、eIF也參與拆開(kāi)大小亞基第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202342RF的作用辨認(rèn)終止密碼;促進(jìn)肽鏈C端與tRNA3ˊ-OH酯鍵斷裂，釋放肽鏈?，F(xiàn)知三種:

RF-1:能辨認(rèn)UAA，UAG

RF-2:能辨認(rèn)UAA，UGA

RF-3:為酯酶的激活劑,水解酯鍵RR的作用:將mRNA從核蛋白體上釋放出來(lái)第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202343終止過(guò)程1.核蛋白體A位出現(xiàn)終止密碼,RF-1和RF2去識(shí)別,并結(jié)合在A位2.RF-3使轉(zhuǎn)肽酶變構(gòu),激活轉(zhuǎn)肽酶,水解P位肽鏈與tRNA的3ˊ-OH形成的酯鍵,釋放肽鏈3.在RR作用下,tRNA、mRNA和RF都從核蛋白體脫落,IF3又作用,核蛋白體大小亞基解體,可參加下一輪循環(huán)蛋白質(zhì)合成要消耗GTP和ATP(各階段),估計(jì)每生成一個(gè)肽鍵要消耗5個(gè)高能磷酸鍵第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202344肽鏈合成終止第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202345多核蛋白體循環(huán)第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202346第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后修飾加工

PosttranslationalProcessingandModification剛合成的蛋白質(zhì)往往需要加工修飾才會(huì)有功能翻譯后修飾加工方式很多,可分為三方面:1.一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾:多肽鏈長(zhǎng)短、氨基酸殘基2.高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾:空間結(jié)構(gòu)的加工3.靶向輸出:定向輸送到執(zhí)行作用的細(xì)胞,器官第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202347糖基化修飾第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5/21/202348一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾加工.切除N-甲?；騈-蛋氨酸.修飾氨基酸:羥基化(羥脯氨酸,羥賴氨酸)磷酸化(絲、蘇、酪)糖基化.形成二硫鍵:

-S—S-.水解切除肽段:切除多余氨基酸和肽段高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾加工

亞基聚合:

多肽鏈之間相互聚合形成多聚體

輔基連接:

結(jié)合蛋白的非氨基酸部分加入第49