分子生物學(xué)7第七章蛋白質(zhì)翻譯

第零節(jié)概述第一節(jié)基本元件第二節(jié)遺傳密碼（Geneticcode）第三節(jié)肽鏈的合成第五節(jié)蛋白質(zhì)前體的加工與轉(zhuǎn)運機(jī)制第四節(jié)準(zhǔn)確翻譯的機(jī)制本文檔共157頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\1點57分概述★蛋白質(zhì)翻譯是基因表達(dá)的第二步★tRNA在翻譯過程中起“譯員”的作用★參與翻譯的RNA除tRNA外，還有rRNA和mRNA★tRNA既是密碼子的受體,也是氨基酸的受體★tRNA接受AA要通過氨酰tRNA合成酶及其自身的

paracodon的作用才能實現(xiàn)★定義:翻譯是以mRNA為模板,按照三聯(lián)密碼子的規(guī)則合成多肽鏈的過程。

本文檔共157頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\1點57分★tRNA通過其自身的anticodon而識別codon★密碼子有自身的特性三聯(lián)體前兩個重要搖擺性通用性有一定的使用頻率★多種翻譯因子組成翻譯起始復(fù)合物，完成翻譯的起始、延伸和終止，并且保證其準(zhǔn)確性本文檔共157頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\1點57分第一節(jié)基本元件

本文檔共157頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\1點57分一、tRNA

最小的RNA，4S，70~80個NT1、tRNA的高級結(jié)構(gòu)1964Holly.R.鑒定出tRNAphe的二級結(jié)構(gòu)為三葉草形（77個NT）（1）三葉草結(jié)構(gòu)（5個臂4個環(huán)）a、氨基酸接受臂（aaacceptarm）

?tRNA的5’與3’-末端堿基配對形成?3’端永遠(yuǎn)為不配對的CCA序列

?最后的A的3’或2’-OH可以被氨?；疚臋n共157頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\1點57分b、另外是D（DHU環(huán)雙氫脲嘧啶）環(huán)D臂c、含豐富的稀有堿基（約70余種堿基核糖殘基）反密碼子3’端鄰近部位稀有堿基出現(xiàn)的頻率高，對于維持反密碼環(huán)的穩(wěn)定性、密碼子和反密碼子之間的配對很重要反密碼子環(huán)反密碼子臂(anti—codonarm)TψC環(huán)TψC臂附加臂（extraarm）其中附加臂通常是可變的(3~5

,75%;13-21較少)

本文檔共157頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\1點57分TψC環(huán)附加臂反密碼子環(huán)DHU環(huán)aa接受臂本文檔共157頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\1點57分（2）“L”形三級結(jié)構(gòu)---anti-codonarm位于”L”另一端，與結(jié)合在核糖體小亞基上的codonofmRNA配對b、“L”結(jié)構(gòu)域的功能---aaacceptarm位于“L”的一端，使得tRNA所攜帶的氨?；拷颂求w大亞基的肽基轉(zhuǎn)移酶位點以利肽鍵的形成a、“L”構(gòu)型的結(jié)構(gòu)力?二級結(jié)構(gòu)中的堿基堆積力和氫鍵?二級結(jié)構(gòu)中未配對堿基形成的氫鍵本文檔共157頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\1點57分---TΨCloop&DHUloop位于“L”兩臂的交界處，

利于“L”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定---“L”結(jié)構(gòu)中堿基堆積力大使其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定

wobblebase位于“L”結(jié)構(gòu)末端堆積力小自由度大常被修飾很少為U和A使堿基配對搖擺本文檔共157頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\1點57分2、tRNA的種類（2）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）（1）起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA:能特異識別mRNA模板上起始密碼子的tRNAProk中，攜帶甲酰甲硫氨酸（fMet）Euk中，攜帶甲硫氨酸（Met）延伸tRNA：其他tRNA…..攜帶AA相同而反密碼子不同的一組tRNA?不同的反密碼子識別AA的同義密碼(簡并密碼)?結(jié)構(gòu)上有能被AA–tRNA合成酶識別的共性本文檔共157頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\1點57分(3)校正tRNA

在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因中,一個核苷酸的改變可能使代表某個氨基酸的密碼子發(fā)生改變而影響蛋白質(zhì)的合成,校正tRNA通過改變反密碼子區(qū)來校正基因突變.校正tRNA分為錯義突變校正及無義突變校正錯義抑制tRNA要和正常的tRNA去競爭，因此成功率50％無義突變校正

也會造成對正常終止密碼子的通讀，產(chǎn)生比野生型長的蛋白質(zhì)本文檔共157頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\1點57分3、氨?；鵷RNA的合成（1）氨?；鵷RNA執(zhí)行遺傳信息解讀的功能，通過codon與反密碼子反平行配對實現(xiàn)

實驗證實—模板mRNA只能識別特異的tRNA而不是AA[14C]-Cys-tRNACysNi[14C]-Ala-tRNACys本文檔共157頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\1點57分氨?；ctRNA的3’端A的2’/3’—OH結(jié)合★因此有三個位點aabindingsitetRNAbindingsiteATPsiteAA–tRNA+AMP+ppiAARS★反應(yīng)為AA+tRNA+ATP（2）AA–tRNA合成酶（AARS）★需要三種底物AAtRNAATP本文檔共157頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\1點57分★Prok中AARS有20種，對AA專一,一種AARS可識別一組同工tRNA★Prok和Euk的AARS有一定的差別★可分為兩類反應(yīng)機(jī)制的差別：

TypeⅠ類酶

先將氨?；D(zhuǎn)移到

tRNA3’端A的2’-OH然后通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)轉(zhuǎn)移到3’–OH上

TypeⅡ類酶直接將氨?；D(zhuǎn)移至3’–OH上本文檔共157頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\1點57分兩類酶與tRNA反應(yīng)時－－接近模式不同合成酶與tRNA相互束縛的普通模型提出：蛋白沿L型分子的一側(cè)束縛tRNA（tRNA的兩端被束縛）1型與tRNA的D-環(huán)結(jié)合，識別其受體臂的小溝2型在另一側(cè)結(jié)合，識別可變環(huán)和受體臂的大溝本文檔共157頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\1點57分（3）Paracodon(副密碼子)的概念；tRNA中決定負(fù)載特定氨基酸的空間密碼AARStRNAbindingsiteaabindingsiteParacodonoftRNA裝載AminoAcid（R）tRNA中的特定序列與AARS的tRNAbindingsite的特異基團(tuán)間的分子契合本文檔共157頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\1點57分a、

1988.Schimmel和侯雅明G3:U70

是決定tRNA負(fù)載Ala的特異密碼信息b、1991.schummanL.

證明；tRNAmetf的paracodon位于anti-codon本文檔共157頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\1點57分c、

paracodon的特征---同一種AARS所識別的一組同功受體具有相同的副密碼子---paracodon是為AARS（特定氨基酸）所識別的若干堿基（并非均為一對核苷酸），且位置不固定。---盡管副密碼子不是單獨與AA發(fā)生相互作用，但是副密碼子可能與AA的側(cè)鏈基團(tuán)有某種相應(yīng)性。tRNAAla(GGC)tRNAAla(UGC)具有G3：U70

paracodon本文檔共157頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\1點57分d、按paracodon在tRNA上的位置(氨基酸序列)將AARS分為兩類typeI包括Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyrparacodon大多位于反密碼子臂typeIIparacodon大多位于氨基酸接受臂個別還同時在附加臂上有相應(yīng)堿基本文檔共157頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\1點57分二、mRNA

單順反子mRNA（monocistronicmRNA）：只編碼一個蛋白質(zhì)的…..部分Prok所有Euk的mRNA

多順反子mRNA（polycistronicmRNA）:mRNA分子的組成：?編碼區(qū)起始AUG到終止密碼子?前導(dǎo)序列AUG之前的5’端非編碼區(qū)（5’UTR）?尾巴終止密碼子之后，不翻譯的3’端本文檔共157頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\1點57分1、原核生物mRNA的特征

（1）大部分為多順反子

spacer:各順反子之間（基因之間）的非編碼區(qū)長度變化很大因此，多順反子的mRNA翻譯有兩種情況：a、spacer較長時，下一個基因的產(chǎn)物合成起始是獨立的b、spacer長度較短時,兩個順反子使用相同的核糖體或小亞基(相當(dāng)正常的S-D序列到起始密碼子的距離，有S-D序列的特征）所以-----Prok中多順反子mRNA中各基因的產(chǎn)物數(shù)量不一定相等本文檔共157頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\1點57分Spacer較長時Spacer較短時本文檔共157頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\1點57分(2)其他特征

a、5’端有300個左右NT的leader（A/G－－－－AUG）b、AUG作為起始密碼子（GUG、UUG）c、AUG前有S–D序列Shine-Dalgarnosequence：位AUG上游4~13個NT處的富含嘌呤的3~9個NT的共同序列，其一致序列為AGGAGG可與核糖體結(jié)合并受其保護(hù)與核糖體小亞基內(nèi)16SrRNA的3’端富含嘧啶的序列3’------UCCUCC-----5’互補，使起始tRNA正確定位于起始密碼子

本文檔共157頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\1點57分(3)Prok.mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯和降解周期本文檔共157頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\1點57分2、真核生物mRNA的特征（1）一般為單順反子

（2）5’端的帽子對翻譯有增強(qiáng)作用，且5’帽子和3’polyA尾對翻譯效率的調(diào)節(jié)有協(xié)同作用

（3）“第一AUG規(guī)律”即-----絕大部分以AUG作為起始codon本文檔共157頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\1點57分

（4）起始AUG有如下特點其合適“上下文”為（Kozak等人）

CCACCAUGG-3只有5~10％的情況下………+1+4Kozak規(guī)則，即ATG側(cè)翼序列的堿基分布所滿足的統(tǒng)計規(guī)律(1)+4位的偏好堿基為G，－3位的偏好堿基為A至關(guān)準(zhǔn)確翻譯；

(2)ATG的5’端約15bp范圍的側(cè)翼序列內(nèi)不含堿基T；

(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好堿基；

(4)除-3，-6和-9位，在整個側(cè)翼序列區(qū)，C是偏好堿基。本文檔共157頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\1點57分

（5）雙功能mRNA如果mRNA上有兩個AUG可被利用，若為同框，則合成出兩個長短不同的蛋白質(zhì)；若不同框，則合成出兩個序列完全不同的蛋白質(zhì)。這樣一條mRNA可以合成兩種蛋白質(zhì)，因此稱為雙功能mRNA許多病毒都具有如SV40的衣殼蛋白VP2和VP3本文檔共157頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\1點57分

三、核糖體及rRNA的結(jié)構(gòu)

Euk中大多與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合在一起●是翻譯進(jìn)行的場所，含大小亞基。由蛋白質(zhì)和rRNA組成●Prok.protein約占細(xì)胞的10％，RNA占總RNA80％，

Euk中相對比例小些●細(xì)菌中常以多聚核糖體的形式本文檔共157頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\1點57分1、核糖體的結(jié)構(gòu)

(2)核糖體的裝配

（1）ProkE.coli小亞基16SRNA21種proteinsS1-------S21

大亞基23SRNA5SRNA34種proteinsL1----L34Euk小亞基18SRNA33種proteins

大亞基28SRNA5SRNA5.8SRNA49種proteins

a、核糖體蛋白質(zhì)按一定順序與rRNA及蛋白質(zhì)結(jié)合b、rRNAs是亞基中的骨架c、蛋白質(zhì)和rRNA必須形成完整的核糖體結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮各自的功能本文檔共157頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\1點57分16SrRNA與一組小亞基蛋白質(zhì)在低溫下（0℃）相互作用形成RⅠ顆粒。當(dāng)溫度提升到40℃，RⅠ顆粒改變構(gòu)象，變?yōu)?1S的RⅠ*顆粒。RⅠ*顆粒與其他幾種蛋白形成30S亞基。自發(fā)過程，不需酶催化。本文檔共157頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\1點57分3、核糖體的活性位點30S小亞基頭部基底部中間有一豁口50S大亞基三個突起莖中部嵴本文檔共157頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\1點57分

?大小亞基之間形成一個mRNA通道?根據(jù)功能將核糖體上的活性部位分為兩類?翻譯區(qū)域7個活性位點占2/3

?逐出位點2個位點（多肽的逐出）占1/3(1)mRNA結(jié)合位點

a、位于30S亞基的頭部b、需要有功能的S1，S1與單鏈核酸有高度親和性

可防止mRNA鏈內(nèi)堿基對的形成（S1與S18和S21構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)與mRNA的初始結(jié)合以及與起始tRNA的結(jié)合，另外也是IF3的結(jié)合位點）本文檔共157頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\1點57分c、16SrRNA3’端富含嘧啶區(qū)與S-D序列的配對是mRNA與小亞基初始結(jié)合不可缺少的（2）P位點：肽酰－tRNA位點

a、大部分在小亞基內(nèi)，小部分在大亞基內(nèi)小亞基上16SrRNA的3‘末端是P位點的組分大亞基涉及L2、L27、L14、L18、L24、L33等b、能夠與起始tRNA（fMet--tRNAf）相結(jié)合，且P位點會影響A位點的活性本文檔共157頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\1點57分（3）A位點：氨?；鵷RNA位點

a、靠近P位點，主要在大亞基上，16SrRNA是其構(gòu)成成份之一b、A位點內(nèi)mRNA表面只對互補的aa—tRNA分子表現(xiàn)出特異性，且A位點結(jié)合aa—tRNA要求在P位點上必須有肽酰tRNA存在（4）肽基轉(zhuǎn)移酶活性位點

活性中心在大亞基上，位于P位點和A位點的連接處靠近tRNA的接受臂本文檔共157頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\1點57分

（5）5srRNA位點（可能與tRNA進(jìn)入有關(guān)）

（6）EF—Tu（延伸因子）位點

位于大亞基內(nèi)，與氨?；鵷RNA的結(jié)合有關(guān)

（7）EF—G轉(zhuǎn)位因子結(jié)合位點

大亞基靠近小亞基的界面處

（8）E位點（包括兩個：脫?；鵷RNA和多肽的逐出位點）?E1為脫?；鵷RNA離開核糖體提供出口?E2為多肽離開核糖體提供出口（占核糖體1／3）本文檔共157頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\1點57分PeptidyltransferaseEF-Tusite本文檔共157頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\1點57分E2位點膜fMet--tRNAmetf(Met--tRNAmeti)wayinPsite本文檔共157頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\1點57分第二節(jié)遺傳密碼(Geneticcode）本文檔共157頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\1點57分

一、通用的三聯(lián)體密碼DNA遺傳信息mRNA蛋白質(zhì)遺傳密碼

1、Codon的特征a、概念：mRNA上連續(xù)排列的三個NT序列，編碼一個AA信息的遺傳單位b、具有四大生物系統(tǒng)（病毒、細(xì)菌、動植物）的通用性和保守性（Mt除外）C、一個基因序列中，有不重疊性和無標(biāo)點性本文檔共157頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\1點57分

二、密碼子的簡并現(xiàn)象（Degeneracyofcodon）2、簡并現(xiàn)象的機(jī)理（1）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）1、簡并現(xiàn)象的概念：一種AA受兩個以上codon編碼的遺傳現(xiàn)象

同義codon：代表同一種AA的codon

密碼子家族（codonfamily）:編碼一個AA的所有密碼子構(gòu)成一個密碼子家族

★codon的簡并可把突變對生物體的影響降到最小本文檔共157頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\1點57分（2）搖擺假說（Wobblehypothesis）

mRNA5’…CGU...CGC...CGA…CGG…AGA…AGG…3’擺動tRNAGCG3’→5’GCU5’UCU5’1961Crick提出又稱“變偶假說”內(nèi)容：codon的前兩位堿基和反密碼子配對時遵循Watson—Crick原則，而第三位堿基有一定的靈活性

即codon的3rd-Nt與anti-codon的1st-Nt（Nt34）本文檔共157頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\1點57分（3）搖擺堿基的搖擺配對原則搖擺配對原則anti-codon的1st-Ntcodon的3rd-Nt

搖擺堿基－－－anti-codon的1st-Nt

a、密碼子的專一性主要由前兩個堿基決定b、反密碼子的第一個堿基決定一個tRNA所能解讀的密碼子數(shù)目本文檔共157頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\1點57分(4)搖擺堿基搖擺配對的機(jī)理b、anti-codon的1st-Nt(搖擺位點)被修飾的頻率很高，導(dǎo)致配對范圍增大a、由tRNA反密碼子環(huán)的空間結(jié)構(gòu)所決定

?搖擺位點34th-Nt處于堆積堿基的末端，所受堆積力較小，有較大的自由度來進(jìn)行選擇配對本文檔共157頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\1點57分

三、tRNA豐度和密碼子的使用頻率

?tRNA的豐度和codon的使用頻率是進(jìn)化過程中形成的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制之一各種生物之間的堿基組成不同，各種codon出現(xiàn)的頻率不等因此?識別同一AA的不同tRNA－－－同工tRNA量不等?不同生物間同一tRNA的含量不等本文檔共157頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\1點57分1、tRNA豐度與codon的使用頻率正相關(guān)

2、codon的使用頻率與codon與anti-codon間的作用強(qiáng)度有關(guān)

a、需要量多的蛋白質(zhì)，有關(guān)密碼子的使用頻率高，相應(yīng)的tRNA量多如：核糖體蛋白質(zhì)RecA蛋白質(zhì)b、需要量少的蛋白質(zhì)，有關(guān)codon的使用頻率低，相應(yīng)的tRNA的量少即-----同義codon中，其使用頻率有一定差異本文檔共157頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\1點57分原因：

c、強(qiáng)配對作用形成的aa—tRNAaa需要較長的時間從核糖體的P位點卸載因此，進(jìn)化過程中自然選擇codon／anti-codon間結(jié)合強(qiáng)度適度的codon以保證最佳的protein合成速率a、適中的作用強(qiáng)度有利于翻譯的進(jìn)行b、弱配對作用形成的aa—tRNAaa需要較長的時間進(jìn)入A位點本文檔共157頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\1點57分

四、線粒體密碼的特殊性

1、線粒體中具有與通用密碼不同的編碼信息（1）具體不同UGA是Trp的密碼子AGA、AGG不是Arg而是終止密碼子內(nèi)部Met密碼子為AUG、AUA。起始密碼子為AUN酵母線粒體中，CUA不是Leu而是Thr的密碼子（2）線粒體的codon表排列的比較整齊各種AA的密碼子以及起始和終止密碼子均為2或4或6本文檔共157頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\1點57分ArgIle起始本文檔共157頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\1點57分（3）線粒體中“三中讀二”方式可減少tRNA

線粒體中只有22種tRNA（搖擺假說使用通用密碼子至少得32種tRNA）

a、識別一個密碼子家族的tRNA的anti-codon的搖擺堿基均為UU-------U、A、C、G

b、兩個一組的密碼子，其相應(yīng)tRNA的anti-codon的搖擺堿基配對情況分別為：G→C/U（Py）U＊（經(jīng)過修飾）→G/A（Pu）本文檔共157頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\1點57分第三節(jié)肽鏈的合成本文檔共157頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\1點57分蛋白質(zhì)合成速度很快Prok.15AAs／S（37?C）Euk.低些（血紅蛋白……..2AA／S）合成方向……..N端→C端一、合成的起始

★指A的第一次進(jìn)位以前即第一個肽鍵形成以前的各步反應(yīng)

★核糖體結(jié)合于mRNA→→→起始復(fù)合物的形成（包括第一個aa－tRNA）

本文檔共157頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\1點57分1、起始tRNA與起始密碼子的識別（1）細(xì)菌?tRNAMetf能識別AUG、GUG轉(zhuǎn)甲酰酶?tRNAMetm識別內(nèi)部的AUG，內(nèi)部GUG由tRNAVal識別?tRNAMetf＋MetMet---tRNAffMet---tRNAf本文檔共157頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\1點57分（2）Euk中tRNAMetitRNAMetm

?tRNAMetf接受臂的兩個堿基為不配對狀態(tài)

（3）哺乳動物線粒體兩種tRNA,負(fù)責(zé)起始的Met甲酰化起始tRNA識別AUN

（4）tRNAMetf和tRNAMetm結(jié)構(gòu)上存在差異?tRNAMetf.....TψCA，而tRNAMetm

…..TψCG

?反密碼子的3’端鄰位tRNAMetf…AtRNAMetm…烷基化的A本文檔共157頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\1點57分起始tRNA的結(jié)構(gòu)G-CG烷基化的A本文檔共157頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\1點57分2、起始復(fù)合物的生成

（1）起始因子及30S亞基與mRNA的結(jié)合

?Prok.的三種起始因子（initiationfactorIF）參與蛋白質(zhì)合成起始的可溶性蛋白因子－－輔助起始復(fù)合物：核糖體、mRNA、aa--tRNA三元復(fù)合物

三種IF分別為：IF1IF2IF3

IF1---------加強(qiáng)IF2、IF3的酶活，防止tRNA結(jié)合到小亞基未來A位點的位置本文檔共157頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期三\1點57分

IF2---------促使fMet---tRNAMETf選擇性的結(jié)合在30S亞基的P位點上30S---IF3+mRNA30S+IF3+mRNA（30S復(fù)合物）

IF3---------促使30S亞基結(jié)合于mRNA起始部位；阻止30S亞基與50S亞基的結(jié)合，或者說促進(jìn)70S核糖體的解離a、30S亞基與mRNA的結(jié)合

IF3+30S本文檔共157頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期三\1點57分☆I(lǐng)F3－－賦予30S亞基與mRNA結(jié)合的能力（有選擇轉(zhuǎn)譯起始點的能力沒有與mRNA主動結(jié)合的能力）☆SD序列控制起始復(fù)合物形成的頻率最終控制翻譯產(chǎn)物數(shù)量

☆I(lǐng)F3使30S亞基不能與50S亞基結(jié)合☆30S亞基與mRNA的結(jié)合SD與16SrRNA的3’端………☆30S復(fù)合物中，起始codon正好位于P位點，且只有

fMet—tRNAMetf才能進(jìn)入本文檔共157頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期三\1點57分

(2)起始tRNA的結(jié)合IF2+fMet---tRNAfIF2---fMet---tRNAf＋30S---IF3---mRNA30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTPGTP◆IF2與起始tRNA之間作用嚴(yán)格專一使起始tRNA進(jìn)入30S亞基的P位具有很強(qiáng)的GTP酶活性本文檔共157頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期三\1點57分（3）70S起始復(fù)合物的形成

a、IF3游離30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP與50S亞基的結(jié)合導(dǎo)致IF3游離（IF3與50S亞基的競爭）

b、70S起始復(fù)合物形成

50S亞基的結(jié)合激活I(lǐng)F2的GTP酶活性，水解GTP并解離下來，IF1促進(jìn)IF2的釋放

GTP水解釋放的能量改變兩者的構(gòu)象

形成30S---mRNA---fMet---tRNA---50S此時P位A位都處于正確姿態(tài)，P位已被起始tRNA占滿，A位準(zhǔn)備接受第二個AA－tRNA本文檔共157頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期三\1點57分IF2---fMet---tRNAf結(jié)合上來本文檔共157頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期三\1點57分c、Met的甲?；某ァ?.合成到15～30個AA◎去甲?；福?xì)菌、線粒體）◎氨肽酶去除Met本文檔共157頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期三\1點57分3、Euk蛋白質(zhì)合成的起始（1）機(jī)制與Prok.基本相同，差異主要是所涉及的因素本身的差異所導(dǎo)致

a、核糖體較大

b、mRNA是單順反子

c、其mRNA具有m7GpppNp帽子結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致起始時識別信號的差異

d、Met---tRNAMet不甲酰化

e、有較多的起始因子

（2）Euk蛋白質(zhì)合成的起始因子本文檔共157頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期三\1點57分（3）起始機(jī)制對AUG的識別涉及：Euk蛋白質(zhì)合成起始中的重要參與者：＊密碼子與反密碼子的配對＊起始AUG上下文結(jié)構(gòu)特點的作用起始復(fù)合物在識別信號5’帽子處形成后，沿mRNA移動，移到起始密碼子時，組裝成80S核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成Met—tRNAi核糖體AUG上下文特點eIF–2作用eIF-4F本文檔共157頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期三\1點57分eIF-2MetMetMeteIF3existence本文檔共157頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期三\1點57分

二、肽鏈的延伸

Prok肽鏈的延伸以氨酰－tRNA進(jìn)入70S起始復(fù)合物的A位為標(biāo)志（第一個進(jìn)位過程）延伸因子（EF）：EF－TU熱不穩(wěn)定EF－TS熱穩(wěn)定EF－G依賴GTP的延伸因子，轉(zhuǎn)位因子本文檔共157頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期三\1點57分EF—Tu--GTP+氨?；?-tRNA三元復(fù)合物起始tRNA不能結(jié)合，保證了……..1、進(jìn)位（1）三元復(fù)合物生成

EF—Tu+GTP本文檔共157頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期三\1點57分

（2）三元復(fù)合物進(jìn)入A位

§要求P位點被起始氨酰tRNA或肽酰－tRNA占據(jù)§同時，EF-Tu催化GTP水解，釋放EF—Tu—GDP（3）Ts循環(huán)（Tu—Ts循環(huán)）

EF—Ts能夠使EF—Tu—GDP轉(zhuǎn)變?yōu)镋F—Tu—GTP

因為-----EF—Tu—GDP不能有效地結(jié)合氨?；猼RNA循環(huán)過程：EF—Tu—GDPEF--TsEF—Tu—EF--TsGTP取代EF—Tu--GTPGTP是氨?；?tRNA進(jìn)入A位的先決條件，但不需要GTP的水解，一旦進(jìn)入A位后GTP就水解，GDP-tRNA被釋放本文檔共157頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期三\1點57分2、肽鍵生成（轉(zhuǎn)肽反應(yīng)）

（1）肽酰轉(zhuǎn)移酶（peptidyltransferase）☆位于核糖體大亞基，催化肽鍵生成☆涉及若干L蛋白質(zhì)、23SrRNA、5SrRNA

（2）形成過程：把兩個氨酰－tRNA定位于調(diào)準(zhǔn)的位置將處于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽?；D(zhuǎn)移到A位的氨酰基－tRNA的氨基上形成肽鍵肽鏈延伸一個AA本文檔共157頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第86頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第87頁；編輯于星期三\1點57分需要GTP和延伸因子EF—G移位過程：a、EF—G和GTP結(jié)合形成松弛的復(fù)合物核糖體中具有GTP酶活性的蛋白催化GTP水解--------A位生成的肽基轉(zhuǎn)移到P位，P位空載的tRNA進(jìn)入E位（此過程mRNA移動了一個密碼子）3、移位（translocation）

⊙肽鍵生成后，核糖體沿mRNA向前移動一個密碼子的距離這個復(fù)合物結(jié)合到核糖體上，需要GTP的存在本文檔共157頁；當(dāng)前第88頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第89頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第90頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第91頁；編輯于星期三\1點57分b、下一個氨酰基－tRNA三元復(fù)合物進(jìn)入A位要求EF—G和GDP必須釋放,已為抗生素甾酸酶素試驗證實.抗生素甾酸酶素（fusidicacid）能使核糖體停在移位后的狀態(tài)（其穩(wěn)定了EF－G與GDP核糖體的構(gòu)象）

c、移位是核糖體固有的性質(zhì)，但可被EF—G所催化

本文檔共157頁；當(dāng)前第92頁；編輯于星期三\1點57分Translation本文檔共157頁；當(dāng)前第93頁；編輯于星期三\1點57分4、兩類延伸因子的交替作用使肽鍵生成和移位有條不紊的進(jìn)行本文檔共157頁；當(dāng)前第94頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第95頁；編輯于星期三\1點57分5、Euk肽鏈的延伸

（1）與Prok相似﹡eEF—1取代EF—Tu和EF—Ts﹡eEF—2取代EF—G﹡真菌中還要求eEF—3的參與維持翻譯的準(zhǔn)確性（2）eEF—1大多數(shù)由α、β、γ、δ四個亞基

eEF--1α－－－－與GTP結(jié)合﹡酵母中過量表達(dá)可導(dǎo)致翻譯忠實性的提高、果蠅中可延長其壽命本文檔共157頁；當(dāng)前第96頁；編輯于星期三\1點57分﹡衰老過程中，eEF—1α活性下降因此-------衰老過程中可能伴隨著翻譯忠實性的下降

﹡大量表達(dá)還可以提高細(xì)胞的生長能力

一些影響細(xì)胞生長的因素也可以引起細(xì)胞內(nèi)eEF—1α的大量表達(dá)，如：癌基因v—fos的誘導(dǎo)（3）有些資料表明：eEF—2并不是延伸所必須，只起到加速的作用本文檔共157頁；當(dāng)前第97頁；編輯于星期三\1點57分6、GTP的作用（1）使各種翻譯因子與tRNA或核糖體易于以非共價鍵結(jié)合；水解成GDP和Pi的反應(yīng)是釋放結(jié)合因子的信號Prok------IF2、EF—Tu、EF—GEuk------eIF—2、eEF—1、eEF—2☆GTP是一種變構(gòu)因子

（2）GTP水解釋放的能量提高核糖體結(jié)合氨酰－tRNA和移位的能力

（3）GTP還有使翻譯準(zhǔn)確的功能（為去除A位不正確的氨酰－tRNA提供能量）本文檔共157頁；當(dāng)前第98頁；編輯于星期三\1點57分三、多肽鏈合成的終止本文檔共157頁；當(dāng)前第99頁；編輯于星期三\1點57分

1、所需條件

（1）終止信號：終止密碼子Prok和Euk都是：UAA(ochre)、UAG(amber)、UGA(opal)（2）釋放因子：

a、RFProk中，RF1----識別UAA(赭石)和UAG(琥珀)

RF2----識別UAA和UGA(乳石)RF3----刺激RF1和RF2的釋放本文檔共157頁；當(dāng)前第100頁；編輯于星期三\1點57分

Euk中有兩種eRF

eRF1-----識別三種終止密碼子

eRF3-----刺激eRF1的釋放

2、終止機(jī)制

（1）Proka、RF作用于A位點（需要P位被肽酰－tRNA所占據(jù)）b、實驗證實，RF與終止密碼子之間發(fā)生特異的相互作用。在RF中有3個AA負(fù)責(zé)識別終止密碼子的特異性被稱為肽反密碼子。RRF-----核糖體循環(huán)因子本文檔共157頁；當(dāng)前第101頁；編輯于星期三\1點57分c、RF的某種作用改變肽基轉(zhuǎn)移酶的肽基轉(zhuǎn)移特性將P位上的肽基轉(zhuǎn)移到水分子上而并不形成新的肽鍵，導(dǎo)致肽基–tRNA的水解并釋放，RF上的保守GGQ參與了這一過程

d、RF3與GTP結(jié)合為RF1、RF2的釋放提供能量

游離的RF3與GDP結(jié)合，在RF1、2使多肽釋放后，RF1／2與核糖體的構(gòu)象改變誘導(dǎo)RF3結(jié)合GTP。RF3-GTP與核糖體的親和力提高，替換RF1、2與核糖體結(jié)合。然后核糖體刺激GTP水解，RF3-GDP釋放。本文檔共157頁；當(dāng)前第102頁；編輯于星期三\1點57分e核糖體循環(huán)多肽鏈和釋放因子離開多肽鏈后，為了參與新一輪的多肽合成，tRNA必須離開核糖體核糖體也必須分解為大、小亞基。這幾個事件稱為核糖體循環(huán)。RRF、EF－G和IF3參與了這一過程RRF作為tRNA的模仿者起作用本文檔共157頁；當(dāng)前第103頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第104頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第105頁；編輯于星期三\1點57分四、核糖體在翻譯中的跳躍式讀碼翻譯位移：翻譯中讀碼框發(fā)生了位移翻譯跳躍：核糖體跳過一大段mRNA后繼續(xù)翻譯

類似于mRNA的剪接，但遺傳信息沒有被切掉，而是被核糖體忽略掉了。翻譯位移和翻譯跳躍都發(fā)生在mRNA的特殊部位。但其具體機(jī)制不清楚。本文檔共157頁；當(dāng)前第106頁；編輯于星期三\1點57分第四節(jié)準(zhǔn)確翻譯的機(jī)制

本文檔共157頁；當(dāng)前第107頁；編輯于星期三\1點57分一、氨基酸與tRNA間的負(fù)載專一性1、氨酰tRNA合成酶（AARS）對氨基酸的特異識別與結(jié)合

AARS：AAbindingsite,tRNAbindingsite,ATPsite

（1）AARS對底物的選擇作用氨酰－腺甘酸復(fù)合物結(jié)合在AARS的一個深溝內(nèi)二者形成大量氫鍵,靠這些氫鍵酶與底物進(jìn)行識別本文檔共157頁；當(dāng)前第108頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第109頁；編輯于星期三\1點57分

（2）AAbindingsite對結(jié)構(gòu)相似的氨基酸的雙篩作用

例:Cys

HS—CH2—CH—COOH

NH2

Ala

H—CH2—CH—COOH

NH2

結(jié)構(gòu)相似錯誤識別錯誤負(fù)載錯誤翻譯

本文檔共157頁；當(dāng)前第110頁；編輯于星期三\1點57分IleHCOOH

CH3—CH2—C—CHCH3NH2

ValHCOOH

CH3—C—CH

CH3NH2

Ile-RS體外Ile&Val濃度相等的情況下

200X1X∨Val-tRNAIle錯誤負(fù)載機(jī)率

1/200

!本文檔共157頁；當(dāng)前第111頁；編輯于星期三\1點57分體內(nèi)

Val:Ile=5:1

但實際測定的錯譯機(jī)率僅為1/3000?

Val-tRNAIle錯誤負(fù)載機(jī)率

1/40!!本文檔共157頁；當(dāng)前第112頁；編輯于星期三\1點57分How?aa’+ATPMis-activationaa’-AMP+tRNAaaAARSaa’-tRNAaaaabindingsite

具有結(jié)合位點（B）和水解位點（H）(雙篩位點)Mis-loadingAARS本文檔共157頁；當(dāng)前第113頁；編輯于星期三\1點57分IVBHVal—AMPb、進(jìn)入水解位點的篩選BHBHBHVIVIIa、進(jìn)入結(jié)合位點的篩選本文檔共157頁；當(dāng)前第114頁；編輯于星期三\1點57分（2）無相似結(jié)構(gòu)的氨基酸間其特異AARS分子無雙篩位點例；aasiteofTyr-RS只能與Tyr發(fā)生誘導(dǎo)契合，無雙篩位點2、在AARS的介導(dǎo)下tRNA的副密碼子(paracodon)對aa的準(zhǔn)確負(fù)載本文檔共157頁；當(dāng)前第115頁；編輯于星期三\1點57分二、anti-codon對codon的準(zhǔn)確識別搖擺假說anti-codon的堿基修飾三、對第一個Met（AUG）的準(zhǔn)確起譯

1、Prok.?SD序列（AGGAGG）與16SrRNA3’端富含嘧啶序列的準(zhǔn)確識別

（SD與AUG間隔區(qū)-------7±2NT富含AT）2、Euk.?eIF4F對5’帽子的準(zhǔn)確識別及對CCACCAUGG的掃描本文檔共157頁；當(dāng)前第116頁；編輯于星期三\1點57分3、IF2（eIF2）和Tu（EF1）酶的專效性

a、Prok.IF2與fMet—tRNAfMet間有嚴(yán)格的專一性b、Prok.EF—Tu識別Met—tRNAmMet

Euk.eIF2與Met—tRNAiMet間………………..Euk.EF1原因在于兩種tRNA之間存在明顯的結(jié)構(gòu)差異本文檔共157頁；當(dāng)前第117頁；編輯于星期三\1點57分四、對A位aa—tRNAaa的兩次校對（成肽前）

ΦEF—Tu的酶的專效作用的第一次校對

Φ密碼子和反密碼子結(jié)合能力的第二次校對A位上的正確的密碼子和反密碼子的結(jié)合能力比錯誤的高3000倍Prok.EF—Tu催化GTP水解后，錯配的氨酰tRNA將從核糖體中剔除Euk.EF1本文檔共157頁；當(dāng)前第118頁；編輯于星期三\1點57分第五節(jié)蛋白質(zhì)前體的加工與轉(zhuǎn)運機(jī)制本文檔共157頁；當(dāng)前第119頁；編輯于星期三\1點57分(一)、翻譯后加工

a.新生肽鏈的加工修飾（翻譯后加工或修飾）b.翻譯后加工有兩方面目的（1）切除部分肽段（蛋白酶）（2）在特定氨基酸殘基的側(cè)鏈上添加一些基團(tuán)（3）插入輔因子，還有些單肽要聚合成多亞基蛋白（1）功能需要（2）折疊成天然構(gòu)象的需要

本文檔共157頁；當(dāng)前第120頁；編輯于星期三\1點57分

（1）切除加工1、原核生物的翻譯后加工包括去掉N端的甲酰甲硫氨酸和信號肽序列。（2）糖基化原核生物中關(guān)于的糖蛋白的報道很少，有關(guān)原核生物糖基化的機(jī)制及其功能都還不知道。本文檔共157頁；當(dāng)前第121頁；編輯于星期三\1點57分（3）甲基化

由甲基轉(zhuǎn)移酶催化（4）磷酸化由蛋白激酶／蛋白磷酸化酶催化的蛋白質(zhì)磷酸化/去磷酸化甲基供體：硫酰苷甲硫氨酸甲基化/去甲基化過程在細(xì)菌趨化性的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起作用在細(xì)菌趨化性和氮代謝調(diào)空中有瞬間的磷酸化作用?？赡苓€在抗逆信號的傳遞過程中發(fā)揮作用。本文檔共157頁；當(dāng)前第122頁；編輯于星期三\1點57分2、

真核生物的翻譯后加工許多真核生物的新生肽都要經(jīng)過翻譯后加工或修飾，這種加工修飾可以發(fā)生正延伸著的肽鏈中和翻譯完成后。本文檔共157頁；當(dāng)前第123頁；編輯于星期三\1點57分典型的情況包括切除N-端甲硫氨酸、信號肽序列和切除部分肽段將無活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。一些酶的前體（稱為前體酶proenzyme，或酶原zymegen）或無活性的多肽前體（稱為前體蛋白，proprotein）只有切除特定的肽段后才能從無活性形式轉(zhuǎn)變成活性形式。（1）切除加工本文檔共157頁；當(dāng)前第124頁；編輯于星期三\1點57分前胰島素原的加工81本文檔共157頁；當(dāng)前第125頁；編輯于星期三\1點57分蛋白質(zhì)內(nèi)含子蛋白質(zhì)內(nèi)含子，其DNA序列與外顯子一起轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生一條多肽鏈，然后從肽鏈中切除與內(nèi)含子對應(yīng)的AA序列，再把與外顯子對應(yīng)的氨基酸序列連接起來，成為有功能的蛋白質(zhì)。翻譯內(nèi)含子，mRNA中存在與內(nèi)含子對應(yīng)的核苷酸序列，在翻譯過程中這一序列被“跳躍”過去，因此產(chǎn)生的多肽鏈不含有內(nèi)含子對應(yīng)的氨基酸序列。本文檔共157頁；當(dāng)前第126頁；編輯于星期三\1點57分(2)糖基化真核生物中糖基化修飾很普遍（N型和O型）糖基化的作用：糖鏈與血漿中老蛋白的清除糖鏈與精卵識別

卵子表面的糖鏈可被精子的凝集素受體識別糖鏈與血型的決定。。。本文檔共157頁；當(dāng)前第127頁；編輯于星期三\1點57分(3)羥基化位于粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的三種氧化酶負(fù)責(zé)特定脯氨酸和賴氨酸殘基的羥化。

脯氨酰-4-羥化酶-Gly-x-pro-脯氨酰-3-羥化酶-Gly-pro-4-Hyp(羥脯氨酸)-賴氨酸羥化酶-Gly-X-lys-

本文檔共157頁；當(dāng)前第128頁；編輯于星期三\1點57分(4)磷酸化

蛋白磷酸化參與代謝調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及蛋白與蛋白之間的相互作用本文檔共157頁；當(dāng)前第129頁；編輯于星期三\1點57分(6)甲基化

通過甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行能促進(jìn)已破壞蛋白的修復(fù)或降解(5)親脂修飾

最常見的親脂修飾是?；彤愇於┗?。蛋白質(zhì)親脂修飾后可以改變膜結(jié)合能力(7)二硫鍵形成

是蛋白質(zhì)中維持高級結(jié)構(gòu)的一種作用力本文檔共157頁；當(dāng)前第130頁；編輯于星期三\1點57分

（二）蛋白質(zhì)合成后的定向轉(zhuǎn)運

本文檔共157頁；當(dāng)前第131頁；編輯于星期三\1點57分1.多肽的兩種轉(zhuǎn)運機(jī)制：（1）翻譯轉(zhuǎn)運同步機(jī)制分泌蛋白、質(zhì)膜蛋白、溶酶體蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體滯留蛋白等。首先在游離核糖體上合成含信號肽的部分肽段后就結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，然后邊合成邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，經(jīng)初步加工和修飾后，部分多肽以芽泡形式被運往高爾基體，再經(jīng)進(jìn)一步的加工和修飾后被運往質(zhì)膜、溶酶體或被分泌到胞外。（2）翻譯后轉(zhuǎn)運機(jī)制葉綠體蛋白和線粒體蛋白。在細(xì)胞質(zhì)游離核糖體上被完全合成后通過新生肽的信號序列（引導(dǎo)肽Leaderpeptide）直接運往目的地并被加工。本文檔共157頁；當(dāng)前第132頁；編輯于星期三\1點57分本文檔共157頁；當(dāng)前第133頁；編輯于星期三\1點57分1、涉及信號肽的翻譯轉(zhuǎn)運同步機(jī)制

信號肽是GunterBlobel1975年提出的，用以解釋多肽向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的跨膜轉(zhuǎn)運。含信號肽的多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程：當(dāng)包含信號肽的多肽被合成一部分時，信號肽識別顆粒（signalrecognitionparticle）就識別信號肽并結(jié)合到核糖體上，翻譯暫時停止，SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體（停泊蛋白，dockingprotein）結(jié)合，核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體受體結(jié)合，SRP離開，延伸的肽鏈通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的肽移位裝置（translocon）進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，信號肽被切除。本文檔共157頁；當(dāng)前第134頁；編輯于星期三\1