翻譯和信號轉(zhuǎn)導

第四講細胞分化的分子機制——轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導畢可然內(nèi)容RNA水平〔轉(zhuǎn)錄后〕的調(diào)控蛋白水平〔翻譯和翻譯后〕的調(diào)控信號傳導一、轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控大多數(shù)編碼細胞特異性蛋白質(zhì)的基因選擇性表達的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，但轉(zhuǎn)錄后調(diào)控對決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能更為重要。1、mRNA前體和mRNA異質(zhì)性核RNA〔hnRNA〕由于轉(zhuǎn)錄模板不同，nRNA的長度和性質(zhì)差異較大分子量：nRNA﹥mRNA；半壽期：nRNA﹤mRNA；復雜性：hnRNA﹥mRNA，核苷酸序列多樣性2、前體mRNA的加工對早期發(fā)育的調(diào)控海膽：囊胚期處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的DNA序列與長腕幼蟲期完全一致；囊胚期與長腕幼蟲期細胞nRNA相同；隨著發(fā)育進程由基因組DNA的轉(zhuǎn)錄所產(chǎn)生的細胞質(zhì)mRNA的復雜性逐漸減?。籖NA加工水平的調(diào)控對胚胎發(fā)育其重要影響同一基因的初始轉(zhuǎn)錄物nRNA需要經(jīng)過①剪切與剪接、②末端添加核苷酸、③修飾、④RNA編輯等加工形式方可產(chǎn)生成熟RNA，如mRNA、rRNA和tRNA。3、mRNA的成熟mRNA加工過程hnRNA分子經(jīng)裂解和拼接，少局部序列轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒靘RNA在RNA三磷酸酶，mRNA鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶，mRNA〔鳥嘌呤-7〕甲基轉(zhuǎn)移酶和mRNA〔核苷-2′〕甲基轉(zhuǎn)移酶催化形成甲基鳥苷5′帽子hnRNA鏈被RNaseⅢ在加尾巴信號下游11~30nt處切斷磷酸二酯鍵，polyA聚合酶催化在3’-OH上逐一引入100~250個A順式作用元件AAUAAA序列：位于3’末端，對其下游10-30bp位點發(fā)生的裂解是必需的；GU或U富集序列：位于3’末端AAUAAA區(qū)域下游，調(diào)控mRNA3’末端裂解的效率。反式作用元件特異性核蛋白因子：可識別發(fā)生裂解和進行多聚腺苷酸化的順式因子；poly〔A〕聚合酶：用于合成多聚腺苷酸尾；裂解因子I和II：mRNA前體的裂解酶；裂解刺激因子：可顯著提高裂解反響的效率核中hnRNA在核酸內(nèi)切酶作用下剪切掉內(nèi)含子，然后在連接酶作用下，將外顯子各局部連接起來，而變?yōu)槌墒斓膍RNA4、成熟mRNA的轉(zhuǎn)運簡單的分子擴散病毒蛋白對于mRNA運輸是必需的核糖體mRNA從細胞核如何到細胞質(zhì)仍然是未知數(shù)1、轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中的成熟mRNA根據(jù)特定的細胞狀況決定是否被翻譯2、被翻譯的mRNA如何形成精確的和一定量的蛋白質(zhì)二、翻譯和翻譯后的調(diào)控1、成熟mRNA是否翻譯影響假說1、隱蔽母源性mRNA假說母源性mRNA在細胞中被一些蛋白質(zhì)物理性地隱蔽起來，卵母細胞成熟后起隱蔽作用的蛋白質(zhì)脫落而使mRNA能夠被翻譯。2、poly〔A〕尾巴假說poly〔A〕尾巴控制卵母細胞mRNA翻譯的時間選擇和翻譯效率。起始階段隱秘的mRNA能否被激活從而eIF4F形成復合物Met-tRNAi-40SrRNA復合物的合成翻譯起始密碼子AUG附近的核苷酸序列翻譯的延伸階段起始復合物釋放氨基酰氨基酸之間形成肽鏈核糖體沿mRNA向下游移動翻譯終止階段翻譯延伸的一個特殊階段密碼子UAG、UAA、UGAtRNA沒有相應氨基酸對其編碼tRNA被釋放因子識別，將多肽脫離tRNA及核糖體翻譯后的調(diào)控新生肽鏈的水解：酶解肽鏈N端的第一個氨基酸：穩(wěn)定化氨基酸〔Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro〕與去穩(wěn)定氨基酸肽鏈中氨基酸的共價修飾：磷酸化、甲基化、酰基化通過信號肽(signalpeptide)分揀、運輸、定位蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送

蛋白質(zhì)合成后的去向留在胞漿進入核、線粒體或其它細胞器

分泌至體液，輸送至靶器官靶向輸送--蛋白質(zhì)合成后，定向地到達其執(zhí)行功能的目標地點分泌性蛋白質(zhì)(secretoryproteins)穿過合成所在的細胞到其它組織細胞去的蛋白質(zhì)信號肽(signalpeptide)N-端的一段疏水氨基酸10～40個氨基酸把合成的蛋白質(zhì)移向胞膜并與胞膜結(jié)合，然后把合成的蛋白質(zhì)送出胞外分泌性蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的機制SRP:signalrecognitionparticles三、信號傳導概念：是細胞間通訊的主要形式，即信號細胞產(chǎn)生信號分子，誘導靶細胞發(fā)生某種反響，靶細胞通過特異性受體識別細胞外信號分子，并把細胞外信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎麅?nèi)信號，引起細胞發(fā)生反響的過程。參與早起胚胎發(fā)育的信號調(diào)節(jié)途徑TGFβ

信號途徑Wnt信號途徑Hedgehog信號途徑Notch信號途徑酪氨酸激酶受體途徑JAK-STAT信號途徑視黃酸途徑TGFβ信號途徑TGFβ：轉(zhuǎn)化生長因子β〔Transforminggrowthfactorβ)的簡稱，是一類分泌性的信號分子。在動物早期發(fā)育中，對細胞外基質(zhì)形成和細胞分裂的調(diào)節(jié)起重要作用。TGFβ結(jié)構(gòu)特征：受體是四聚體；成熟單體之間通過二硫鍵形成二聚體；受體具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性，即為I型和II型受體；I型受體在膜內(nèi)緊接著跨膜區(qū)有一個特征性的富含甘氨酸與絲氨酸〔GS〕的區(qū)域作用特點：TGFβ配體首先與II類受體結(jié)合，進而I類受體也被募集到復合體中，并且II類受體磷酸化I類受體的GS區(qū)。酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體是大多數(shù)生長因子的細胞外表受體一種一種單跨膜蛋白，其細胞內(nèi)局部帶有酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，具有酪氨酸激酶活性作用過程〔p107〕信號活