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1、第六章 RNA的翻译蛋白质的合成,翻译（蛋白质的生物合成）:,以氨基酸为原料以mRNA为模板以tRNA为运载工具以核糖体为合成场所起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成后加工成为有活性蛋白质,6.1 参与蛋白质生物合成的物质,氨基酸mRNAtRNA核糖体酶及蛋白质因子ATP、GTP,6.1.1 tRNA,1.tRNA的结构 二级结构分为五个主要的臂：携带氨基酸的接臂；TC臂;反密码子臂;双氢尿嘧啶(DHU)臂；附加臂。,tRNA结晶的X光衍射结果表明,所有的tRNA分子均为L形状,2.tRNA作用,是氨基酸的 特异“搬运工具”.起“接合器”作用mRNA摆动配对,3.tRNA的种类,（1）起始t
2、RNA与延伸tRNA,起始tRNA特异地识别翻译起始信号AUG，原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet），真核生物携带甲硫氨酸（Met）。只能结合于核糖体的肽位延伸tRNA在翻译延长中发挥作用只能结合于核糖体的氨基酰位,（2）同功tRNA(isoaccepting tRNAs),携带氨基酸相同而反密码子不同的一组tRNA称为同功tRNA(isoaccepting tRNAs)。,(3)校正tRNA：抑制基因（suppressor）或校正基因 无义抑制（nonsense suppressor）,错义抑制（missense suppressor）,校正tRNA的特点：校正tRNA必须与正常
3、的tRNA竞争结合密码子 无义突变的校正tRNA必须与释放因子（RF）竞争识别密码子 错义突变的校正tRNA必须与该密码的正常tRNA竞争 校正效率很低，通常为1-5 校正的相对性,6.1.2 核糖体蛋白质制造厂,1.核糖体结构及种类由大小二亚基组成 给位（P位，肽位）：起始时，tRNAimet结合于核糖体的肽位 延长成肽后，肽链转到此位。受位（A位，氨基酰位）：延长成肽时，氨基酰tRNA就加入此位。,核糖体种类(胞质中),游离的核糖体-合成细胞固有蛋白 与粗面内质网结合的核糖体-合成带有信号肽的分泌性蛋白质,2 核糖体的装配,多核糖体,一条mRNA链上同时具有许多个核糖体（每隔80核苷酸有一
4、个核糖体）一条mRNA可同时合成多条多肽链,3.核糖体的活性位点,（1）mRNA结合位点在16SrRNA的3端有一段顺序同多数原核生物的mRNA(AUG上游3-9个碱基)的核糖体结合位点有互补关系，以便使mRNA结合在小亚基上。,（2）P位点肽酰基位点亦称肽基部位或放位，是与延伸中的肽酰tRNA的结合位点。偏于小亚单位（小亚基“头部”，大亚基“座斗、扶手”）。,（3）A位点氨酰基位点 亦称氨基酸部位或受位，是接受氨酰基tRNA的部位，偏于大亚单位（大亚基“座斗”，右侧“扶手”；小亚基“头部”和“颈部”）。,（4）肽酰转移后与即将释放的tRNA结合的位点E位点，偏于小亚单位。,与肽酰tRNA由A
5、部位移位到P部位有关的转移酶的结合位点 亦称转移酶，简称G因子，位于大亚基。肽酰转移酶的催化位点亦称转移酶I或T因子，是肽链形成时，催化氨基酸之间形成肽键的肽合成酶(催化P位上肽酰tRNA的羟基与处在A位上氨酰基tRNA的氨基之间形成肽链)。位于大亚基上,6.1.3 可溶性蛋白质因子,起始因子延长因子释放因子,initiation factors IFeukaryote initiation factors eIFelongation factors EFeukaryote elongation factors eEFrelease factors RF,6.1.4 能量与酶,ATP、GTP,
6、多种酶,62 肽链的合成,原核生物氨基酸的活化与转运肽链合成的起始肽链的延长“核糖体循环”肽链合成的终止蛋白质的加工、修饰,一、氨基酸的活化与转运,酶 催化反应,氨基酰tRNA合成酶绝对专一性 1个A.A1个氨基酰tRNA合成酶活化A.A-活化“-COOH”消耗2个ATP活化A.A+tRNA 氨基酰tRNA,酶的两个位点,结合位点结合正确的A.A 活化水解位点保证A.A序列的正确性,第一步反应,第二步反应,消耗2ATP,3-CCA-OH,二、肽链合成的起始,所需的条件,游离的核糖体大小亚基mRNA 5端的起始信号起始tRNA-tRNAimetGTP三种可溶性起始因子(IF),三种起始因子IF1
7、IF2 IF3,辅助IF3有GTP酶活性特异识别fmet-tRNAimet形成fmet-tRNAimet-IF2-GTP促进30S小亚基结合mRNA终止时：促使核糖体解离,30s起始复合物形成1.核糖体亚基的拆离2.mRNA在小亚基上就位3.fmet-tRNAfmet的结合,起始序列（SD 序列）30S小亚基与mRNA识别、结合IF1、IF3协助 fmet-tRNAfmet-IF2-GTP 通过其反密码与mRNA上的起始密码AUG相配对,SD序列(shine-Dalgarno序列):-原核生物1.位于起始密码上游25个核苷酸，2.序列富含嘌呤(如AGGA/GAGG）的一段序列。3.能和原核生物
8、16s rRNA相应的富含嘧啶序列 互补。4.在IF3、IF1促进下和30S亚基结合。,70s起始复合物形成1.IF3脱落2.50S大亚基结合3.GTP GDP+Pi 4.IF2、IF1脱落,70s起始复合物组成1.大小亚基2.mRNA3.fmet-tRNAimet（结合于核糖体的 给位）,30S,50S,三.肽链的延长（进位、成肽、移位）,所需的条件,70S起始复合物延长tRNA转运氨基酸延长因子(EF)GTP,1.进位 氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引，进入核糖体的受位。,参与的延长因子EF-TuEF-Ts,协助AA-tRNA进入受位 具有GTP酶活性促进EF-Tu的再利用,2.转肽,酶
9、肽键位置,转肽酶（大亚基）催化形成肽键给位：f-met-（肽酰）的-COO-+受位：氨基酰的-NH4+形成肽键受位：反应在此位上进行（给位上的f-met退至受位）生成的二肽在受位上。给位：无负载tRNA,3.移位 在受位的二肽链连同mRNA从受位进入给位,酶位置方向,转位酶-EFG有GTP酶活性协助mRNA前移,游离tRNA释放给位：肽-tRNA-mRNA受位：空留,下一个AA进入 mRNA：从5 3 移动1个带有肽链的tRNA：从受位 给位肽链合成：从N端 C端延长,4.脱落：给位上无负载的tRNA在肽键形成前从E位脱落。,5.延长的特点：,“摇摆前进”延长时的能量,保证蛋白质合成的连续性。
10、防止肽酰tRNA脱落形成无活性的未成熟蛋白质。每合成一个肽键，消耗4个高能磷酸键活化：2个ATP进位：1个GTP移位：1个GTP,四.肽链合成的终止,终止密码的辨认肽链从肽酰-tRNA水解出mRNA从核糖体中分离及大小亚基的拆开蛋白质因子的参与,UAA、UAG、UGAGTP GDP+PiIF3结合30小亚基RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UGA RF3：促进释放 结合GTP/GTP酶活性,五.真核生物翻译的特点：,遗传密码转录与翻译起始因子mRNA,原核生物相同偶联少无需加工多顺反子5端：SD序列,真核生物相同 不偶联，mRNA的前体要加工多、起始复杂5端：帽子3端：尾巴单顺反子,五
11、.真核生物翻译的特点：,核糖体起始tRNA合成过程线粒体,原核生物简单fmet-tRNAimet需ATP、GTPIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF3,真核生物大而复杂 Met-tRNAimet需ATP起始因子多延长因子少（EFT1、EFT2）一种释放因子独立的蛋白质合成系统,6.3 翻译后加工,一级结构的修饰:N-端Met(fMet)去除二硫键的形成个别氨基酸的修饰蛋白质前体中不必要肽段的切除多蛋白的加工,羟化作用:羟脯氨酸 羟赖氨酸酶活性中心的磷酸化分泌性蛋白一条合成后的多肽链经加工产生多种不同活性的蛋白质/多肽,6.3.1 N-端Met(fMet)去除
12、,在原核及真核细胞中fMet或者Met一般都要被除去，此是由氨肽酶（amino peptidase）水解来完成的。水解的过程有时发生肽链合成的过程中，有时在肽链从核糖体上释放以后。,6.3.1 分泌性蛋白的加工,分泌性蛋白合成时带有“信号肽”（signal peptide)有些蛋白质前体在合成结束后仍需切除其他肽段 例如：胰岛素的加工,6.3.2 二硫键的形成,两个半胱氨酸相距较远硫氢基可以氧化成二硫键，产生mRNA中没有相应密码子的胱氨酸。,6.3.3 化学修饰,磷酸化（如核糖体蛋白的Ser，Tyr和Trp残基常被磷酸化）；糖基化（如各种糖蛋白）；甲基化（如组蛋白，肌蛋白），乙基化（如组蛋白
13、），羟基化（如胶原蛋白）。还有各种辅基如大卟啉环结合在叶绿蛋白和血红蛋白上。,6.3.4 分泌性蛋白的加工,分泌性蛋白合成时带有“信号肽”（signal peptide)有些蛋白质前体在合成结束后仍需切除其他肽段 例如：胰岛素的加工,信号肽(signal peptide):(1)定义：在真核生物未成熟分泌性蛋白质中,可被 细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列,约15-30 AA(含疏水AA较多)。(2)作用：把合成的蛋白质移向粗面内质网膜 与粗面内质网膜结合(信号肽颗粒识别、结合)把合成的蛋白质送入粗面内质网膜(3)信号肽对靶向输送有决定作用。,信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)：,是一种核糖核酸蛋白复合体,与信号肽、核糖体相结合形成SRP-信号肽-核糖体复合物，由SRP介导引向内质网膜上的SRP受体，并与之结合。,信号肽颗粒识别、结合,胞浆,带有信号肽的分泌蛋白,粗面内质网,通道识别,信号肽酶切除信号肽,肽链合并,高尔基体,进一步加工,分泌出胞外,带有信号肽的分泌性蛋白的加工、分泌的过程,6.3.5 多蛋白的加工,一条合成后的多肽链经加工产生多种不同活性的蛋白质/多肽,
