第1章蛋白质合成.ppt

多聚核糖体的核糖体个数，与模板mRNA的长度有关，例如血红蛋白的多肽链mNRA编码区有450个核苷酸组成，长约150nm?。上面串连有5-6个核糖核蛋白体形成多核糖体。而肌凝蛋白的重链mRNA由5400个核苷酸组成，它由60多个核糖体构成多核糖体完成多肽链的合成。 3.肽链的延长 肽链的延长分为三个阶段： （1）进位：密码子与反密码子的识别和结合； （2）转位：肽链的形成； （3）移位：tRNA和mRNA相对核糖体的移动。 （1）进位 一旦在起始密码子部位形成了完整的核糖体，就开始进入进位反应阶段。氨基酰-tRNA进入核糖体的A位点，而肽酰-tRNA占据P位点，如此不断往复循环。 除了起始子以外，任何氨基酰-tRNA只能进入A位点，此过程需要延伸因子（elongation factor, EF）参与。 原核生物的延伸因子见表1-2 。 梭链孢酸 结合核糖体和GTP 70,000 77,444 EF G 结合EF-Tu，取代GDP 10,000 74,000 Tsr EF Ts 黄色霉素 与氨基酰tRNA及GTP结合 70,000 43,225 tufA, tufB EF Tu 抑制剂 功能 分子数/细胞 分子量 基因 因子 EF-Tu仅在氨基酰-tRNA进入核糖体时，才和核糖体结合，一旦氨基酰-tRNA到位，它就被核糖体释放出来，然后与另一个氨基酰-tRNA结合，呈现出与核糖体结合和解离的循环。 EF-Tu带有一个鸟苷。当GTP存在时，EF-Tu呈活性状态。当GTP水解成GDP时，EF-Tu失活。 当GDP被GTP取代时，EF-Tu又恢复活性。这是鸟苷状态控制蛋白质活性的又一个例子。 EF-Tu/GTP二元复合体与氨基酰-tRNA结合成氨基酰-tRNA/EF-Tu/GTP三元复合体，此复合体只有当P位点已被肽酰-tRNA占据时才能和A位点结合。 这是一步使氨基酰-tRNA和肽酰-tRNA处于正确位置进而形成肽链的关键性反应。 氨基酰-tRNA进入A位点后GTP被裂解，释放出EF-Tu/GDP。此时EF-Tu处于失活状态，不能和氨基酰－tRNA结合。 EF-Ts可使失活的EF-Tu/GDP转变为有活性的EF-Tu/GTP。 首先EF-Ts从EF-Tu中替换出GDP，形成EF-Tu/EF-Ts复合因子，然后EF-Ts再被GTP取代，重新形成EF-Tu/GTP，释放出EF-Ts进入再循环。 有活性的EF-Tu/GTP可与氨基酰-tRNA结合(见图1-9)。 图1-9 原核生物肽链延长的进位 （2）转位 在70S起始复合物形成过程中，核糖核蛋白体的P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸tRNA，当进位后，P位和A位上各结合了一个氨基酰tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下，P位上的氨基酸提供α-COOH基，与A位上的氨基酸的α-NH2形成肽键，从而使P位上的氨基酸连接到A位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在A位上形成了一个二肽酰tRNA 。 当多肽链从P位点的肽酰-tRNA上转移到A位点上的氨基酰-tRNA上时，核糖体仍保持在原来的mRNA位置上。负责肽链合成酶称为肽转移酶。 肽的转移是核糖体大亚基（50S或60S）的功能。肽转移酶位于核糖体上肽酰-tRNA和氨基酰-tRNA的末端彼此靠得很近的位点。 许多抗生素是通过抑制蛋白质合成的不同阶段发挥作用的。从红霉素和氯霉素的作用可以推测rRNA和50S亚基蛋白对肽的转移是必要的，此催化活性是rRNA和50S亚基的一个特点（见下图）。 （3）移位 氨基酸加到肽链上这一循环是依赖于移位（translocation）来完成的，此时核糖体沿着mRNA向前推进一个密码子。 移位导致脱酰tRNA从P位点移出，进入E位点。新的氨基酰tRNA可以进入P位点，空着的的A位点为下一个密码子对于的氨基酰tRNA的进入作好准备（见图1-10和图1-11） 。 图1-10 移位模型 图1-11 当核糖体接受新的氨基酰-tRNA时，EF-Tu和EF-G与核糖体交替结合，形成肽键并移位。 以往人们普遍认为核糖体上仅有A和P两个位点，即两位点模型。1989年德国的Nierhaus等从功能上阐明了三位点模型。 该模型认为，细菌tRNA及mRNA相对于核糖体发生移位后，脱酰tRNA并未立即从核糖体上解离下来，而是移到了E位点（出口位点），当新的氨基酰tRNA结合到A位点时，E位点的空载tRNA才解离下来，此过程涉及到核糖体构象的变化，该变化有利于核糖体对正确氨基酰tRNA的识别作用，从而提供了蛋白质合