第15章蛋白质生物合成预案.ppt

Protein Biosynthesis (Translation) 第一节蛋白质生物合成体系 Protein Biosynthesis System 遗传密码表 ? 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通 用。 ? 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的 叶绿体。 ? 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。 rRNA的作用rRNA不能单独作用，需与核糖体蛋白质结合成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。 氨基酸的活化 第二节蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis 翻译过程从阅读框架的5′-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。 原核生物翻译起始复合物形成 核蛋白体大小亚基分离； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨基酰-tRNA的结合； 核蛋白体大亚基结合。 指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。 又称注册 (registration) 终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF) ?原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 ?真核生物释放因子：eRF 释放因子的功能 ? 一、识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG； 而RF-2可识别UAA、UGA。 ? 二、诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰 基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。 原核生物肽链合成终止过程 终止密码的辨认：RF 肽链从肽酰-tRNA水解出：RF诱导转肽酶 mRNA、卸载tRNA及RF从核蛋白体脱离 大小亚基解聚：IF-1、IF-3 解聚后的大、小亚基可再次结合，重新进入肽链合成过程 蛋白质翻译后修饰和靶向输送 Posttranslational Modification and Targeting Transfer of Protein 新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后修饰（posttranslational modification） 翻译后修饰包括 ?多肽链折叠为天然的三维结构 ?肽链一级结构的修饰 ?空间结构修饰 翻译后修饰使得蛋白质组成更加多样化，从而使蛋白质结构上呈现更多的复杂性 一、一级结构的修饰 （一）肽链N端的修饰 （二）个别氨基酸的共价修饰 （三）多肽链的水解修饰 肽链N端的修饰 翻译过程以fMet-tRNAifMet作为第一个进位的起始物，蛋白质合成过程中，N端氨基酸总是α-氨基甲酰化的甲硫氨酸。 天然蛋白质大多数不以甲硫氨酸为N端第一位氨基酸。细胞内脱甲酰基酶或氨基肽酶可以除去N-甲酰基、N-端甲硫氨酸或N端附加序列。这一过程不一定等肽链合成终止才发生，也可在肽链合成中进行。 个别氨基酸的修饰 某些蛋白质肽链中存在共价修饰氨基酸残基，在肽链合成后特异加工产生，蛋白质正常生物功能依赖于这些翻译后修饰。 如：细胞内信号分子的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的磷酸化介导细胞信号转导。某些蛋白质分子中特定的酪氨酸残基的磷酸化是正常细胞向恶性细胞转化的重要步骤；胶原蛋白前体的赖氨酸、脯氨酸残基羟基化对成熟胶原形成链间共价交联结构的基础；某些分泌型蛋白质常常形成链内二硫键，以维系和稳定蛋白质的天然构象，从而避免受环境因素影响而变性。 多肽链的水解修饰 某些无活性的蛋白前体可经蛋白酶水解，生成活性的蛋白质、多肽，如胰岛素原酶解成胰岛素。 真核细胞某些大分子多肽前体，经水解生成数种小分子活性肽。 二、高级结构的修饰 （一）亚基聚合 （二）辅基连接 （三）疏水脂链的共价连接 亚基聚合 具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非共价聚合，形成寡聚体（oligomer）。 血红蛋白分子?2?2亚基的聚合。 辅基连接 蛋白质分为单纯蛋白和结合蛋白两类，各种主要的结合蛋白，合成后需要结合相应辅基，成为功能蛋白质。 如：糖蛋白在多种糖基转移酶的催化下添加糖链辅基，在内质网和高尔基体上完成。 疏水脂链的共价连接 某些蛋白质，如Ras蛋白、G蛋白翻译后需要在肽链特定位点共价连接一个、多个疏水性强的脂链，这些蛋白质通过脂链嵌入疏水膜脂双层，定位成为特殊质膜内蛋白，才成为具有生物功能的蛋白质。 三、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送