分子生物学Chapter翻译.ppt

Chapter 5基因表达（2）翻译 Translation： 翻译反应体系 翻译机制 5.1 翻译反应体系 Ribosome tRNA Amino acid Template—mRNA 核糖体内的3个活性位点 Coding region 编码区 The coding region of each mRNA is composed of a contiguous, non-overlapping string of codons. 编码区由相邻排列但不重叠的密码子串组成。 An ORF should begin with a start codon and end with stop codon. ORF 始于起始密码，止于终止密码。 具有潜在的编码能力 练习：ORF Finding Coding region 编码区 The coding region of each mRNA is composed of a contiguous, non-overlapping string of codons. 编码区由相邻排列但不重叠的密码子串组成。 An ORF should begin with a start codon and end with stop codon. ORF 始于起始密码，止于终止密码。 Three Predicted reading frames三个可能的读码框 移 码 突 变Frame-shift mutation Insertions or deletions of one or a small number of base pairs that alter the reading frame. 由于一个或少量的碱基对的插入或缺失导致的读码框的变异。 Universality 普遍性，通用性 密码子通用性的例外 Degeneracy简并性 密码子简并的特点 除了Trp和Met的密码子外，其他氨基酸的密码均在2个以上。但线粒体密码的简并性特征与通用密码有一些差异。 密码子的第二位决定氨基酸的性质。 密码子简并的机制： 同工tRNA 密码子中的第三位的摇摆性 生物学意义： 允许DNA有较大的发生碱基突变的余地，降低突变造成的伤害； 提供进化原料； 有利于生物体对环境的适应和物种的遗传稳定。 密码子第二位决定氨基酸的极性 Wobbling of Anticodon反密码子的摆动性 摇摆的原因： 一般地，同义密码子得第１、２位是保守的，而第３位则是可变的，意味着该可变位点的配对具有一定的灵活性。 tRNA的反密码子在反密码环上呈弧状排列，与密码子不能保持完全的平行排列，第1位摇摆的自由度较大而可能形成非标准的碱基配对。 超 摇 摆--线粒体基因组密码子的识读的摇摆性 线粒体tRNA具有更多的变异，导致tRNA的结构较为松弛。 没有典型的T-loop 没有典型的D-loop 含有较多的U 松弛的tRNA对密码子的识读更为自由 ： “三中读二”。 摇摆以外的“摇摆”-- 原核生物tRNA对起始密码子的识读 密码子的使用率（Codon Usage） 生物体总是以最经济，最节约，最保险的生物学途径保证自然选择条件下的竞争优势。 生物物种常常选择缔合能适中的密码子，以保证高速率，低能耗的蛋白质合成。 缔合能受GC含量的影响： 高GC含量的密码子可以与与tRNA稳定结合而满足氨基酸高效运转的要求。但这类tRNA在离开核糖体时能耗较高。 低GC含量的密码子与tRNA结合时较不稳定，但是离开核糖体时能耗低。 如：如果选择第1、2位为嘧啶碱基的密码子，其第3位为嘌呤碱基，这种组合的密码子的缔合能较为适中，其使用率较高。 同义密码子的使用率不同 与胞内相应的tRNA的丰度相适应 基因表达效率的调控方式之一 进化过程中保持竞争优势 偏爱密码子 vs 稀有密码子 e.g. 大肠杆菌的Leu的6种密码子的使用率：1029个被分析的密码子中 UUA 1 / UUG 2 / CUU 4 / CUC 3 / CUA 0 / CUG 79 5’ UTR（Un-translated Region）5’ 非翻译区 2、5’ UTR of Eucaryotic Gene 真核基因的5’UTR 5’ cap（5’帽子） Leading sequence（先导序列） AUG 鼠胰岛素基因Kozak序列突变对翻译效率的影响 5.2翻译的机制 Initiation 起始 Elongation 延伸 Termination 终止 蛋白质合成起始的两个关键步骤 保证蛋白质翻译准确起始的机制 tRNA对氨基酸的专一性负载 反密码子对密码子的准确识读 核糖体控制着tRNA 和 mRNA之间