分子生物学 蛋白质的生物合成.docx

蛋白质的生物合成 作者：Violax 概念 阅读框：遗传密码三种可能的将核苷酸翻译为蛋白质的读码方式 开放阅读框（ORF）：能翻译成氨基酸序列的三联体构成的阅读框 遗传密码：3个核苷酸为一组，将DNA序列转译为蛋白质氨基酸序列的密码 S-D序列：mRNA上的核糖体小亚基识别序列，与核糖体小亚基16S rRNA 3’端的序列互补结合，是位于AUG上游8-13个碱基，长约4-9个嘌呤的碱基序列 蛋白质投递（Protein targeting）：把蛋白质分类、转运到正确细胞位置的过程 信号序列：蛋白质氨基端特异的氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞内靶位点 信号肽（signal peptide）：大多溶酶体蛋白、膜蛋白、分泌蛋白具有的引导其进入内质网腔的氨基末端信号序列 密码子的特性 通用性 几乎在所有生物身上都通用 方向性 读码是从AUG开始，5’→3’方向逐一阅读直到UAA/UAG/UGA 连续性 阅读时无停顿、无交叉 简并性 除Trp和Met外其他AA均有多个密码子编码（在第3位变化） 20个氨基酸→61个编码AA的密码子 共有64种密码子（包括3种不对应AA的终止密码子） 意义：减少有害突变；稳定物种 摆动性 第3位密码子的对应关系可能改变，如G-C→G-U tRNA对密码子的识别（通过反密码子） 摆动识别——Crick摆动学说 至少需要32种tRNA翻译61种密码子 第1,2位密码子严格遵循碱基互补配对原则，编码特异性；第3位密码子不严格遵循碱基互补配对原则 反密码子对应可读的密码子数量（取决于第1位）：C/A只读1个，U/G可读2个，I可读3个 tRNA第1位碱基 I U G A C mRNA第3位碱基 U，C，A A，G U，C U G 一种AA由不同密码子编码时，1、2位碱基不同的密码子需要不同的tRNA 注：细胞中有2种tRNA区分起始密码子AUG和肽链中AUG 原核生物中，Met + tRNAfMet + ATP →Met-tRNAfMet + AMP+PPi N10-甲酰基四氢叶酸+Met-tRNAfMet → fMet-tRNAfMet +四氢叶酸 fMet-tRNAfMet（起始AUG）直接表现为氨基酸酰基化 氨酰tRNA合成酶对tRNA的识别和校对功能（proofreading） 识别底物氨基酸； 校正氨酰-AMP中间体、水解非正确组合的氨基酸与tRNA之间的酯键 识别tRNA反密码子（tRNA复杂的分子构象及氨基酸臂、反密码子臂帮助识别、相互作用） Spiecial：丙氨酸tRNA合成酶对tRNA的识别取决于tRNA氨基酸臂的G=U碱基对 核糖体的校对功能 EF-Tu–GTP 和 EF-Tu–GDP复合物解聚前均可持续存在几毫秒——使密码子-反密码子间的相互作用有机会被校对 （GTP酶激活EF-Tu对整个合成的速度和保真性均很重要） 原核生物蛋白质合成过程 氨基酸激活——耗ATP，在氨酰-tRNA合成酶作用下形成氨酰-tRNA（重点：氨酰-tRNA合成酶的作用） 氨酰-tRNA合成酶对AA和tRNA都有高度特异性 AA + ATP→氨酰-AMP + PPi 氨酰-AMP + tRNA→氨酰-tRNA + AMP 起始——耗1分子GTP，起始因子参与下，mRNA、核糖体小亚基、起始氨酰-tRNA、核糖体大亚基形成起始复合物 30S核糖体小亚基结合IF-1（占据A位，防止结合其他tRNA），IF-3（阻止大小亚基过早结合，提高P位敏感性 ) mRNA与小亚基识别结合：mRNA的AUG定位于核糖体P位，mRNA的SD序列与rRNA作用 IF-2（促使tRNA和小亚基结合）、GTP作用下，起始氨酰tRNA( fMet-tRNAfMet )结合到mRNA GTP水解，起始因子（IF1、2、3）脱落，核糖体大小亚基结合，起始复合物形成 延长——耗1分子GTP，延长因子参与下，多肽链延长 根据mRNA下一三联体指导，相应氨酰-tRNA形成氨酰-tRNA结合EF-Tu·GTP，移动到核糖体 A位，GTP水解，释放1个P，形成EF-Tu·GDP 注：EF-Tu·GDP与EF-Ts结合→EF-Tu·EF-Ts→GTP加入，EF-Ts被置换，再次形成EF-Tu·GTP EF-Tu——促进氨酰-tRNA进入A位，分解GTP EF-Ts——协助EF-Tu EFG——转位酶活性，协助mRNA-肽酰-tRNA从A位转移到P位，协助tRNA释放 肽基转移酶（23S rRNA）催化肽键形成 转到A位后，核糖体沿5’→3’方向移动1个密码子 终止、释放肽链——以终止密码子为标志、释放因子参与下，多肽链-tRNA间酯键水解，多肽链从核糖体释放 注：RF-1特异识别UAA、UAG RF-2可