蛋白质合成及转运生科.ppt

蛋白质合成与转运 一 蛋白质的生物合成 合成场所 核糖体 原料 氨基酸 tRNA mRNA rRNA其他蛋白因子 ATP GTP 粗面内质网 一 蛋白质合成的分子基础 1 mRNA是蛋白质合成的模板 含有三联密码子 阅读方向5 3 有起始密码AUG和终止密码UAA UAG UGA 3 端 真核生物有PolyA尾巴 5 端 决定起始密码的选择 2 tRNA转运活化的氨基酸到模板上 每种氨基酸都至少有一种tRNA负责转运 书写方式 tRNAPhe tRNASer 通常一种氨基酸具有几种tRNA tRNA分子的识别位点包括 3 CCA OH氨基酸接受位点 识别氨酰 tRNA合成酶位点 核糖体识别位点 反密码子结合位点 Cys 半胱氨酰tRNA合成酶 tRNACys 半胱氨酰 tRNACys 丙氨酰 tRNACys Ala插入蛋白中Cys的位置 结论 形成氨酰tRNA后的去向由tRNA决定 3 核糖体是蛋白质合成的工厂 氨酰tRNA合成酶 氨酰AMP 二 蛋白质合成的步骤 1 氨酰tRNA的生成 型氨酰tRNA合成酶 催化形成2 形式的酯 氨酰基团在2 3 间交换 型氨酰tRNA合成酶 催化形成3 形式的酯 2 特定的氨酰tRNA合成酶识别 特定的氨基酸 与氨基酸对应的特定的tRNA 型和 型酶 3 氨酰tRNA合成酶的校正功能 水解非正确组合的氨基酸和tRNA 异亮氨酸 缬氨酸 异亮氨酰 tRNAIle 缬氨酰 tRNAVal 缬氨酰 tRNAIle则被水解 缬氨酸 tRNAIle 4 一个特殊的tRNA启动蛋白的合成 所有蛋白质的翻译都起始于甲硫氨酸 Met 的参与 tRNAMet 携带Met掺入蛋白内部 tRNAiMet 携带起始的Met掺入 由同一种tRNA合成酶合成 起始因子识别tRNAiMet延伸因子识别tRNAMet 原核生物中的第一个蛋氨酸要进行甲酰化修饰 甲酰Met fMet tRNAiMet 5 翻译起始于mRNA与核糖体的结合 真核生物mRNA分子的5 端有核糖体进入部位 帽子结构帮助识别mRNA分子与核糖体的结合位点 核糖体沿着mRNA分子5 3 扫描至起始密码AUG 真核生物最靠近5 端的AUG序列通常就是起始密码 原核生物mRNA5 端的SD序列 识别16SrRNA SD序列 在细菌的mRNA的5 端起始AUG序列上游10个碱基左右的位置 有一段富含嘌呤碱基的序列 能与细菌的16S核糖体RNA3 端的7个嘧啶碱基互补性识别 这段序列由Shine Dalgarno发现 称为S D序列 6 蛋白因子帮助合成的起始 蛋白质合成的起始 延伸和终止的每一个阶段 都涉及到一组不同的蛋白质因子的帮助 原核生物 大肠杆菌 三个起始因子 initiationfactor IF1 IF2 IF3真核生物 更多种的起始因子帮助 IF1 IF3与30S小亚基结合 IF3防止30S亚基与50S亚基过早结合 mRNA与小亚基结合 fMet tRNAiMet进入 50S大亚基的结合 A 新进来的氨基酸结合位点 P 肽链结合位点 E 出口 大部分在大亚基上 进位 7 蛋白合成的延伸 elongation 转肽 肽酰转移酶 核糖体参与催化 移位 EF G EF 2 8 翻译的终止 terminate 没有识别终止密码子UAA UAG UGA的tRNA 有核糖体释放因子的协助 肽酰转移酶活性变为酯酶活性 RF1 UAA UAGRF2 UGARF3 刺激活性 多核糖体 polysome 多核糖体与核糖体循环 合成完毕的肽链 核糖体循环 9 蛋白质合成的抑制剂 了解 抗菌素 antibiotics 毒素抗代谢物干扰素 1 抗菌素 链霉素 卡那霉素 新霉素主要抑制G 菌蛋白质合成三个阶段 起始复合物形成 使氨基酰tRNA从复合物脱落 肽链延伸阶段 使氨基酰tRNA与mRNA错配 终止阶段 阻碍终止因子与核蛋白体结合 已合成的多肽链无法释放 抑制70S核糖体的解离 四环素 土霉素 金霉素 作用于细菌30S小亚基 抑制起始复合物形成 抑制氨酰tRNA进入核糖体A位 阻滞肽链延伸 影响终止因子与核糖体的结合四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制 但不能通过真核生物细胞膜 对70S核糖体的敏感性更高 氯霉素 广谱抗生素 与核糖体A位紧密结合 阻碍氨基酰tRNA进入 抑制肽酰转移酶活性 肽链延伸受到影响 50S大亚基蛋白组分 2 毒素 白喉霉素 催化蛋白发生ADP 核糖基化 共价修饰使EF 2失活一条多肽单链 2个二硫键 2个结构域 结构域与细胞表面受体结合 毒素蛋白水解断裂二硫键还原 产生A B两片段 B协助A通过细胞膜 A为蛋白修饰酶 3 抗代谢物 结构与天然代谢物相似 竞争性抑制代谢中酶 反应 嘌呤霉素 结构与Tyr tRNATyr相似 进入核糖体A位连于肽链的C端 形成肽酰嘌呤霉素 容易脱落 肽链合成提前终止 嘌呤霉素对原 真核生物翻译过程均有干扰 用于肿瘤治疗 4 干扰素 interferon IFN 病毒感染的宿主细胞产生 白细胞 成纤维细胞 免疫细胞 干扰素结合于细胞膜 活化抗病毒蛋白基因 诱导产生 蛋白激酶使eIF2磷酸化失活 2 5 腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶 2 5 A激活磷酸二酯酶水解mRNA 五 蛋白质的运输及翻译后修饰 蛋白质定位 1 溶酶体蛋白 分泌蛋白 质膜骨架蛋白 粗面内质网核糖体 信号肽假说 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 2 线粒体与叶绿体蛋白 游离的核糖体 蛋白质向线粒体和叶绿体的定位机制 信号肽假说简图 3 5 SRP循环 mRNA 内质网膜 内质网腔 信号肽酶 信号肽 信号识别体 SRP 多肽移位装置 核糖体受体 一些真核细胞多肽链上N 端的信号肽的结构 分泌蛋白质的合成和胞吐作用 内质网 高尔基体 泡 泡 泡融入质膜 核糖体 芽泡 肽链折叠 指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程 体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与 称为助折叠蛋白 1 蛋白质二硫键异构酶 PDI 2 分子伴侣 肽链的折叠 Lasky于1978年首先提出分子伴侣 mulecularchaperone 的概念 这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配 组装成为成熟蛋白质 但其本身并不构成被介导蛋白质组成部分的一类蛋白因子 在原核生物和真核生物中广泛存在 1 肽