蛋白质翻译及翻译后修饰.pptVIP

第15章蛋白质翻译ProteinBiosynthesis Translation 本章主要内容 翻译系统蛋白质生物合成的过程多肽链翻译后的修饰蛋白质的到位 基因在原核和真核细胞中最终得到表达 原核 真核 原料氨基酸 20种mRNA是合成蛋白质的 蓝图 或模板 tRNA是原料氨基酸的 搬运工 rRNA与多种蛋白质结合成核糖体 作为合成多肽链的 装配机 操作台 1蛋白质的翻译系统 蛋白质翻译系统示意图 mRNA是遗传信息的载体 载有遗传密码 geneticcode 是合成蛋白质的蓝图 模板 它以一系列三联体密码子 codon 的形式从DNA转录了遗传信息 每个密码子代表一个氨基酸 mRNA占细胞总RNA的5 10 不稳定 寿命短 原核的mRNA是多顺反子 真核的mRNA是单顺反子 1 1信使RNA mRNA 遗传密码 上世纪60年代 利用均聚核苷酸实验 破译了遗传密码 遗传密码为三联体 每三个碱基代表一个氨基酸 由5 到3 阅读 无间断 即使在少数重叠基因 如病毒 中 其开放阅读框架 openreadingframe ORF 仍按此原则 起始密码为AUG 终止密码为UAA UAG和UGA 5 AUGCCAUGCACCCGGGUU CAAUAG3 ProCysThrArgVal Gln密码有简并性 degeneracy 即一个氨基酸可由几个密码子表示 通用性 大多数生物使用同样的遗传密码 但也会有所偏爱 遗传密码表 原核tRNA有30 40种 真核有50 60种 含70 90个核苷酸 并有多种稀有碱基 tRNA是最小的RNA 占细胞总RNA的15 左右 其功能是搬运氨基酸和解读密码子 tRNA具有 四环一臂 和 三叶草 形的典型结构 注意 3 端CCA氨基酸受位和反密码子环 1 2转运RNA tRNA tRNA的结构 四环一臂 倒L形的三级结构 tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸 tRNA上至少有4个位点与多肽链合成有关 即3 CCA氨基酸接受位点 氨基酰 tRNA合成酶识别位点 核糖体识别位点和反密码子位点 每一个氨基酸有其相应的tRNA携带 氨基酸的羧基与tRNA的3 CCA OH以酯键结合 而tRNA的反密码子可以与mRNA上相应的密码子互补结合 以使氨基酸正确 对号入座 因为密码子的序列对应于多肽链上的氨基酸序列 密码子与反密码子的配对方式 变偶性或摆动性 反密码子5 端的碱基与密码子的第三位配对不严格 核糖体是rRNA与几十种蛋白质的复合体 有大 小两个亚基构成 含有合成蛋白质多肽链所必需的酶 起始因子 IF 延伸因子 EF 释放因子 RF 等 原核的核糖体 70S 30S小亚基 50S大亚基30S小亚基 16SrRNA 21种蛋白质50S大亚基 23S 5SrRNA 34种蛋白质真核的核糖体 80S 40S小亚基 60S大亚基40S小亚基 18SrRNA 33种蛋白质60S大亚基 28S 5 8S 5SrRNA 45种蛋白质 1 3核糖体 ribosome 与核糖体rRNA 沉降系数S生物大分子在离心场中沉降 受到三种力的影响 它们是离心力 浮力和摩擦力 物质在单位离心力场的沉降速度是个定值 称为沉降系数 sedimentationcoefficient 蛋白质 核酸等的沉降系数在1X10 13到200X10 13秒之间 为方便将10 13秒作为一个单位 称Svedberg单位 用S表示 其数值不仅与物质分子的质量有关 也与分子的形状有关 rRNA只有4 5种 但占细胞RNA的大部分 图为原核生物的两种RNA16SrRNA和5SrRNA的结构 核糖体的结构 核糖体有4个基本功能1 容纳mRNA 并能沿着mRNA由5 3 移动 由tRNA解读其密码 2 氨基酰位点 A位点 可结合氨基酰 tRNA AA tRNA 3 肽酰基位点 P位点 可结合肽酰基 tRNA 肽 tRNA 4 脱氨基酰tRNA的出口位 E位点 5 肽酰基转移酶中心 是形成肽键的位点等 所有参与合成多肽链的氨基酸都要激活 并由数十种高度专一的氨基酰 tRNA合成酶催化 该酶由两个识别位点 它们能识别特定的氨基酸和选择其所对应的tRNA 使两者连接起来 利用ATP 反应如下 氨基酸的羧基与tRNA的3 端CCA OH以酯键相连 因此其氨基是自由的 2蛋白质的生物合成过程 2 1氨基酸的活化 氨基酸与tRNA的连接方式 翻译起始时 第一个氨基酸一般是甲硫氨酸 其氨基要甲酰化成为甲酰甲硫氨酸 予以保护 甲酰FH4 甲酰基 Met tRNAfmet fMet tRNA合成酶 fMet tRNA 酯键 首先IF3 IF1帮助30S小亚基与mRNA结合 IF2和GTP帮助甲酰甲硫氨酸 tRNA与AUG配对 接着IF3脱离 形成30S起始复合物 50S大亚基进入 IF1和IF2脱离 形成70S起始复合物 需要GTP 甲酰甲硫氨酸 tRNA处于P位 2 2起始复合物的形成 起始密码AUG上游的S D序列 一个嘌呤丰富区 与其核糖体小亚基中16SrRNA的3 端互补结合有利于30S起始复合物的形成 一个嘌呤丰富区起始密码 2 3肽键的形成和延伸 注意新的AA tRNA如何定位 第一个肽键如何形成 核糖体如何移动 氨酰基tRNA进入A位新的氨基酸 tRNA的进位依赖Tu Ts因子和GTP的协助 肽键的形成肽键的形成由肽酰基转移酶催化 此酶具有核酶的活性 原核生物肽链的延长 核糖体沿着mRNA5 3 方向移位 多肽链沿着N端向着C端延伸 须有EF G因子和GTP参与 空载的tRNA从E位点离开 氨基酸进位 肽链形成和延伸 核糖体沿着mRNA的5 3 方向移位 循环往复 新合成的肽链由N端向着C端不断延长 直至mRNA上出现终止密码 相应的肽链释放因子RF1 对应UAA UAG RF2 对应UAA UGA 占据A位 肽链的合成终止 并从核糖体上释放 核糖体大 小亚基解聚 并进入下一轮合成 2 4肽链的终止 多个核糖体结合在同一条mRNA上 由5 3 进行翻译 形成多核糖体 polyribosome 以提高翻译的效率 3多肽链的修饰和加工 1 N 端修饰原核生物修饰时是由肽甲酰基酶除去甲酰基 多数情况甲硫氨酸也被氨肽酶除去 真核生物中甲硫氨酸则全部被切除 2 多肽链的水解切除水解切除其中多余的肽段 使之折叠成为有活性的酶或蛋白质 如酶原激活 3 氨基酸侧链的修饰氨基酸侧链的修饰包括羟化 羧化 甲基化及二硫链的形成等 4 糖基化修饰糖蛋白是细胞蛋白质组成的重要成分