分子生物学4-2现代分子生物学的研究方法与技术.ppt

第四章翻译 从mRNA到蛋白质 4 1遗传密码和遗传信息的翻译系统4 2蛋白质合成的过程4 3蛋白质合成的干扰和抑制4 4蛋白质的运转机制 Chapter4 Translation 4 2蛋白质合成的过程 4 2 1氨基酸的活化转运4 2 2核蛋白体循环4 2 3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同4 2 4翻译后加工 4 2 1氨基酸的活化转运 氨基酸的活化 氨基酰tRNA合成酶来催化的 活化 aa ATP E 氨基酰 AMP E PPi转移 氨基酰 AMP E tRNAaa tRNA AMP E 氨基酸的活化必需组分 20种氨基酸20种氨酰 tRNA合成酶20种或更多的tRNAATP Mg2 4 2 2核蛋白体循环以原核生物中蛋白质合成为例 将核蛋白体循环人为地分为起始 肽链延长和终止三个阶段 4 2 2 1肽链的起始4 2 2 2肽链的延长4 2 2 3肽链的终止 4 2 2 1肽链的起始肽链的起始必需组分 mRNAN 甲酰甲硫氨酰 tRNA fMet tRNAfMet mRNA上的起始密码子 AUG 30S核糖体小亚基50S核糖体大亚基GTP Mg2 起始因子 IF 1 IF 2 IF 3 起始因子 initiationfactor IF 参与蛋白质起始复合物的形成 IF 1 促进IF 2和IF 3的活化 IF 2 促进fmet tRNAfmet与30S小亚基结合的作用 并有依赖核糖体的GTP酶活 IF 3 使30S亚基释放 辅助mRNA与小亚基结合 并阻止大小亚基重新聚合 起始复合物的形成 1 IF 3和核糖体30SrRNA结合使16SRNA和mRNA的SD序列结合a 使30S保持游离b 形成起始复合体I 2 IF 2 GTP 氨酰甲硫氨酸中间复合体 3 IF 1置换出IF 3 50S亚基可和30S亚基结合 4 50S 30S复合体III 释放IF 1 IF 2 Initiationprokaryotes 4 2 2 2肽链的延长肽链的延长必需组分 功能核糖体 起始复合物 AA tRNA延长因子 elongationfactor EF GTP Mg2 肽基转移酶 延长因子 elongationfactor IF EF Tu 与氨酰 tRNA及GTP结合形成EF Tu GTP AA tRNA 将氨酰tRNA转入A位 但它不能识别fmet tRNA EF Ts 在GTP供能时 使EF Tu GDP转变为EF Tu GTP EF G 依赖于核糖体的GTPase 使GTP水解 并有移位酶作用 肽链的延长具体过程包括 以后肽链上每增加一个氨基酸残基 就按 进位 新的氨基酸tRNA进入 A位 转肽 形成新的肽键 脱落 转肽后 P位 上的tRNA脱落 移位 核蛋白体挪动的同时 原处于 A位 带有肽链的tRNA随之转到 P位 4 2 2 3肽链的终止肽链的终止必需组分 ATPmRNA上的终止密码子释放因子 RF 1 RF 2 RF 3 终止因子 terminationfactor TF 又称为释放因子 releasefactor RF 功能是识别mRNA上的终止密码子 终止肽链的合成并释放出肽链 RF 1 识别密码子UAA及UAGRF 2 UAA及UGARF 3 结合GTP 并促进RF 1及RF 2与核糖体的结合 参与原核生物蛋白质合成的一些因子 4 2 3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同 4 2 3 1mRNA4 2 3 2核蛋白体4 2 3 3tRNA4 2 3 4合成过程 4 2 3 2核蛋白体真核生物的核蛋白体 80S 大于原核生物 小亚基为40S含有一种rRNA 18SrRNA 大亚基为60S 含有3种rRNA 28SrRNA 5 5SrRNA和5SrRNA 所含的核蛋白体蛋白质亦多于原核生物 原核生物小亚基16SrRNA的3 末端有一富含嘧啶的区段 可与其mRNA启动部位富含嘌呤的SD区互补结合 在真核生物相应的rRNA 18SrRNA 中 无此互补区 4 2 3 3tRNA真核生物起着启动作用的氨基酸tRNA为不需要甲酰化的Met tRNAMet 原核生物中为fMet tRNAfMet 系Met tRNAfMet经蛋氨酰tRNA转甲酰基酸催化后的产物 4 2 3 4合成过程启动真核生物的启动因子 eIF 有9 10种 真核生物核蛋白小亚基先与Met tRNAMet结合 再与mRNA结合 此时需要一分子ATP 肽链延长真核生物中催化氨基酸tRNA进入受体的延长因子只有一种 EFT1 催化肽酰tRNA移位的因子称为EFT2 可为白喉毒素所抑制 终止真核生物只需一种终止因子 RF 此终止因子可识别3种终止密码子 并需要三磷酸鸟苷 原核生物的终止因子有3种 哺乳动物类等真核生物线粒体中 存在着自DNA到RNA及各种有关因子的蛋白合成体系 以合成线粒体的某些多肽 该体系类似原核生物蛋白合成体系 4 2 4翻译后加工 4 2 4 1高级结构的修饰4 2 4 2一级产物的修饰4 2 4 3蛋白质合成的靶向输送 4 2 4 1高级结构的修饰 折叠 蛋白立体构象的生成需要折叠 有分子伴侣 二硫键异构酶及肽链顺反异构酶等参与 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键聚合 形成寡聚体 各亚基虽自有独立功能 但又必须相依存 才得以发挥作用 辅基连接 蛋白质分为纯蛋白及结合蛋白两大类 糖蛋白 脂蛋白及各种带有辅酶的酶 都是常见的重要结合蛋白质 4 2 4 2一级产物的修饰 去除N 甲酰基或N 蛋氨酸天然蛋白质大多数不以蛋氨酸为N端第一位氨基酸 细胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以除去N 甲酰基 N 末端蛋氨酸或N 末端的一段肽 个别氨基酸的修饰磷酸化 核糖体蛋白质 糖基化 糖蛋白 甲基化 组蛋白及肌肉蛋白质 羟基化 胶原蛋白 和羧基化 水解修饰无活性的酶原转变为有活性的酶 常需要去掉一部分肽链 4 2 4 3蛋白质合成的靶向输送 靶向输送 蛋白质合成后 定向地到达其执行功能的目标地点 分泌性蛋白的合成过程实际是和其他蛋白质基本一样的 但其mRNA往往要有一段疏水氨基酸较多的肽编码 这段肽称为信号肽 其作用是把合成的蛋白质转移到内质网 剪切下信号肽 然后把合成的蛋白质送出胞外 4 3蛋白质合成的干扰和抑制 4 3 1抗生素4 3 2干扰蛋白质生物合成的生物活性物质 4 3 1抗生素4 3 1 1四环素4 3 1 2氯霉素4 3 1 3链霉素4 3 1 4嘌呤霉素4 3 1 5放线菌素 4 3 1 1四环素包括土霉素等 能抑制AA tRNA与原核细胞的核蛋白体小亚基结合 抑制细菌的蛋白质生物合成 4 3 1 2氯霉素能与原核生物的核蛋白体大亚基结合 阻断翻译延长过程 高浓度时 对真核生物线粒体内的蛋白质合成也有阻断作用 4 3 1 3链霉素和卡那霉素一样 能与原核生物蛋白体小亚基结合 改变其构象 引起读码错误 结核杆菌对这两种抗生素特别敏感 4 3 1 4嘌呤霉素结构与酪氨酸tRNA相似 从而可取代一些氨基酸tRNA进入翻译中的核蛋白体受位 当延长的肽链转入此异常受位时 容易脱落 终止肽链合成 4 3 1 5放线菌素抑制核蛋白体转肽酶 只对真核生物有特异性作用 此外 青霉素 四环素和红霉素只对原核生物起作用 抑制细菌生长 氯霉素和嘌呤霉素对原核细胞和真核生物细胞内蛋白质的合成都有影响 4 3 2干扰蛋白质生物合成的生物活性物质白喉毒素可对真核生物的EFT 起共价修饰作用 从而使EFT2失活蓖麻蛋白与真核生物大亚基 60S 的蛋白结合 间接抑制EFT2的作用 阻碍肽链延长 天花粉蛋白具有RNAN 糖苷酶活性 使真核大亚基 60S 失活 4 4蛋白质的运转机制 真核细胞中蛋白质的转运有两种类型 翻译后转运机制和翻译转运同步机制 翻译后转运是由导肽将蛋白导向核 线粒体 叶绿体及其它细胞器 翻译协同转运是由信号肽将蛋白导向ER 继而运向高尔