[医学]第十二章 翻译.ppt

第十二章 蛋白质的生物合成 翻译ProteinBiosynthesis Translation 翻译 translation 指以新生的mRNA为模板 把核酸中由A G C U四种符号组成的遗传信息 破译为蛋白质分子中20种氨基酸排列顺序 第一节蛋白质生物合成体系 ProteinBiosynthesisSystem 模板 mRNA原料 20种编码氨基酸氨基酸运载体 tRNA场所 核蛋白体酶 氨基酰 tRNA合成酶 转肽酶蛋白质因子 IF EF RF能量 ATP GTP 无机离子 Mg2 K 蛋白质生物合成体系 一 mRNA是蛋白质生物合成的直接模板 mRNA的基本结构 从mRNA5 端起始密码子AUG到3 端终止密码子之间的核苷酸序列 称为开放阅读框架 openreadingframe ORF 原核生物的多顺反子 真核生物的单顺反子 遗传密码 开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体 决定一个氨基酸 称为遗传密码 起始密码子 initiationcodon AUG终止密码子 terminationcodon UAA UAG UGA 密码子 codon 起始密码子和终止密码子 遗传密码的特点 一 方向性 directional 二 连续性 non punctuated 三 简并性 degeneracy 四 摆动性 wobble 五 通用性 universal 1 方向性 翻译时遗传密码的阅读方向是5 3 即读码从mRNA的起始密码子AUG开始 按5 3 的方向逐一阅读 直至终止密码子 2 连续性 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读 密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉 基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失 可能导致框移突变 frameshiftmutation AUG UGA UAA UAG 3 简并性 4 通用性 从简单的病毒到高等的人类 几乎使用同一套遗传密码 因此 遗传密码表中的这套 通用密码 基本上适用于生物界的所有物种 具有通用性 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先 5 摆动性 反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律 这种现象称为摆动配对 例如 次黄嘌呤 insosine I 常出现于反密码子第一位 是最常见的摆动现象 U 321 123 摆动配对 二 核蛋白体是肽链合成的场所 30S 60S 40S 50S 70S 80S 原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式 A位 氨基酰位 aminoacylsite P位 肽酰位 peptidylsite E位 排出位 exitsite 目录 反密码环 氨基酸臂 三 tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器 四 蛋白质生物合成需要酶类 蛋白质因子等 一 重要的酶类 氨基酰 tRNA合成酶转肽酶转位酶 二 蛋白质因子 起始因子 initiationfactor IF 延长因子 elongationfactor EF 释放因子 releasefactor RF 参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能 第二节氨基酸的活化 ActivationofAminoAcids 氨基酰 tRNA合成酶具有绝对专一性 对氨基酸 tRNA两种底物都能高度特异性地识别 氨基酰 tRNA合成酶具有校正活性 一 氨基酸活化形成氨基酰 tRNA 第一步反应 第二步反应 氨基酰 tRNA的表示方法 Ala tRNAAlaSer tRNASerMet tRNAMet 二 起始肽链合成的氨基酰 tRNA 真核生物 Met tRNAiMet原核生物 fMet tRNAifMet N 甲酰甲硫氨酸 fmet 的合成 第三节肽链的生物合成过程 TheBiosynthesisProcessofPeptideChain 翻译过程分为三个阶段一 翻译的起始二 翻译的延长三 翻译的终止以原核生物为例 一 翻译的起始 翻译起始是把带有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核蛋白体上 生成翻译起始复合物 translationalinitiationcomplex 此过程需要多种起始因子的参与 4 核蛋白体大亚基结合 原核生物起始复合物的生成 1 核蛋白体亚基的分离 2 mRNA在核蛋白体小亚基上就位 3 fmet tRNAf的结合 70S SD序列 大肠杆菌mRNA起始密码AUG的上游8 13个核苷酸处 有4 6个核苷酸组成的富含嘌呤的序列 这一序列以AGGA为核心 称之为SD序列 该序列与30s小亚基上16srRNA3 端富含嘧啶序列结合 稳固了mRNA与小亚基的结合 因此又称为核蛋白体结合位点 ribosomalbindingsite RBS 核蛋白体小亚基蛋白 IF 3 IF 1 1 核蛋白体大小亚基分离 目录 IF 3 IF 1 2 mRNA在小亚基定位结合 目录 IF 3 IF 1 3 起始氨基酰tRNA fMet tRNAimet 结合到小亚基 目录 IF 3 IF 1 IF 2 GTP GDP Pi 4 核蛋白体大亚基结合 起始复合物形成 目录 IF 3 IF 1 IF 2 GTP GDP Pi 目录 二 肽链的延长 翻译过程的肽链延长 也称为核蛋白体循环 ribosomalcycle 每次核蛋白体循环可分为三步 注册 registration 成肽 peptidebondformation 转位 translocation 每循环一次 肽链延长一个氨基酸 如此不断重复 直至肽链合成终止 延长过程需延长因子 EF GTP及酶 EFT GTP 一 注册 指氨基酰 tRNA根据遗传密码的指引 进入核蛋白体的A位 需EF T的协助 PA 延长因子EF T催化进位 原核生物 Tu Ts GTP GDP Tu Ts GTP 目录 二 成肽 A P位的氨基酸形成肽键 PA PA P位上tRNAimet所携带的甲酰甲硫氨酰 fmet 转移到A位 与A位上的氨基酸形成肽键 生成的二肽酰 tRNA在A位 P位上无负载的tRNA 三 转位 延长因子EF G有转位酶 translocase 活性 可结合并水解1分子GTP 促进核蛋白体向mRNA的3 侧移动 fMet fMet 目录 终止相关的蛋白因子称为释放因子 releasefactor RF 一是识别终止密码 二是诱导转肽酶改变为酯酶活性 释放因子的功能 原核生物释放因子 RF 1 RF 2 RF 3 原核肽链合成终止过程 RF 目录 多聚核蛋白体 polysome 使蛋白质合成高速 高效进行 目录 蛋白质合成后加工和输送PosttranslationalProcessing ProteinTransportation 第四节 翻译后修饰 posttranslationalmodification 肽链从核蛋白体释放后 经过细胞内各种修饰处理 成为有活性的成熟蛋白质的过程 一 多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质 分子伴侣蛋白质二硫键异构酶肽 脯氨酰顺反异构酶 二 蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰 一 肽链末端的修饰 二 个别氨基酸的共价修饰 1 糖基化2 羟基化3 甲基化4 磷酸化5 二硫键形成6 亲脂性修饰 例 鸦片促黑皮质素原 POMC 的水解修饰 三 多肽链的水解修饰 促黑素细胞激素 促肾上腺皮质激素 三 空间结构的修饰 一 亚基聚合 二 辅基连接 三 疏水脂链的共价连接 三 蛋白质合成后的靶向输运 分泌性蛋白质 secretoryproteins 穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质 可统称为分泌性蛋白质 蛋白质靶向运输 proteintargeting 蛋白质合成后定向地到达其执行功能的目标地点 靶向输送是对分泌性蛋白质而言 信号肽 singlepeptide 未成熟分泌性蛋白质中可被细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列 富含疏水性氨基酸 有碱性N 末端 疏水核心区和加工区三个区段 信号假说 thesignalhypothesis 信号肽识别粒子 signalpeptiderecognizationparticles SRP 对接蛋白 dockingprotein DP 1SRP识别信号肽 2SRP把核蛋白体带到膜内侧面 3SRP与DP识别 结合 4膜通道开放 信号肽带动合成的蛋白质沿通道穿过膜 5信号肽再沿通道折回时被膜上的信号肽酶切除 成熟的蛋白质被分泌到膜外 第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制 InterferenceandInhibitionofProteinBiosynthesis 抗生素 antibiotics 能杀灭或抑制细菌的一类药物 抑制细菌代谢过程或基因信息传递特别是翻译过程 一 许多抗生素通过抑制蛋白质生物合成发挥作用 四环素族 目录 二 干扰素 干扰素 interferon IFN 是真核细胞被病毒感染后分泌的一类具有抗病毒作用的蛋白质 可抑制病毒的繁殖 干扰素分为 白细胞 型 成纤维细胞 型和 淋巴细胞 型三大类 每类各有亚型 分别具有其特异作用 summary 1 Thegeneticcodeconsistsofthree nucleotidecodons Thecodeiscommalessanddegenerate thefirsttwonucleotidesofthethree lettercodeareoftensufficient andtherearespecialcodonsfortheinitiationandterminationofpeptidesynthesis 2 Anaminoacyl tRNAsynthetasecatalyzestheadditionofaspecificaminoacidtotheacceptorstemoftheappropriatetRNA producinganaminoacyl tRNA 3 RibosomesaretheRNA proteincomplex ThegrowingpolypeptidechainisattachedtoatRNAinthepeptidyl P siteoftheribosome andtheaminoacyl tRNAmoleculebearingthenextaminoacidtobeaddedtothenascentpolypeptidechaindocksintheaminoacyl A site 4 TranslationbeginswiththeformationofaninitiationcomplexconsistingofaninitiatortRNA themRNAtemplate theribosomalsubunits andseveralinitiationfactors Inprokaryotes initiationoccursjustdownstreamofShine Dalgarnosequence 5 Theelongationstepoftranslationrequiresaccessoryproteinscalledelongationfactors Thethreestepsofelongationare 1 positioningofthecorrectaminoacyl tRNAinAsite 2 formationofthepeptidebondbypeptidyltransferase and 3 translocationoftheribosomebyonecodon 6 Releasefactorsrecognizeterminationcodonsandcatalyzetheterminationofproteinsynthesisanddisassemblyofthetranslationcomplex 7 Manyproteinsareposttranslationallymodified SomeeukaryoticproteinsdestinedforsecretioncontainingN terminalsignals 使核蛋白体大小亚基保持分离状态的蛋白质因子是A IF1B IF2C IF3D EF1E EF2 蛋白质生物合成中不需要能量的步骤是A 氨基酰 tRNA合成B 启动C 肽链延长D 转肽E 终止 密码GGC的对应反密码子