N 蛋白质合成

SectionPTHEGENETICCODEANDtRNA P1THEGENETICCODE 遗传密码是核酸中核苷酸序列编码蛋白质中的氨基酸序列的一种方式 是由三个核苷酸组成的三联体密码 一 三联子密码定义mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸 这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码 tripletcoden mRNA5 GCUAGUACAAAACCU3 二 遗传密码的性质 1 简并性 由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并 degeneracy 对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子 synonymouscodon 由于64个密码子中的许多是编码统一氨基酸的 遗传密码具有兼并性 有丰余 减少了变异对生物的影响 编码某一氨基酸的密码子越多 该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高 Arg例外 2 普遍性与特殊性 蛋白质生物合成的整套密码 从原核生物到人类都通用 已发现少数例外 如动物细胞的线粒体 植物细胞的叶绿体 线粒体与核DNA密码子使用情况的比较 3 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 密码间既无间断也无交叉 密码子是相连的 不重叠 中间没有任何的停顿 开放阅读框架 可读框 ORF 是指新测DNA序列中 由计算机辨认出的可能编码趋于 它是从mRNA5 端起始密码子AUG到3 端终止密码子之间的核苷酸序列 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 4 摆动性 转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合 在密码子与反密码子的配对中 前两对严格遵守碱基配对原则 第三对碱基有一定的自由度 可以 摆动 这种现象称为密码子的摆动性 MolecularBiology P2tRNASTRUCTUREANDFUNCTION 一级结构长度60 95nt 通常76 含许多修饰核苷 特别是胸腺嘧啶核苷 假尿嘧啶核苷 二氢尿苷和肌苷 分子中有15个不变残基和8个半可变残基 MolecularBiology tRNA的结构 二级结构三叶草结构 四个臂三个环的结构 氨基酸接受臂在5 和3 处 大部分不变和半可变残基位于环上 三级结构单链环碱基间形成9个氢键 L形三级结构 分子两端是反密码子及氨基酸接受臂 Fig 2 tRNAstructure a Cloverleafstructureshowingtheinvariantandsemi variantnucleotides whereI inosine pseudouridine R purine Y pyrimidineand indicatesamodification b TertiaryhydrogenbondsbetweenthenucleotidesintRNAareshownasdashedlines c TheL shapedtertiarystructureofyeasttRNATyr Part c reproducedfromD M Freifelder 1987 MolecularBiology 2ndEdn tRNAstructure MolecularBiology tRNA的功能 1 解读mRNA的遗传信息2 运输的工具 运载氨基酸 tRNA有两个关键部位 3 端CCA 接受氨基酸 形成氨酰 tRNA 与mRNA结合部位 反密码子部位 tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别 把所带氨基酸放到肽链的一定位置 Fig 3 Formationofaminoacyl tRNA First theaminoacyl tRNAsynthetaseattachesadenosinemonophosphate AMP tothe COOHgroupoftheaminoacidtocreatanaminoacyladenylateintermediate ThentheappropriatetRNAdisplacestheAMP MolecularBiology 氨酰tRNA的合成 氨酰腺苷酸 Aminoacyl tRNAsynthetases 根据亚基结构分4类 长度334 1000个aa不等 识别tRNA分子上的鉴别元件 反密码子序列 接受臂bp Fig 4 IdentityelementsinvarioustRNAmolecules Thesynthetaseshavetobeabletodistinguishbetweenabout40similarlyshaped butdifferent tRNAmoleculesincells andtheyuseparticularpartsofthetRNAmolecules calledidentityelements tobeabletodothis 氨基酸的活化翻译的起始肽链的延伸肽链的终止蛋白质前体的加工 Q蛋白质合成 表14 7原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能细菌70S50S23S 2904b31种 L1 L31 含CGAAC和GT CG互补2 5 106D5S 120b66 RNA30S16S 1542b21种 S1 S21 16SRNA CCUCCU 和S D顺序 AGGAGG 互补哺乳动物80S60S28S 4718b49种有GAUC和tRNAfMat的T CG互补4 2 106D5S 120b60 RNA5 8S 160b40S18S 1874b33种和Capm7G结合 核糖体的功能 合成蛋白质 在单个核糖体上 可化分多个功能活性中心 在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能 mRNA结合部位 小亚基 结合或接受AA tRNA部位 A位 大亚基 结合或接受肽基tRNA的部位 大亚基 肽基转移部位 P位 大亚基 形成肽键的部位 转肽酶中心 大亚基 一 氨基酸的活化 原核生物中 起始氨基酸是 起始AA tRNA是 真核生物中 起始氨基酸是 起始AA tRNA是 甲酰甲硫氨酸fMet tRNAfMet甲硫氨酸Met tRNAMet 第一步反应 氨基酸 ATP E 氨基酰 AMP E AMP PPi 目录 第二步反应 氨基酰 AMP E tRNA 氨基酰 tRNA AMP E 目录 二 翻译的起始 原核生物 细菌 为例 所需成分 30S小亚基 50S大亚基 模板mRNA fMet tRNAfMet GTP Mg2 翻译起始因子 IF 1 IF 2 IF 3 IF 3 IF 1 翻译起始 翻译起始复合物形成 又可被分成3步 P122 1 核蛋白体大小亚基分离 2 30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合 IF 3 IF 1 S D序列 IF 3 IF 1 3 在IF 2和GTP的帮助下 fMet tRNAfMet进入小亚基的P位 tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对 IF 3 IF 1 IF 2 GTP GDP Pi 4 带有tRNA mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合 GTP水解 释放翻译起始因子 真核生物翻译起始的特点 核糖体较大 为 起始因子比较多 mRNA5 端具有m7Gppp帽子结构 Met tRNAMet mRNA的5 端帽子结构和3 端polyA都参与形成翻译起始复合物 真核生物翻译起始复合物形成 区别原核生物 原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合 再与fMet tRNAfMet结合 最后与50S大亚基结合 而在真核生物中 40S小亚基首先与Met tRNAMet相结合 再与模板mRNA结合 最后与60S大亚基结合生成80S mRNA Met tRNAMet起始复合物 P120 真核生物翻译起始复合物形成过程 肽链延伸由许多循环组成 每加一个氨基酸就是一个循环 每个循环包括 AA tRNA与核糖体结合 肽键的生成和移位 延伸因子 elongationfactor EF 原核生物 EF T EF Tu EF Ts EF G真核生物 EF 1 EF 2 三 肽链的延伸 1 AA tRNA与核糖体A位点的结合 需要消耗GTP 并需EF Tu EF Ts两种延伸因子 通过延伸因子EF Ts再生GTP 形成EF Tu GTP复合物 EF Tu GDP EF TsEF Tu Ts GDPEF Tu Ts GTPEF Tu GTP EF Ts 重新参与下一轮循环 2 肽键形成是由转肽酶 肽基转移酶催化 3 移位 核糖体向mRNA3 端方向移动一个密码子 需要消耗GTP 并需EF G延伸因子 fMet fMet 目录 原核肽链合成终止过程 四 肽链的终止 真核生物只有一个终止因子 eRF 五 蛋白质前体的加工 1 N端fMet或Met的切除 新生蛋白质经蛋白酶切后变成有功能的成熟蛋白质 2 二硫键的形成两个半胱氨酸 SH SH SH二硫键 氧化 3 特定氨基酸的修饰磷酸化 糖基化 甲基化 乙基化 羟基化和羧基化 4 切除新生肽链中非功能片段 前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图 六 蛋白质合成抑制剂 五 蛋白质的运转机制 1 翻译 运转同步机制 信号肽假说 信号肽 常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N 末端氨基