蛋白质生物合成I

1、遗传密码与蛋白质生物合成遗传密码(Genetic Code)遗传密码表示核酸上四种碱基顺序与蛋白质中20种氨基酸顺序的一致关系密码子是由三个核酸即三联体组成的(Triplet Code)数字方法推算遗传学方法推测遗传密码的阐明生物化学方法破译遗传密码1961年，Nirenberg发展了大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系通过多聚核苷酸磷酸化酶(Polynucleotide phosphorylase)催化从核苷二磷酸合成多聚核苷酸(NMP)n+NDP (NMP)n+1+Pi人工合成仅由一种核苷酸组成的多聚核苷酸Poly(A)、Poly (C)、Poly(G)、Poly(U)推测由哪一种氨基酸合成的多肽

2、发现Poly(U)合成Poly(Phe) Poly(A)合成Poly(Lys) Poly (C)合成Poly(Pro)以两种不同比例的核苷酸混合物合成不均一的多聚核苷酸。推测密码子的核苷酸组成。A和C以5:1比例合成多聚核苷酸，分析氨基酸参入频率。推测对应密码子核苷酸组成可能情况核糖体结合试验破译密码子的核苷酸顺序人工合成的三核苷酸与对应的氨酰-tRNA分子及核糖体复合物可以保留在硝酸纤维膜上核糖体结合实验用特定顺序的多聚核苷酸指导多肽的合成规则的多聚二核苷酸作模板指导合成含两种氨基酸间隔的多肽(UGUGUGUG.)(Cys.Val.)规则的多聚三核苷酸作模板Poly(UUC)获三种不同均聚肽

3、由Poly(GUA)或Poly(GAU)获得两种均聚肽GUAGUAGUAGUAGAUGAUGAUGAUUAG和UGA为终止密码子密码表密码子的主要性质简并(degeneracy) 几种密码子对应于相同一种氨基酸。这些密码子 为同义密码子不重叠 密码子是不重叠的，每个三联体中的三个核苷酸 只编码一个氨基酸，核苷酸不重叠使用 噬菌体x174中某些基因之间有重叠现象统一性 绝大多数密码子对各种生物都适用 某些线粒体中遗传密码有例外无标点噬菌体 x174基因图谱线粒体中存在不同的密码子的比较遗传密码与基因突变基因突变点突变错义突变 碱基置换(改变)造成氨基酸的改变无义突变 某一密码子变成了终止密码子(

4、UAA、UAG、UGA)终止密码子突变 终止密码子变为某个氨基酸的密码子移码突变 基因内一对碱基的缺失或增加突变的抑制基因内突变抑制 抑制基因突变发生在同一基因内基因间突变抑制 抑制基因突变发生在不同基因 tRNA基因突变可以抑制另一基因的突变 大肠杆菌中的抑制基因蛋白质的生物合成tRNA是连接器(adaptor)分子，它可以将氨基酸引入核糖体并解读mRNA上的遗传信息tRNA的分子特征 tRNA的一级结构 二级结构(三叶草结构) 三级结构(倒L型)密码子与反密码子配对关系摆动假设(Wobble hypothesis)摆动假设解释了密码子简并现象，即简并密码子代表了同一种氨基酸是由于允许密码子

5、第三位碱基非标准化配对酵母Ala- tRNA的碱基顺序tRNA分子的共同特征酵母Phe-tRNA三维结构tRNA X射线晶体图实验观测到的tRNA分子上的元件按照Wobble假说密码子与反密码子配对氨基酰-tRNA氨基酸和tRNA的结合形成的氨基酰-tRNA是蛋白质合成中连接器分子(蛋白质合成的直接底物)氨基酰-tRNA的形成 通过氨基酰-tRNA合成酶催化 a.活化(对氨基酸的识别) b.转移(对tRNA的识别) 氨基酰基团连接在tRNA3腺苷的2或3羟基上，酰化后可在2与 3之间转移。转肽时可能只有3-羟基上才有活力氨酰-AMP的形成氨酰-tRNA末端腺苷酸2或3羟基上氨基酸的酯化氨酰-t

6、RNA合成酶有两种氨酰-tRNA合成酶(ClassI、ClassII)由氨酰-tRNA合成酶识别的结构特征可能十分简单氨酰-tRNA合成酶的校阅功能密码子与反密码子配对与tRNA上携带氨基酸无关大肠杆菌谷氨酰tRNA合成酶tRNAGlnATP X射线结构氨酰tRNA合成酶与tRNA、 ATP复合物的晶体结构酵母天冬酰tRNA合成酶tRNAAspATP X射线结构Gln-氨酰tRNA合成酶和Asp氨酰tRNA合成酶与相关tRNA结合模型四种tRNA分子的主要元件丙氨酰-tRNA合成酶识别tRNAAla(G=U碱基对是专一结合和酰化的唯一元件)Val和Ile分子模型通过水解校阅不正确的氨酰-AMP原核生物转录的mRNA是一个多顺反子(polycistron)真核生物mRNA是一个单顺反子(cistron)原核生物和真核生物mRNA结构的比较遗传密码的阐明生物化学方法破译遗传密码1961年，Nirenberg发展了大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系通过多聚核苷酸磷酸化酶(Polynucleotide phosphorylase)催化从核苷二磷酸合成多聚核苷酸(NMP)n+NDP (NMP)n