《生物化学》本科课件第33章+蛋白质合成及转运

1、第38章 蛋白质合成与转运一、蛋白质的生物合成 合成场所：核糖体 原料：AA、tRNA 、mRNA 、rRNA 其他蛋白因子、ATP、GTP粗面内质网（一）蛋白质合成的分子基础1、模板是mRNA含有密码子阅读方向5到3起始密码和终止密码3端：真核生物有PolyA尾巴5端：决定起始密码的选择原核生物mRNA 5端的SD序列识别16S rRNA核糖体结合位点序列真核生物 5端有些具有核糖体进入部位 帽子结构帮助识别 向3扫描至AUG2、tRNA转运活化的AA到模板上每种AA都至少有一种tRNA负责转运书写方式：tRNAPhe、 tRNASer通常一种AA具有几种tRNASee movietRNA分

2、子具有：3CCA-OH氨基酸接受位点识别氨酰-tRNA合成酶位点核糖体识别位点反密码子位点Cys*半胱氨酰tRNA合成酶tRNACys半胱氨酰* - tRNACys丙氨酰* - tRNACysAla插入蛋白中Cys的位置形成氨酰tRNA后去向由tRNA决定活性镍作为催化剂3、核糖体是蛋白质合成的工厂（二）蛋白质合成的步骤1、氨酰tRNA的生成氨酰tRNA合成酶氨酰AMP形成2形式的酯氨酰基团在2 3间交换形成3形式的酯形成3形式的酯2、氨酰tRNA合成酶识别：AA、tRNA 、ATP型和型酶3、氨酰tRNA合成酶的校正功能 水解非正确组合的AA和tRNA异亮氨酰 tRNAIle缬氨酰 tRNA

3、Val缬氨酰 tRNAIle则被水解：缬氨酸+ tRNAIle4、一个特殊的tRNA启动蛋白的合成翻译起始于Met的参与 tRNAMet：携带Met掺入蛋白内部 tRNAiMet ：起始Met 掺入 由同一种tRNA合成酶合成 起始因子识别tRNAiMet 延伸因子识别tRNAMet原核生物中的甲酰Met fMet tRNAiMet作为起始tRNA5、翻译起始于mRNA与核糖体的结合 原核生物借助SD序列6、蛋白因子帮助合成的起始 原核生物（大肠杆菌） 三个起始因子（initiation factor） IF1、IF2、IF3 IF1、 IF3与30S小亚基结合 IF3防止30S亚基与50S亚

4、基过早结合mRNA与小亚基结合 fMet tRNAiMet进入50S大亚基的结合A：aminoacyl siteP：peptide siteE：exit site（大部分在大亚基上）7、蛋白合成的延伸（elongation）延伸因子EF-Tu EF-Ts真核：EF-1进位转肽：肽酰转移酶（核糖体参与催化）移位：EF-G（EF-2）真核翻译过程8、翻译的终止（terminate）没有识别终止密码子的tRNA 释放因子核糖体释放因子肽酰转移酶活性变为酯酶活性RF1：UAA/UAGRF2：UGARF3：刺激活性翻译过程是多核糖体（polysome）多核糖体与核糖体循环合成完毕的肽链多核糖体3mRNA

5、延伸中的肽链5核糖体循环9、蛋白质合成的抑制剂抗菌素（antibiotics）毒素抗代谢物干扰素（1）抗菌素链霉素、卡那霉素、新霉素 主要抑制G-菌Pr合成三个阶段：起始复合物形成使氨基酰tRNA从复合物脱落；肽链延伸阶段使氨基酰tRNA与mRNA错配；终止阶段阻碍终止因子与核蛋白体结合， 已合成的多肽链无法释放， 抑制70S核糖体的解离四环素（土霉素、金霉素）作用于细菌30S小亚基，抑制起始复合物形成抑制氨酰tRNA进入核糖体A位，阻滞肽链延伸；影响终止因子与核糖体的结合四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制但不能通过真核生物细胞膜对70S核糖体的敏感性更高氯霉素广谱抗生素与核糖体A位紧密结

6、合，阻碍氨基酰tRNA进入抑制肽酰转移酶活性，肽链延伸受到影响50S大亚基蛋白组分（2）毒素白喉霉素共价修饰使EF-2失活一条多肽单链，2个二硫键，2个结构域 结构域与细胞表面受体结合毒素蛋白水解断裂二硫键还原，产生A、B两片段：B协助A通过细胞膜，A为蛋白修饰酶催化蛋白发生ADP-核糖基化（3）抗代谢物结构与天然代谢物相似竞争性抑制代谢中酶/反应嘌呤霉素结构与Tyr-tRNA Tyr相似，进入核糖体A位连于肽链的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脱落，肽链合成提前终止嘌呤霉素对原/真核生物翻译过程均有干扰用于肿瘤治疗 （4）干扰素（interferon，IFN）病毒感染的宿主细胞产生 白细胞（）、

7、成纤维（）、免疫（）干扰素结合于细胞膜，活化抗病毒蛋白基因诱导产生：蛋白激酶使eIF2磷酸化失活；真核和原核细胞参与翻译的蛋白质因子阶段原核 真核 功 能IF1IF2 eIF2 参与起始复合物的形成IF3 eIF3、eIF4C起始CBP I 与mRNA帽子结合 eIF4A B F 参与寻找第一个AUGeIF5 协助eIF2 、 eIF3、eIF4C的释放eIF6 协助60S亚基从无活性的核糖体上解离EF-Tu eEF1 协助氨酰-tRNA进入核糖体延长EF-Ts eEF1 帮助EF-Tu 、 eEF1周转 EF-G eEF2 移位因子RF-1终止 eRF 释放完整的肽链RF-2真核生物多肽链的

8、合成1、真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；2、起始氨基酸为Met，不是fMet；3、肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首 先识别mRNA的5端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；4、起始因子有12种，但只有2种延长因子和1种终止因子；5、真核细胞中线粒体、叶绿体的核糖体大小、组成及蛋白质合成过程都类似于原核细胞。五、蛋白质的运输及翻译后修饰新合成的多肽去路：（大肠杆菌）停留在胞浆 （不需要运输）运送到质膜、外膜或质膜与外膜的空隙，分泌到胞外(真核细胞)停留在胞浆 （不需要运输）运送到质膜运送到溶酶体、线粒体、叶绿体等细胞器分泌到胞外。（一）蛋白质通过其信号肽引导到目的地所有需运输的多

9、肽结构都含有一段特异氨基酸序列，通常存在N末端，该序列可引导多肽到细胞的不同转运系统，这一序列称为信号肽序列 。 信号肽序列(signal sequence)真核细胞含信号肽的蛋白质合成分两类：核糖体游离状态在胞浆中合成供装配线粒体及叶绿体组分的蛋白质。（翻译后运输）受信号肽的控制，核糖体结合在内质网合成3类主要的蛋白：溶酶体蛋白，分泌到胞外的蛋白和构成质膜骨架的蛋白。 一些真核细胞多肽链上N-端的信号肽的结构一般长度为10-40aa,黄色为疏水氨基酸； 蓝色为带正电荷的氨基酸-1, -3通常为A信号肽假说简图53SRP循环mRNA内质网膜内质网腔信号肽酶信号肽SRP：信号识别体功能1：识别信

10、号肽功能2：阻止多肽链延伸（二）一些线粒体叶绿体蛋白质是翻译后被运输的线粒体（或叶绿体）DNA可编码全部线粒体RNA，但是只编码小部分线粒体蛋白，大部分的蛋白质是由基因组DNA编码基因组编码的上述蛋白质在胞浆中由游离核糖体合成，再送到这些细胞器中，这种运输称为翻译后运输。有些蛋白有两个信号肽序列，如细胞色素c1, 用来通过两层膜（三）分泌型的真核蛋白在内质网内合成粗面内质网上的核糖体是膜蛋白和分泌性蛋白合成的地方，也是蛋白分泌途径的起点。多肽在内质网的小腔内被修饰1、肽链末端的修饰： N-端fMet或Met的切除2、信号序列的切除3、二硫键的形成4、部分肽段的切除5、个别氨基酸的修饰6、糖基侧

11、链的添加7、辅基的加入蛋白质的翻译后修饰实例：胰岛素原的加工胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNSSSS胰岛素原SS 肽链折叠是指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程。 体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为助折叠蛋白: （1）酶：蛋白质二硫键异构酶（PDI）； （2）分子伴侣肽 链 的 折 叠 Lasky于1978年首先提出分子伴侣（mulecular chaperone）的概念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在。（四）高尔基体中多肽的糖基化修饰及多肽的分类内质网高尔基体泡分泌粒泡融入质膜核糖体芽泡分泌蛋白质的合成和胞吐作用高尔基体主要有两功能：1. 糖基化的进