蛋白质的生物合成详解课件

1第四章蛋白质的生物合成

biosynthesisofprotein.1第四章蛋白质的生物合成

biosynthesiso12第一节参与蛋白质生物合成的物质第二节蛋白质合成过程第三节蛋白质合成后的分泌第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制第四章蛋白质的生物合成.2第一节参与蛋白质生物合成的物质第四章蛋白质的生物合成23第一节参与蛋白质生物合成的物质蛋白质生物合成体系n氨基酸蛋白质mRNA、tRNA、rRNA酶、蛋白质因子、ATP、GTP蛋白质因子：起始因子（initiationfactor，IF）真核生物写作eIF延长因子（elongationfactor，EF）释放因子（releasingfactor，RF）核蛋白体释放因子（ribosomalreleasingfactor，RRF）.3第一节参与蛋白质生物合成的物质蛋白质生物合成体系n氨基34合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.4合成原料蛋白质生物合成物质.45合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成.5合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种.56合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.6合成原料蛋白质生物合成物质.67mRNA——翻译的模板CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU5/3/-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-.7mRNA——翻译的模板CAACUGCAGACAUAUAUG78

mRNA分子的组成：转录启动区5’UTRAUG之前的5’端非编码区（前导序列）编码区起始码、阅读框、终止码3’UTR终止密码子之后，不翻译的3’端转录终止区.8mRNA分子的组成：转录启动区.89遗传密码（Geneticcode）mRNA中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密码。密码子(codon)mRNA中每个相邻的三个核苷酸，这个三联体称为一个密码子。因此，密码是密码子的总和。.9遗传密码（Geneticcode）.910

方向性通用性简并性连续性遗传密码的特点.10方向性遗传密码的特点.1011同一氨基酸具有多种密码子同义密码第1、2位第3位决定密码的特异性摆动

方向性：5/——3/

通用性：（在线粒体或叶绿体中特殊）

简并性：.11同一氨基酸具有多种密码子同义密码第1、2位第3位决定密码1112.12.1213沿5/-3/方向连续阅读插入碱基缺失碱基移码突变

连续性：.13沿5/-3/方向连续阅读插入碱基缺失碱基移码突变连续1314共有64种61种代表20中氨基酸3种UAA、UAG、UGA终止密码AUG起始密码蛋氨酸

密码子:(codon).14共有64种61种代表20中氨基酸3种UAA、UAG、UG14151)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyＵ开创了破译遗传密码的先河2)混合共聚物(mixedcopolymers)实验对密码子中碱基组成的测定3)aa-tRNA与确定的三核苷酸序列(密码子)结合：4)用重复共聚物(repeatingcopolymers)破译密码：.151)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyＵ15161961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。.161961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建16171966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可能是ACA。.171966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法，通过1718遗传密码表第一碱基（5/-端）第二碱基第三碱基（3/-端）终止终止**在mRNA起始部位的AUG为起始信号.18遗传密码表第一碱基第二碱1819合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.19合成原料蛋白质生物合成物质.1920tRNA——搬运氨基酸Ser5’Tyr5’.20tRNA——搬运氨基酸Ser5’Tyr5’.2021tRNA的结构tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。最小的RNA，4S70~80个base，其中22个碱基是恒定含有10%的稀有碱基

.21tRNA的结构tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键2122TψC环额外环反密码子环D环aa接受臂.22TψC环额外环反密码子环D环aa接受臂.2223“L”形三级结构

三叶草型的二级结构可折叠成倒L型的三维结构。.23“L”形三级结构.2324.24.2425tRNA反密码子第一个碱基mRNA密码子第三个碱基反密码子的摆动性反密码子：与mRNA相应的三联体密码子碱基互补。摆动性：mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对，而密码子第三位碱基与反密码子第一位碱基不严格遵守配对规则。.25tRNA反密码子第一个碱基反密码子的摆动性摆动性：mRN2526tRNA的种类

起始tRNA和延伸tRNA

起始tRNA:Prok：tRNAfmet，fMet-tRNAfmetEuk：tRNAimet

，Met-tRNAimet

延伸tRNA：tRNAmmet，m可省略.26tRNA的种类起始tRNA和延伸tRNA.2627同工tRNA（isoacceptingtRNAs）

携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA；不同的反密码子识别AA的同义密码；同工tRNA在细胞内合成量上有多和少的差别，分别称为主要tRNA和次要tRNA。主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子，而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码子。.27同工tRNA（isoacceptingtRNAs2728GlyGGGAGGArg。突变(mutation)移码突变:mRNA上的编码顺序中插入(或缺失)一个(或更多)碱基，引起密码子翻译读框改变。无义突变:指正常密码子改变为终止密码子，引起翻译过程提早终止。蛋白质产物是截短的，一般没有功能。

错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质失去功能。TyrUAC和UAUUAG。校正tRNA.28GlyGGGAGGArg2829抑制突变/校正突变（suppressormutation）：

编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正mRNA上密码子的原有突变所产生的不良后果。无义抑制错义抑制.29抑制突变/校正突变（suppressormutati29301）无义抑制（nonsensesuppressor）无义抑制或无义校正：通过抑制tRNA识别无义突变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链继续延伸，而不中途停止。无义抑制通过三个不同的途径进行：（1）tRNA反义密码子的突变；（2）tRNA其它结构的改变；（3）tRNA反密码子化学修饰。.301）无义抑制（nonsensesuppressor）无3031AUCAUG.31AUCAUG.3132.32.32332）错义抑制抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来的氨基酸或其它的氨基酸而抑制错义突变，从而能完全恢复或部分恢复蛋白质活性

。两种方式可以形成抑制型tRNA：1）tRNA反密码子发生突变，2）tRNA其他的结构变化或是氨酰tRNA合成酶的突变而改变了其荷载氨基酸的变化。.332）错义抑制抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来3334.34.34353）抑制突变的特点：1）不是所有终止密码子的抑制基因都产生有功能的蛋白质，起到抑制或校正的作用，关键是要看氨基酸取代的情况。2）校正的作用不可能是完全的，抑制基因的效率很低，通常为1~5%。.353）抑制突变的特点：1）不是所有终止密码子的抑制基因都产3536氨基酸的活化——氨基酸与tRNA的结合氨基酸+ATP+tRNA氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA+AMP+PPi.36氨基酸的活化——氨基酸与tRNA的结合氨基酸+ATP3637合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.37合成原料蛋白质生物合成物质.3738核糖体——蛋白质合成的场所rRNA+蛋白质核糖体（核蛋白体）大亚基小亚基.38核糖体——蛋白质合成的场所rRNA+蛋白质核糖体（核3839真核细胞：5S、5.8S、28S18S蛋白质大亚基（60S）小亚基（40S）原核细胞：5S、23S16S蛋白质大亚基（50S）小亚基（30S）核糖体大小亚基的组成80S70S.39真核细胞：5S、5.8S、28S18S蛋白质大亚基（3940核蛋白体的组成.40核蛋白体的组成.4041小亚基与mRNA的结合S-D序列5’3’小亚基.41小亚基与mRNA的结合S-D序列5’3’小亚基.4142核糖体的活性位点：.42核糖体的活性位点：.4243P位：结合肽酰tRNA的部位A位：结合氨基酰tRNA的部位P位A位.43P位：结合肽酰tRNA的部位P位4344核糖体的活性位点.44核糖体的活性位点.4445第一节参与蛋白质生物合成的物质第二节蛋白质合成过程第三节蛋白质合成后的分泌第四章蛋白质的生物合成.45第一节参与蛋白质生物合成的物质第四章蛋白质的生物合4546第二节蛋白质合成过程

TheProcessofProteinBiosynthesismRNA中碱基的排列顺序蛋白质中的AA的排列顺序翻译起始延长终止注册成肽转位.46第二节蛋白质合成过程

TheProcessof46翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).47一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物

(translationalinitiationcomplex)。.一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白48原核、真核生物各种起始因子的生物功能.原核、真核生物各种起始因子的生物功能.49（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。.（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；.50IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离.IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离.51AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合.AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合52S-D序列.S-D序列.53IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'.IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(f54IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'.IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基55IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi.IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTP56（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。.（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；.57met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程.met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-258翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).59二、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation).二、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸60延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2.延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfa61原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEFG有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子.原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-t62又称注册(registration)（一）进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。

.又称注册(registration)（一）进位指根据mRNA63延长因子EF-T催化进位（原核生物）

.延长因子EF-T催化进位（原核生物）.64..65TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP.TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP.66（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。.（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽67（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。.（三）转位延长因子EF-G有转位酶(translocase68fMetAUG5'3'fMetTuGTP.fMetAUG5'3'fMetTuGTP.69进位转位成肽.进位转位成肽.70真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。（四）真核生物延长过程.真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系71翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).72

三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。

.三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成73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，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物释放因子：eRF.终止相关的蛋白因子称为释放因子一是识别终止密码，如RF-1特74原核肽链合成终止过程.原核肽链合成终止过程.75UAG5'3'RFCOO-.UAG5'3'RFCOO-.76多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进行。.多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进77电镜下的多聚核蛋白体现象.电镜下的多聚核蛋白体现象.78第三节

蛋白质合成后加工和输送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation.第三节

蛋白质合成后加工和输送Posttranslati79从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括:多肽链折叠为天然的三维结构肽链一级结构的修饰高级结构修饰.从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不80一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。.一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质新生肽链的折叠在肽链合成81几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣(molecularchaperon)2.蛋白二硫键异构酶

(proteindisulfideisomerase,PDI)3.肽-脯氨酰顺反异构酶

(peptideprolylcis-transisomerase,PPI).几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣(molecu821.热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)HSP70、HSP40和GreE族2.伴侣素(chaperonins)GroEL和GroES家族分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。.1.热休克蛋白(heatshockprotein,H83热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用——

结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。HSP40结合待折叠多肽片段HSP70-ATP复合物HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物ATP水解GrpEATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠.热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用——HSP40结合待折叠多84伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程伴侣素的主要作用——

为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。.伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程伴侣素的85蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。.蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分86肽-脯氨酰顺反异构酶多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。.肽-脯氨酰顺反异构酶多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反87二、一级结构的修饰1、肽链N端的修饰2、个别氨基酸的修饰3、多肽链的水解修饰4、糖基化修饰5、水解修饰.二、一级结构的修饰1、肽链N端的修饰.881．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。①去甲酰化：

甲酰化酶甲酰蛋氨酸-肽甲酸+蛋氨酸-肽

②去蛋氨酰基：

蛋氨酸氨基肽酶

蛋氨酰-肽

蛋氨酸

+肽

.1．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：.89

2．氨基酸的修饰：由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。

3．二硫键的形成：由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为-S-S-。

4．肽段的切除：

由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。

.2．氨基酸的修饰：.90鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰.鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰.91三、高级结构的修饰（一）亚基聚合

（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接.三、高级结构的修饰（一）亚基聚合.92蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。

四、蛋白质合成后的靶向输送•蛋白质的靶向输送(proteintargeting).蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细93所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列。

•信号序列(signalsequence).所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N末端特异氨基94靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)线粒体蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向输送蛋白的信号序列或成分.靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，95（一）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。

信号肽(signalpeptide)各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽。.（一）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送96信号肽的一级结构:.信号肽的一级结构:.97信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网.信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网.98信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网.信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网.99（二）线粒体蛋白的靶向输送.（二）线粒体蛋白的靶向输送.100（三）细胞核蛋白的靶向输送.（三）细胞核蛋白的靶向输送.101第四节

蛋白质生物合成的干扰和抑制

Interference&InhibitionofProteinBiosynthesis.第四节

蛋白质生物合成的干扰和抑制

Interferen102蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。.蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是103抗生素(antibiotics)

是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如：6-MP。

某些毒素也作用于基因信息传递过程。.抗生素(antibiotics)抗代谢药物某些毒素也作用于104一、抗生素类抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素红霉素梭链孢酸

放线菌酮嘌呤霉素原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体小亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基原核核蛋白体大亚基真核核蛋白体大亚基真核、原核核蛋白体抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合改变构象引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位与EFG-GTP结合，抑制肽链延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰-tRNA类似物，进位后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理.一、抗生素类抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素新霉素105

嘌呤霉素

作用示意图.嘌呤霉素

作用示意图.106四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮.四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素放线菌酮.107二、其他干扰蛋白质生物合成的物质毒素(toxin)干扰素(interferon).二、其他干扰蛋白质生物合成的物质毒素(toxin).108白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用机理白喉毒素++延长因子-2（有活性）延长因子-2（无活性）.白喉毒素(diphtheriatoxin)的作用机理白喉毒109干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1.干扰素诱导eIF2磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶.干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1.干扰素1102.干扰素诱导病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干扰素AAPAPPPP252552-5AAPPPATP2-5A合成酶RNaseLRNaseL活化.2.干扰素诱导病毒RNA降解降解mRNAdsRNA干扰素111小结蛋白质生物合成体系密码子翻译过程翻译后加工蛋白质生物合成抑制剂.小结蛋白质生物合成体系.112113第四章蛋白质的生物合成

biosynthesisofprotein.1第四章蛋白质的生物合成

biosynthesiso113114第一节参与蛋白质生物合成的物质第二节蛋白质合成过程第三节蛋白质合成后的分泌第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制第四章蛋白质的生物合成.2第一节参与蛋白质生物合成的物质第四章蛋白质的生物合成114115第一节参与蛋白质生物合成的物质蛋白质生物合成体系n氨基酸蛋白质mRNA、tRNA、rRNA酶、蛋白质因子、ATP、GTP蛋白质因子：起始因子（initiationfactor，IF）真核生物写作eIF延长因子（elongationfactor，EF）释放因子（releasingfactor，RF）核蛋白体释放因子（ribosomalreleasingfactor，RRF）.3第一节参与蛋白质生物合成的物质蛋白质生物合成体系n氨基115116合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.4合成原料蛋白质生物合成物质.116117合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等特殊氨基酸是在肽链合成后的加工修饰过程中形成.5合成原料自然界由mRNA编码的氨基酸共有20种.117118合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.6合成原料蛋白质生物合成物质.118119mRNA——翻译的模板CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU5/3/-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-.7mRNA——翻译的模板CAACUGCAGACAUAUAUG119120

mRNA分子的组成：转录启动区5’UTRAUG之前的5’端非编码区（前导序列）编码区起始码、阅读框、终止码3’UTR终止密码子之后，不翻译的3’端转录终止区.8mRNA分子的组成：转录启动区.120121遗传密码（Geneticcode）mRNA中蕴藏遗传信息的碱基顺序称为遗传密码。密码子(codon)mRNA中每个相邻的三个核苷酸，这个三联体称为一个密码子。因此，密码是密码子的总和。.9遗传密码（Geneticcode）.121122

方向性通用性简并性连续性遗传密码的特点.10方向性遗传密码的特点.122123同一氨基酸具有多种密码子同义密码第1、2位第3位决定密码的特异性摆动

方向性：5/——3/

通用性：（在线粒体或叶绿体中特殊）

简并性：.11同一氨基酸具有多种密码子同义密码第1、2位第3位决定密码123124.12.124125沿5/-3/方向连续阅读插入碱基缺失碱基移码突变

连续性：.13沿5/-3/方向连续阅读插入碱基缺失碱基移码突变连续125126共有64种61种代表20中氨基酸3种UAA、UAG、UGA终止密码AUG起始密码蛋氨酸

密码子:(codon).14共有64种61种代表20中氨基酸3种UAA、UAG、UG1261271)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyＵ开创了破译遗传密码的先河2)混合共聚物(mixedcopolymers)实验对密码子中碱基组成的测定3)aa-tRNA与确定的三核苷酸序列(密码子)结合：4)用重复共聚物(repeatingcopolymers)破译密码：.151)在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyＵ1271281961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。.161961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建1281291966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可能是ACA。.171966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法，通过129130遗传密码表第一碱基（5/-端）第二碱基第三碱基（3/-端）终止终止**在mRNA起始部位的AUG为起始信号.18遗传密码表第一碱基第二碱130131合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.19合成原料蛋白质生物合成物质.131132tRNA——搬运氨基酸Ser5’Tyr5’.20tRNA——搬运氨基酸Ser5’Tyr5’.132133tRNA的结构tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键作用。最小的RNA，4S70~80个base，其中22个碱基是恒定含有10%的稀有碱基

.21tRNA的结构tRNA在蛋白质生物合成过程中起关键133134TψC环额外环反密码子环D环aa接受臂.22TψC环额外环反密码子环D环aa接受臂.134135“L”形三级结构

三叶草型的二级结构可折叠成倒L型的三维结构。.23“L”形三级结构.135136.24.136137tRNA反密码子第一个碱基mRNA密码子第三个碱基反密码子的摆动性反密码子：与mRNA相应的三联体密码子碱基互补。摆动性：mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对，而密码子第三位碱基与反密码子第一位碱基不严格遵守配对规则。.25tRNA反密码子第一个碱基反密码子的摆动性摆动性：mRN137138tRNA的种类

起始tRNA和延伸tRNA

起始tRNA:Prok：tRNAfmet，fMet-tRNAfmetEuk：tRNAimet

，Met-tRNAimet

延伸tRNA：tRNAmmet，m可省略.26tRNA的种类起始tRNA和延伸tRNA.138139同工tRNA（isoacceptingtRNAs）

携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA；不同的反密码子识别AA的同义密码；同工tRNA在细胞内合成量上有多和少的差别，分别称为主要tRNA和次要tRNA。主要tRNA中反密码子识别tRNA中的高频密码子，而次要tRNA中反密码子识别mRNA中的低频密码子。.27同工tRNA（isoacceptingtRNAs139140GlyGGGAGGArg。突变(mutation)移码突变:mRNA上的编码顺序中插入(或缺失)一个(或更多)碱基，引起密码子翻译读框改变。无义突变:指正常密码子改变为终止密码子，引起翻译过程提早终止。蛋白质产物是截短的，一般没有功能。

错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质失去功能。TyrUAC和UAUUAG。校正tRNA.28GlyGGGAGGArg140141抑制突变/校正突变（suppressormutation）：

编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正mRNA上密码子的原有突变所产生的不良后果。无义抑制错义抑制.29抑制突变/校正突变（suppressormutati1411421）无义抑制（nonsensesuppressor）无义抑制或无义校正：通过抑制tRNA识别无义突变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链继续延伸，而不中途停止。无义抑制通过三个不同的途径进行：（1）tRNA反义密码子的突变；（2）tRNA其它结构的改变；（3）tRNA反密码子化学修饰。.301）无义抑制（nonsensesuppressor）无142143AUCAUG.31AUCAUG.143144.32.1441452）错义抑制抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来的氨基酸或其它的氨基酸而抑制错义突变，从而能完全恢复或部分恢复蛋白质活性

。两种方式可以形成抑制型tRNA：1）tRNA反密码子发生突变，2）tRNA其他的结构变化或是氨酰tRNA合成酶的突变而改变了其荷载氨基酸的变化。.332）错义抑制抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来145146.34.1461473）抑制突变的特点：1）不是所有终止密码子的抑制基因都产生有功能的蛋白质，起到抑制或校正的作用，关键是要看氨基酸取代的情况。2）校正的作用不可能是完全的，抑制基因的效率很低，通常为1~5%。.353）抑制突变的特点：1）不是所有终止密码子的抑制基因都产147148氨基酸的活化——氨基酸与tRNA的结合氨基酸+ATP+tRNA氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA+AMP+PPi.36氨基酸的活化——氨基酸与tRNA的结合氨基酸+ATP148149合成原料mRNAtRNArRNA蛋白质生物合成物质.37合成原料蛋白质生物合成物质.149150核糖体——蛋白质合成的场所rRNA+蛋白质核糖体（核蛋白体）大亚基小亚基.38核糖体——蛋白质合成的场所rRNA+蛋白质核糖体（核150151真核细胞：5S、5.8S、28S18S蛋白质大亚基（60S）小亚基（40S）原核细胞：5S、23S16S蛋白质大亚基（50S）小亚基（30S）核糖体大小亚基的组成80S70S.39真核细胞：5S、5.8S、28S18S蛋白质大亚基（151152核蛋白体的组成.40核蛋白体的组成.152153小亚基与mRNA的结合S-D序列5’3’小亚基.41小亚基与mRNA的结合S-D序列5’3’小亚基.153154核糖体的活性位点：.42核糖体的活性位点：.154155P位：结合肽酰tRNA的部位A位：结合氨基酰tRNA的部位P位A位.43P位：结合肽酰tRNA的部位P位155156核糖体的活性位点.44核糖体的活性位点.156157第一节参与蛋白质生物合成的物质第二节蛋白质合成过程第三节蛋白质合成后的分泌第四章蛋白质的生物合成.45第一节参与蛋白质生物合成的物质第四章蛋白质的生物合157158第二节蛋白质合成过程

TheProcessofProteinBiosynthesismRNA中碱基的排列顺序蛋白质中的AA的排列顺序翻译起始延长终止注册成肽转位.46第二节蛋白质合成过程

TheProcessof158翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).159一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物

(translationalinitiationcomplex)。.一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白160原核、真核生物各种起始因子的生物功能.原核、真核生物各种起始因子的生物功能.161（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。.（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；.162IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离.IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离.163AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合.AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合164S-D序列.S-D序列.165IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'.IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(f166IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'.IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基167IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi.IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTP168（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。.（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；.169met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程.met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2170翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).171二、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation).二、肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸172延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2.延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongationfa173原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEFG有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子.原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-t174又称注册(registration)（一）进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。

.又称注册(registration)（一）进位指根据mRNA175延长因子EF-T催化进位（原核生物）

.延长因子EF-T催化进位（原核生物）.176..177TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP.TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP.178（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。.（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽179（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。.（三）转位延长因子EF-G有转位酶(translocase180fMetAUG5'3'fMetTuGTP.fMetAUG5'3'fMetTuGTP.181进位转位成肽.进位转位成肽.182真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。（四）真核生物延长过程.真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系183翻译的起始(initiation)翻译的延长(elongation)翻译的终止(termination).翻译的起始(initiation).184

三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。

.三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成185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，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物释放因子：eRF.终止相关的蛋白因子称为释放因子一是识别终止密码，如RF-1特186原核肽链合成终止过程.原核肽链合成终止过程.187UAG5'3'RFCOO-.UAG5'3'RFCOO-.188多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进行。.多聚核蛋白体(polysome)——使蛋白质合成高速、高效进189电镜下的多聚核蛋白体现象.电镜下的多聚核蛋白体现象.190第三节

蛋白质合成后加工和输送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation.第三节

蛋白质合成后加工和输送Posttranslati191从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括:多肽链折叠为天然的三维结构肽链一级结构的修饰高级结构修饰.从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不192一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。.一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质新生肽链的折叠在肽链合成193几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣(molecularchaperon)2.蛋白二硫键异构酶

(proteindisulfideisomerase,PDI)3.肽-脯氨酰顺反异构酶

(peptideprolylcis-transisomerase,PPI).几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣(molecu1941.热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)HSP70、HSP40和GreE族2.伴侣素(chaperonins)GroEL和GroES家族分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。.1.热休克蛋白(heatshockprotein,H195热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用——

结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。HSP40结合待折叠多肽片段HSP70-ATP复合物HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物ATP水解GrpEATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠.热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用——HSP40结合待折叠多196伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程伴侣素的主要作用——

为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。.伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程伴侣素的197蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。.蛋白二硫键异构酶多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分198肽-脯氨酰顺反异构酶多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。.肽-脯氨酰顺反异构酶多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反199二、一级结构的修饰1、肽链N端的修饰2、个别氨基酸的修饰3、多肽链的水解修饰4、糖基化修饰5、水解修饰.二、一级结构的修饰1、肽链N端的修饰.2001．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。①去甲酰化：

甲酰化酶甲酰蛋氨酸-肽甲酸+蛋氨酸-肽

②去蛋氨酰基：

蛋氨酸氨基肽酶

蛋氨酰-肽

蛋氨酸

+肽

.1．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的