分子生物学7第七章蛋白质翻译

第零节概述第一节基本元件第二节遗传密码（Geneticcode）第三节肽链的合成第五节蛋白质前体的加工与转运机制第四节准确翻译的机制当前1页，总共157页。概述★蛋白质翻译是基因表达的第二步★tRNA在翻译过程中起“译员”的作用★参与翻译的RNA除tRNA外，还有rRNA和mRNA★tRNA既是密码子的受体,也是氨基酸的受体★tRNA接受AA要通过氨酰tRNA合成酶及其自身的

paracodon的作用才能实现★定义:翻译是以mRNA为模板,按照三联密码子的规则合成多肽链的过程。

当前2页，总共157页。★tRNA通过其自身的anticodon而识别codon★密码子有自身的特性三联体前两个重要摇摆性通用性有一定的使用频率★多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、延伸和终止，并且保证其准确性当前3页，总共157页。第一节基本元件

当前4页，总共157页。一、tRNA

最小的RNA，4S，70~80个NT1、tRNA的高级结构1964Holly.R.鉴定出tRNAphe的二级结构为三叶草形（77个NT）（1）三叶草结构（5个臂4个环）a、氨基酸接受臂（aaacceptarm）

•tRNA的5’与3’-末端碱基配对形成•3’端永远为不配对的CCA序列

•最后的A的3’或2’-OH可以被氨酰化当前5页，总共157页。b、另外是D（DHU环双氢脲嘧啶）环D臂c、含丰富的稀有碱基（约70余种碱基核糖残基）反密码子3’端邻近部位稀有碱基出现的频率高，对于维持反密码环的稳定性、密码子和反密码子之间的配对很重要反密码子环反密码子臂(anti—codonarm)TψC环TψC臂附加臂（extraarm）其中附加臂通常是可变的(3~5

,75%;13-21较少)

当前6页，总共157页。TψC环附加臂反密码子环DHU环aa接受臂当前7页，总共157页。（2）“L”形三级结构---anti-codonarm位于”L”另一端，与结合在核糖体小亚基上的codonofmRNA配对b、“L”结构域的功能---aaacceptarm位于“L”的一端，使得tRNA所携带的氨酰基靠近核糖体大亚基的肽基转移酶位点以利肽键的形成a、“L”构型的结构力•二级结构中的碱基堆积力和氢键•二级结构中未配对碱基形成的氢键当前8页，总共157页。---TΨCloop&DHUloop位于“L”两臂的交界处，

利于“L”结构的稳定---“L”结构中碱基堆积力大使其拓扑结构趋于稳定

wobblebase位于“L”结构末端堆积力小自由度大常被修饰很少为U和A使碱基配对摇摆当前9页，总共157页。2、tRNA的种类（2）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）（1）起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA:能特异识别mRNA模板上起始密码子的tRNAProk中，携带甲酰甲硫氨酸（fMet）Euk中，携带甲硫氨酸（Met）延伸tRNA：其他tRNA…..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(简并密码)•结构上有能被AA–tRNA合成酶识别的共性当前10页，总共157页。(3)校正tRNA

在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子发生改变而影响蛋白质的合成,校正tRNA通过改变反密码子区来校正基因突变.校正tRNA分为错义突变校正及无义突变校正错义抑制tRNA要和正常的tRNA去竞争，因此成功率50％无义突变校正

也会造成对正常终止密码子的通读，产生比野生型长的蛋白质当前11页，总共157页。3、氨酰基tRNA的合成（1）氨酰基tRNA执行遗传信息解读的功能，通过codon与反密码子反平行配对实现

实验证实—模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是AA[14C]-Cys-tRNACysNi[14C]-Ala-tRNACys当前12页，总共157页。氨酰基与tRNA的3’端A的2’/3’—OH结合★因此有三个位点aabindingsitetRNAbindingsiteATPsiteAA–tRNA+AMP+ppiAARS★反应为AA+tRNA+ATP（2）AA–tRNA合成酶（AARS）★需要三种底物AAtRNAATP当前13页，总共157页。当前14页，总共157页。当前15页，总共157页。当前16页，总共157页。★Prok中AARS有20种，对AA专一,一种AARS可识别一组同工tRNA★Prok和Euk的AARS有一定的差别★可分为两类反应机制的差别：

TypeⅠ类酶

先将氨酰基转移到

tRNA3’端A的2’-OH然后通过转酯反应转移到3’–OH上

TypeⅡ类酶直接将氨酰基转移至3’–OH上当前17页，总共157页。当前18页，总共157页。两类酶与tRNA反应时－－接近模式不同合成酶与tRNA相互束缚的普通模型提出：蛋白沿L型分子的一侧束缚tRNA（tRNA的两端被束缚）1型与tRNA的D-环结合，识别其受体臂的小沟2型在另一侧结合，识别可变环和受体臂的大沟当前19页，总共157页。（3）Paracodon(副密码子)的概念；tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码AARStRNAbindingsiteaabindingsiteParacodonoftRNA装载AminoAcid（R）tRNA中的特定序列与AARS的tRNAbindingsite的特异基团间的分子契合当前20页，总共157页。a、

1988.Schimmel和侯雅明G3:U70

是决定tRNA负载Ala的特异密码信息b、1991.schummanL.

证明；tRNAmetf的paracodon位于anti-codon当前21页，总共157页。c、

paracodon的特征---同一种AARS所识别的一组同功受体具有相同的副密码子---paracodon是为AARS（特定氨基酸）所识别的若干碱基（并非均为一对核苷酸），且位置不固定。---尽管副密码子不是单独与AA发生相互作用，但是副密码子可能与AA的侧链基团有某种相应性。tRNAAla(GGC)tRNAAla(UGC)具有G3：U70

paracodon当前22页，总共157页。d、按paracodon在tRNA上的位置(氨基酸序列)将AARS分为两类typeI包括Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyrparacodon大多位于反密码子臂typeIIparacodon大多位于氨基酸接受臂个别还同时在附加臂上有相应碱基当前23页，总共157页。二、mRNA

单顺反子mRNA（monocistronicmRNA）：只编码一个蛋白质的…..部分Prok所有Euk的mRNA

多顺反子mRNA（polycistronicmRNA）:mRNA分子的组成：•编码区起始AUG到终止密码子•前导序列AUG之前的5’端非编码区（5’UTR）•尾巴终止密码子之后，不翻译的3’端当前24页，总共157页。1、原核生物mRNA的特征

（1）大部分为多顺反子

spacer:各顺反子之间（基因之间）的非编码区长度变化很大因此，多顺反子的mRNA翻译有两种情况：a、spacer较长时，下一个基因的产物合成起始是独立的b、spacer长度较短时,两个顺反子使用相同的核糖体或小亚基(相当正常的S-D序列到起始密码子的距离，有S-D序列的特征）所以-----Prok中多顺反子mRNA中各基因的产物数量不一定相等当前25页，总共157页。Spacer较长时Spacer较短时当前26页，总共157页。(2)其他特征

a、5’端有300个左右NT的leader（A/G－－－－AUG）b、AUG作为起始密码子（GUG、UUG）c、AUG前有S–D序列Shine-Dalgarnosequence：位AUG上游4~13个NT处的富含嘌呤的3~9个NT的共同序列，其一致序列为AGGAGG可与核糖体结合并受其保护与核糖体小亚基内16SrRNA的3’端富含嘧啶的序列3’------UCCUCC-----5’互补，使起始tRNA正确定位于起始密码子

当前27页，总共157页。当前28页，总共157页。(3)Prok.mRNA转录、翻译和降解周期当前29页，总共157页。2、真核生物mRNA的特征（1）一般为单顺反子

（2）5’端的帽子对翻译有增强作用，且5’帽子和3’polyA尾对翻译效率的调节有协同作用

（3）“第一AUG规律”即-----绝大部分以AUG作为起始codon当前30页，总共157页。

（4）起始AUG有如下特点其合适“上下文”为（Kozak等人）

CCACCAUGG-3只有5~10％的情况下………+1+4Kozak规则，即ATG侧翼序列的碱基分布所满足的统计规律(1)+4位的偏好碱基为G，－3位的偏好碱基为A至关准确翻译；

(2)ATG的5’端约15bp范围的侧翼序列内不含碱基T；

(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好碱基；

(4)除-3，-6和-9位，在整个侧翼序列区，C是偏好碱基。当前31页，总共157页。

（5）双功能mRNA如果mRNA上有两个AUG可被利用，若为同框，则合成出两个长短不同的蛋白质；若不同框，则合成出两个序列完全不同的蛋白质。这样一条mRNA可以合成两种蛋白质，因此称为双功能mRNA许多病毒都具有如SV40的衣壳蛋白VP2和VP3当前32页，总共157页。

三、核糖体及rRNA的结构

Euk中大多与内质网膜结合在一起●是翻译进行的场所，含大小亚基。由蛋白质和rRNA组成●Ptein约占细胞的10％，RNA占总RNA80％，

Euk中相对比例小些●细菌中常以多聚核糖体的形式当前33页，总共157页。当前34页，总共157页。1、核糖体的结构

(2)核糖体的装配

（1）ProkE.coli小亚基16SRNA21种proteinsS1-------S21

大亚基23SRNA5SRNA34种proteinsL1----L34Euk小亚基18SRNA33种proteins

大亚基28SRNA5SRNA5.8SRNA49种proteins

a、核糖体蛋白质按一定顺序与rRNA及蛋白质结合b、rRNAs是亚基中的骨架c、蛋白质和rRNA必须形成完整的核糖体结构才能发挥各自的功能当前35页，总共157页。16SrRNA与一组小亚基蛋白质在低温下（0℃）相互作用形成RⅠ颗粒。当温度提升到40℃，RⅠ颗粒改变构象，变为21S的RⅠ*颗粒。RⅠ*颗粒与其他几种蛋白形成30S亚基。自发过程，不需酶催化。当前36页，总共157页。当前37页，总共157页。当前38页，总共157页。当前39页，总共157页。3、核糖体的活性位点30S小亚基头部基底部中间有一豁口50S大亚基三个突起茎中部嵴当前40页，总共157页。

•大小亚基之间形成一个mRNA通道•根据功能将核糖体上的活性部位分为两类♪翻译区域7个活性位点占2/3

♪逐出位点2个位点（多肽的逐出）占1/3(1)mRNA结合位点

a、位于30S亚基的头部b、需要有功能的S1，S1与单链核酸有高度亲和性

可防止mRNA链内碱基对的形成（S1与S18和S21构成一个结构域负责与mRNA的初始结合以及与起始tRNA的结合，另外也是IF3的结合位点）当前41页，总共157页。c、16SrRNA3’端富含嘧啶区与S-D序列的配对是mRNA与小亚基初始结合不可缺少的（2）P位点：肽酰－tRNA位点

a、大部分在小亚基内，小部分在大亚基内小亚基上16SrRNA的3‘末端是P位点的组分大亚基涉及L2、L27、L14、L18、L24、L33等b、能够与起始tRNA（fMet--tRNAf）相结合，且P位点会影响A位点的活性当前42页，总共157页。（3）A位点：氨酰基tRNA位点

a、靠近P位点，主要在大亚基上，16SrRNA是其构成成份之一b、A位点内mRNA表面只对互补的aa—tRNA分子表现出特异性，且A位点结合aa—tRNA要求在P位点上必须有肽酰tRNA存在（4）肽基转移酶活性位点

活性中心在大亚基上，位于P位点和A位点的连接处靠近tRNA的接受臂当前43页，总共157页。

（5）5srRNA位点（可能与tRNA进入有关）

（6）EF—Tu（延伸因子）位点

位于大亚基内，与氨酰基tRNA的结合有关

（7）EF—G转位因子结合位点

大亚基靠近小亚基的界面处

（8）E位点（包括两个：脱酰基tRNA和多肽的逐出位点）•E1为脱酰基tRNA离开核糖体提供出口•E2为多肽离开核糖体提供出口（占核糖体1／3）当前44页，总共157页。PeptidyltransferaseEF-Tusite当前45页，总共157页。E2位点膜fMet--tRNAmetf(Met--tRNAmeti)wayinPsite当前46页，总共157页。第二节遗传密码(Geneticcode）当前47页，总共157页。

一、通用的三联体密码DNA遗传信息mRNA蛋白质遗传密码

1、Codon的特征a、概念：mRNA上连续排列的三个NT序列，编码一个AA信息的遗传单位b、具有四大生物系统（病毒、细菌、动植物）的通用性和保守性（Mt除外）C、一个基因序列中，有不重叠性和无标点性当前48页，总共157页。

二、密码子的简并现象（Degeneracyofcodon）2、简并现象的机理（1）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）1、简并现象的概念：一种AA受两个以上codon编码的遗传现象

同义codon：代表同一种AA的codon

密码子家族（codonfamily）:编码一个AA的所有密码子构成一个密码子家族

★codon的简并可把突变对生物体的影响降到最小当前49页，总共157页。（2）摇摆假说（Wobblehypothesis）

mRNA5’…CGU...CGC...CGA…CGG…AGA…AGG…3’摆动tRNAGCG3’→5’GCU5’UCU5’1961Crick提出又称“变偶假说”内容：codon的前两位碱基和反密码子配对时遵循Watson—Crick原则，而第三位碱基有一定的灵活性

即codon的3rd-Nt与anti-codon的1st-Nt（Nt34）当前50页，总共157页。（3）摇摆碱基的摇摆配对原则摇摆配对原则anti-codon的1st-Ntcodon的3rd-Nt

摇摆碱基－－－anti-codon的1st-Nt

a、密码子的专一性主要由前两个碱基决定b、反密码子的第一个碱基决定一个tRNA所能解读的密码子数目当前51页，总共157页。(4)摇摆碱基摇摆配对的机理b、anti-codon的1st-Nt(摇摆位点)被修饰的频率很高，导致配对范围增大a、由tRNA反密码子环的空间结构所决定

♪摇摆位点34th-Nt处于堆积碱基的末端，所受堆积力较小，有较大的自由度来进行选择配对当前52页，总共157页。当前53页，总共157页。

三、tRNA丰度和密码子的使用频率

☻tRNA的丰度和codon的使用频率是进化过程中形成的基因表达调控机制之一各种生物之间的碱基组成不同，各种codon出现的频率不等因此♪识别同一AA的不同tRNA－－－同工tRNA量不等♪不同生物间同一tRNA的含量不等当前54页，总共157页。1、tRNA丰度与codon的使用频率正相关

2、codon的使用频率与codon与anti-codon间的作用强度有关

a、需要量多的蛋白质，有关密码子的使用频率高，相应的tRNA量多如：核糖体蛋白质RecA蛋白质b、需要量少的蛋白质，有关codon的使用频率低，相应的tRNA的量少即-----同义codon中，其使用频率有一定差异当前55页，总共157页。原因：

c、强配对作用形成的aa—tRNAaa需要较长的时间从核糖体的P位点卸载因此，进化过程中自然选择codon／anti-codon间结合强度适度的codon以保证最佳的protein合成速率a、适中的作用强度有利于翻译的进行b、弱配对作用形成的aa—tRNAaa需要较长的时间进入A位点当前56页，总共157页。当前57页，总共157页。当前58页，总共157页。

四、线粒体密码的特殊性

1、线粒体中具有与通用密码不同的编码信息（1）具体不同UGA是Trp的密码子AGA、AGG不是Arg而是终止密码子内部Met密码子为AUG、AUA。起始密码子为AUN酵母线粒体中，CUA不是Leu而是Thr的密码子（2）线粒体的codon表排列的比较整齐各种AA的密码子以及起始和终止密码子均为2或4或6当前59页，总共157页。ArgIle起始当前60页，总共157页。（3）线粒体中“三中读二”方式可减少tRNA

线粒体中只有22种tRNA（摇摆假说使用通用密码子至少得32种tRNA）

a、识别一个密码子家族的tRNA的anti-codon的摇摆碱基均为UU-------U、A、C、G

b、两个一组的密码子，其相应tRNA的anti-codon的摇摆碱基配对情况分别为：G→C/U（Py）U＊（经过修饰）→G/A（Pu）当前61页，总共157页。第三节肽链的合成当前62页，总共157页。蛋白质合成速度很快Prok.15AAs／S（37◦C）Euk.低些（血红蛋白……..2AA／S）合成方向……..N端→C端一、合成的起始

★指A的第一次进位以前即第一个肽键形成以前的各步反应

★核糖体结合于mRNA→→→起始复合物的形成（包括第一个aa－tRNA）

当前63页，总共157页。1、起始tRNA与起始密码子的识别（1）细菌•tRNAMetf能识别AUG、GUG转甲酰酶•tRNAMetm识别内部的AUG，内部GUG由tRNAVal识别•tRNAMetf＋MetMet---tRNAffMet---tRNAf当前64页，总共157页。（2）Euk中tRNAMetitRNAMetm

•tRNAMetf接受臂的两个碱基为不配对状态

（3）哺乳动物线粒体两种tRNA,负责起始的Met甲酰化起始tRNA识别AUN

（4）tRNAMetf和tRNAMetm结构上存在差异•tRNAMetf.....TψCA，而tRNAMetm

…..TψCG

•反密码子的3’端邻位tRNAMetf…AtRNAMetm…烷基化的A当前65页，总共157页。起始tRNA的结构G-CG烷基化的A当前66页，总共157页。2、起始复合物的生成

（1）起始因子及30S亚基与mRNA的结合

♦Prok.的三种起始因子（initiationfactorIF）参与蛋白质合成起始的可溶性蛋白因子－－辅助起始复合物：核糖体、mRNA、aa--tRNA三元复合物

三种IF分别为：IF1IF2IF3

IF1---------加强IF2、IF3的酶活，防止tRNA结合到小亚基未来A位点的位置当前67页，总共157页。

IF2---------促使fMet---tRNAMETf选择性的结合在30S亚基的P位点上30S---IF3+mRNA30S+IF3+mRNA（30S复合物）

IF3---------促使30S亚基结合于mRNA起始部位；阻止30S亚基与50S亚基的结合，或者说促进70S核糖体的解离a、30S亚基与mRNA的结合

IF3+30S当前68页，总共157页。当前69页，总共157页。☆IF3－－赋予30S亚基与mRNA结合的能力（有选择转译起始点的能力没有与mRNA主动结合的能力）☆SD序列控制起始复合物形成的频率最终控制翻译产物数量

☆IF3使30S亚基不能与50S亚基结合☆30S亚基与mRNA的结合SD与16SrRNA的3’端………☆30S复合物中，起始codon正好位于P位点，且只有

fMet—tRNAMetf才能进入当前70页，总共157页。

(2)起始tRNA的结合IF2+fMet---tRNAfIF2---fMet---tRNAf＋30S---IF3---mRNA30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTPGTP◆IF2与起始tRNA之间作用严格专一使起始tRNA进入30S亚基的P位具有很强的GTP酶活性当前71页，总共157页。（3）70S起始复合物的形成

a、IF3游离30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP与50S亚基的结合导致IF3游离（IF3与50S亚基的竞争）

b、70S起始复合物形成

50S亚基的结合激活IF2的GTP酶活性，水解GTP并解离下来，IF1促进IF2的释放

GTP水解释放的能量改变两者的构象

形成30S---mRNA---fMet---tRNA---50S此时P位A位都处于正确姿态，P位已被起始tRNA占满，A位准备接受第二个AA－tRNA当前72页，总共157页。IF2---fMet---tRNAf结合上来当前73页，总共157页。c、Met的甲酰基的除去…..合成到15～30个AA◎去甲酰基酶（细菌、线粒体）◎氨肽酶去除Met当前74页，总共157页。当前75页，总共157页。3、Euk蛋白质合成的起始（1）机制与Prok.基本相同，差异主要是所涉及的因素本身的差异所导致

a、核糖体较大

b、mRNA是单顺反子

c、其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，从而导致起始时识别信号的差异

d、Met---tRNAMet不甲酰化

e、有较多的起始因子

（2）Euk蛋白质合成的起始因子当前76页，总共157页。当前77页，总共157页。（3）起始机制对AUG的识别涉及：Euk蛋白质合成起始中的重要参与者：＊密码子与反密码子的配对＊起始AUG上下文结构特点的作用起始复合物在识别信号5’帽子处形成后，沿mRNA移动，移到起始密码子时，组装成80S核糖体进行蛋白质的合成Met—tRNAi核糖体AUG上下文特点eIF–2作用eIF-4F当前78页，总共157页。当前79页，总共157页。eIF-2MetMetMeteIF3existence当前80页，总共157页。

二、肽链的延伸

Prok肽链的延伸以氨酰－tRNA进入70S起始复合物的A位为标志（第一个进位过程）延伸因子（EF）：EF－TU热不稳定EF－TS热稳定EF－G依赖GTP的延伸因子，转位因子当前81页，总共157页。EF—Tu--GTP+氨酰基--tRNA三元复合物起始tRNA不能结合，保证了……..1、进位（1）三元复合物生成

EF—Tu+GTP当前82页，总共157页。

（2）三元复合物进入A位

§要求P位点被起始氨酰tRNA或肽酰－tRNA占据§同时，EF-Tu催化GTP水解，释放EF—Tu—GDP（3）Ts循环（Tu—Ts循环）

EF—Ts能够使EF—Tu—GDP转变为EF—Tu—GTP

因为-----EF—Tu—GDP不能有效地结合氨酰基—tRNA循环过程：EF—Tu—GDPEF--TsEF—Tu—EF--TsGTP取代EF—Tu--GTPGTP是氨酰基-tRNA进入A位的先决条件，但不需要GTP的水解，一旦进入A位后GTP就水解，GDP-tRNA被释放当前83页，总共157页。当前84页，总共157页。2、肽键生成（转肽反应）

（1）肽酰转移酶（peptidyltransferase）☆位于核糖体大亚基，催化肽键生成☆涉及若干L蛋白质、23SrRNA、5SrRNA

（2）形成过程：把两个氨酰－tRNA定位于调准的位置将处于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移到A位的氨酰基－tRNA的氨基上形成肽键肽链延伸一个AA当前85页，总共157页。当前86页，总共157页。当前87页，总共157页。需要GTP和延伸因子EF—G移位过程：a、EF—G和GTP结合形成松弛的复合物核糖体中具有GTP酶活性的蛋白催化GTP水解--------A位生成的肽基转移到P位，P位空载的tRNA进入E位（此过程mRNA移动了一个密码子）3、移位（translocation）

⊙肽键生成后，核糖体沿mRNA向前移动一个密码子的距离这个复合物结合到核糖体上，需要GTP的存在当前88页，总共157页。当前89页，总共157页。当前90页，总共157页。当前91页，总共157页。b、下一个氨酰基－tRNA三元复合物进入A位要求EF—G和GDP必须释放,已为抗生素甾酸酶素试验证实.抗生素甾酸酶素（fusidicacid）能使核糖体停在移位后的状态（其稳定了EF－G与GDP核糖体的构象）

c、移位是核糖体固有的性质，但可被EF—G所催化

当前92页，总共157页。Translation当前93页，总共157页。4、两类延伸因子的交替作用使肽键生成和移位有条不紊的进行当前94页，总共157页。当前95页，总共157页。5、Euk肽链的延伸

（1）与Prok相似﹡eEF—1取代EF—Tu和EF—Ts﹡eEF—2取代EF—G﹡真菌中还要求eEF—3的参与维持翻译的准确性（2）eEF—1大多数由α、β、γ、δ四个亚基

eEF--1α－－－－与GTP结合﹡酵母中过量表达可导致翻译忠实性的提高、果蝇中可延长其寿命当前96页，总共157页。﹡衰老过程中，eEF—1α活性下降因此-------衰老过程中可能伴随着翻译忠实性的下降

﹡大量表达还可以提高细胞的生长能力

一些影响细胞生长的因素也可以引起细胞内eEF—1α的大量表达，如：癌基因v—fos的诱导（3）有些资料表明：eEF—2并不是延伸所必须，只起到加速的作用当前97页，总共157页。6、GTP的作用（1）使各种翻译因子与tRNA或核糖体易于以非共价键结合；水解成GDP和Pi的反应是释放结合因子的信号Prok------IF2、EF—Tu、EF—GEuk------eIF—2、eEF—1、eEF—2☆GTP是一种变构因子

（2）GTP水解释放的能量提高核糖体结合氨酰－tRNA和移位的能力

（3）GTP还有使翻译准确的功能（为去除A位不正确的氨酰－tRNA提供能量）当前98页，总共157页。三、多肽链合成的终止当前99页，总共157页。

1、所需条件

（1）终止信号：终止密码子Prok和Euk都是：UAA(ochre)、UAG(amber)、UGA(opal)（2）释放因子：

a、RFProk中，RF1----识别UAA(赭石)和UAG(琥珀)

RF2----识别UAA和UGA(乳石)RF3----刺激RF1和RF2的释放当前100页，总共157页。

Euk中有两种eRF

eRF1-----识别三种终止密码子

eRF3-----刺激eRF1的释放

2、终止机制

（1）Proka、RF作用于A位点（需要P位被肽酰－tRNA所占据）b、实验证实，RF与终止密码子之间发生特异的相互作用。在RF中有3个AA负责识别终止密码子的特异性被称为肽反密码子。RRF-----核糖体循环因子当前101页，总共157页。c、RF的某种作用改变肽基转移酶的肽基转移特性将P位上的肽基转移到水分子上而并不形成新的肽键，导致肽基–tRNA的水解并释放，RF上的保守GGQ参与了这一过程

d、RF3与GTP结合为RF1、RF2的释放提供能量

游离的RF3与GDP结合，在RF1、2使多肽释放后，RF1／2与核糖体的构象改变诱导RF3结合GTP。RF3-GTP与核糖体的亲和力提高，替换RF1、2与核糖体结合。然后核糖体刺激GTP水解，RF3-GDP释放。当前102页，总共157页。e核糖体循环多肽链和释放因子离开多肽链后，为了参与新一轮的多肽合成，tRNA必须离开核糖体核糖体也必须分解为大、小亚基。这几个事件称为核糖体循环。RRF、EF－G和IF3参与了这一过程RRF作为tRNA的模仿者起作用当前103页，总共157页。当前104页，总共157页。当前105页，总共157页。四、核糖体在翻译中的跳跃式读码翻译位移：翻译中读码框发生了位移翻译跳跃：核糖体跳过一大段mRNA后继续翻译

类似于mRNA的剪接，但遗传信息没有被切掉，而是被核糖体忽略掉了。翻译位移和翻译跳跃都发生在mRNA的特殊部位。但其具体机制不清楚。当前106页，总共157页。第四节准确翻译的机制

当前107页，总共157页。一、氨基酸与tRNA间的负载专一性1、氨酰tRNA合成酶（AARS）对氨基酸的特异识别与结合

AARS：AAbindingsite,tRNAbindingsite,ATPsite

（1）AARS对底物的选择作用氨酰－腺甘酸复合物结合在AARS的一个深沟内二者形成大量氢键,靠这些氢键酶与底物进行识别当前108页，总共157页。当前109页，总共157页。

（2）AAbindingsite对结构相似的氨基酸的双筛作用

例:Cys

HS—CH2—CH—COOH

NH2

Ala

H—CH2—CH—COOH

NH2

结构相似错误识别错误负载错误翻译

当前110页，总共157页。IleHCOOH

CH3—CH2—C—CHCH3NH2

ValHCOOH

CH3—C—CH

CH3NH2

Ile-RS体外Ile&Val浓度相等的情况下

200X1X∨Val-tRNAIle错误负载机率

1/200

!当前111页，总共157页。体内

Val:Ile=5:1

但实际测定的错译机率仅为1/3000?

Val-tRNAIle错误负载机率

1/40!!当前112页，总共157页。How?aa’+ATPMis-activationaa’-AMP+tRNAaaAARSaa’-tRNAaaaabindingsite

具有结合位点（B）和水解位点（H）(双筛位点)Mis-loadingAARS当前113页，总共157页。IVBHVal—AMPb、进入水解位点的筛选BHBHBHVIVIIa、进入结合位点的筛选当前114页，总共157页。（2）无相似结构的氨基酸间其特异AARS分子无双筛位点例；aasiteofTyr-RS只能与Tyr发生诱导契合，无双筛位点2、在AARS的介导下tRNA的副密码子(paracodon)对aa的准确负载当前115页，总共157页。二、anti-codon对codon的准确识别摇摆假说anti-codon的碱基修饰三、对第一个Met（AUG）的准确起译

1、Prok.•SD序列（AGGAGG）与16SrRNA3’端富含嘧啶序列的准确识别

（SD与AUG间隔区-------7±2NT富含AT）2、Euk.•eIF4F对5’帽子的准确识别及对CCACCAUGG的扫描当前116页，总共157页。3、IF2（eIF2）和Tu（EF1）酶的专效性

a、Prok.IF2与fMet—tRNAfMet间有严格的专一性b、Prok.EF—Tu识别Met—tRNAmMet

Euk.eIF2与Met—tRNAiMet间………………..Euk.EF1原因在于两种tRNA之间存在明显的结构差异当前117页，总共157页。四、对A位aa—tRNAaa的两次校对（成肽前）

ΦEF—Tu的酶的专效作用的第一次校对

Φ密码子和反密码子结合能力的第二次校对A位上的正确的密码子和反密码子的结合能力比错误的高3000倍Prok.EF—Tu催化GTP水解后，错配的氨酰tRNA将从核糖体中剔除Euk.EF1当前118页，总共157页。第五节蛋白质前体的加工与转运机制当前119页，总共157页。(一)、翻译后加工

a.新生肽链的加工修饰（翻译后加工或修饰）b.翻译后加工有两方面目的（1）切除部分肽段（蛋白酶）（2）在特定氨基酸残基的侧链上添加一些基团（3）插入辅因子，还有些单肽要聚合成多亚基蛋白（1）功能需要（2）折叠成天然构象的需要

当前120页，总共157页。

（1）切除加工1、原核生物的翻译后加工包括去掉N端的甲酰甲硫氨酸和信号肽序列。（2）糖基化原核生物中关于的糖蛋白的报道很少，有关原核生物糖基化的机制及其功能都还不知道。当前121页，总共157页。（3）甲基化

由甲基转移酶催化（4）磷酸化由蛋白激酶／蛋白磷酸化酶催化的蛋白质磷酸化/去磷酸化甲基供体：硫酰苷甲硫氨酸甲基化/去甲基化过程在细菌趋化性的信号转导中起作用在细菌趋化性和氮代谢调空中有瞬间的磷酸化作用。可能还在抗逆信号的传递过程中发挥作用。当前122页，总共157页。2、

真核生物的翻译后加工许多真核生物的新生肽都要经过翻译后加工或修饰，这种加工修饰可以发生正延伸着的肽链中和翻译完成后。当前123页，总共157页。典型的情况包括切除N-端甲硫氨酸、信号肽序列和切除部分肽段将无活性的前体转变成活性形式。一些酶的前体（称为前体酶proenzyme，或酶原zymegen）或无活性的多肽前体（称为前体蛋白，proprotein）只有切除特定的肽段后才能从无活性形式转变成活性形式。（1）切除加工当前124页，总共157页。前胰岛素原的加工81当前125页，总共157页。蛋白质内含子蛋白质内含子，其DNA序列与外显子一起转录和翻译，产生一条多肽链，然后从肽链中切除与内含子对应的AA序列，再把与外显子对应的氨基酸序列连接起来，成为有功能的蛋白质。翻译内含子，mRNA中存在与内含子对应的核苷酸序列，在翻译过程中这一序列被“跳跃”过去，因此产生的多肽链不含有内含子对应的氨基酸序列。当前126页，总共157页。(2)糖基化真核生物中糖基化修饰很普遍（N型和O型）糖基化的作用：糖链与血浆中老蛋白的清除糖链与精卵识别

卵子表面的糖链可被精子的凝集素受体识别糖链与血型的决定。。。当前127页，总共157页。(3)羟基化位于粗糙内质网上的三种氧化酶负责特定脯氨酸和赖氨酸残基的羟化。

脯氨酰-4-羟化酶-Gly-x-pro-脯氨酰-3-羟化酶-Gly-pro-4-Hyp(羟脯氨酸)-赖氨酸羟化酶-Gly-X-lys-

当前128页，总共157页。(4)磷酸化

蛋白磷酸化参与代谢调控和信号转导以及蛋白与蛋白之间的相互作用当前129页，总共157页。(6)甲基化

通过甲基转移酶进行能促进已破坏蛋白的修复或降解(5)亲脂修饰

最常见的亲脂修饰是酰化和异戊二烯化。蛋白质亲脂修饰后可以改变膜结合能力(7)二硫键形成

是蛋白质中维持高级结构的一种作用力当前130页，总共157页。

（二）蛋白质合成后的定向转运

当前131页，总共157页。1.多肽的两种转运机制：（1）翻译转运同步机制分泌蛋白、质膜蛋白、溶酶体蛋白、内质网和高尔基体滞留蛋白等。首先在游离核糖体上合成含信号肽的部分肽段后就结合到内质网上，然后边合成边进入内质网腔，经初步加工和修饰后，部分多肽以芽泡形式被运往高尔基体，再经进一步的加工和修饰后被运往质膜、溶酶体或被分泌到胞外。（2）翻译后转运机制叶绿体蛋白和线粒体蛋白。在细胞质游离核糖体上被完全合成后通过新生肽的信号序列（引导肽Leaderpeptide）直接运往目的地并被加工。当前132页，总共157页。当前133页，总共157页。1、涉及信号肽的翻译转运同步机制

信号肽是GunterBlobel1975年提出的，用以解释多肽向内质网的跨膜转运。含信号肽的多肽进入内质网的过程：当包含信号肽的多肽被合成一部分时，信号肽识别颗粒（signalrecognitionparticle）就识别信号肽并结合到核糖体上，翻译暂时停止，SR