生物化学蛋白质生物合成的过程

目录CONTENTS二多肽链合成的起始一氨基酸的活化蛋白质生物合成的过程三多肽链的延长四多肽链合成的终止蛋白质生物合成可分为氨基酸的活化、多肽链合成的起始、延长和终止，蛋白质合成后的加工修饰五个阶段。本次课主要介绍前四个阶段。一、氨基酸的活化

氨基酸在合成多肽链之前，必须先进行活化，然后再与其特异的tRNA结合，并带到mRNA相应的位置上，这个过程靠氨基酰-tRNA合成酶催化，此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA相结合，生成各种氨基酰-tRNA。氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。真核生物中的起始氨基酸为甲硫氨酸，而原核生物中起始氨基酸活化，还要甲酰化，形成甲酰甲硫氨酸tRNA。tRNAiMet：起始者tRNAtRNAeMet：肽链延长中携带Met的tRNAtRNAifMet：起始者tRNA携带N-甲酰甲硫氨酸（fMet）真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet氨基酰-tRNA的合成肽链合成起始阶段延长阶段终止阶段二、多肽链合成的起始（原核生物）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。有多种蛋白质因子参与这一过程，称为起始因子（IF）。IF-3IF-1（一）核蛋白体大小亚基分离首先起始因子IF-3与核糖体30S小亚基结合，这种结合阻止了30S小亚基与50S大亚基的聚合，使核糖体大、小亚基分离。复合物有助于fMet-tRNAffMet与核糖体小亚基的结合。30S小亚基上的16SrRNA3’末端序列可与mRNA启动密码子上游的一段富含嘌呤的序列通过互补配对结合。mRNA上的这段特殊序列称为SD序列。（二）起始因子TF-2和GTP形成复合物IF-3IF-11、mRNA在小亚基定位结合AUG5'3'mRNAmRNA与小亚基的结合依赖于：（1）

SD序列与16SrRNA3’端部分序列的互补（2）rps-1与mRNA上SD序列后的一段序列识别结合IF-2GTP2、fMet-tRNAifmet

结合到小亚基IF-3IF-1AUG5'3'结合于IF-2的GTP水解成GDP和Pi，核糖体大亚基与小亚基重新结合，IF-1、IF-2和IF-3从核糖体上释放出来，起始密码子与fMet-tRNAffMet的反密码子配对的位置恰好为核糖体上的P位。这样形成了fMet-tRNAffMet–mRNA-核糖体大小亚基翻译起始复合物。（三）形成翻译起始复合物核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成。50SIF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-3IF-1AUG5'3'GDP＋PiIF-2mRNA50SIF-1IF-350S50SAUG5'3'mRNAIF-2GTPIF-3IF-1AUG5'3'GDP＋PiIF-2mRNA50S三、多肽链的延长指根据mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延长肽链，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，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位成肽转位需要延长因子（EF）和GTP的参与。延长过程所需蛋白因子称为延长因子(EF)原核生物：EF-T(EF-Tu、EF-Ts)，EF-G真核生物：EF-1、EF-2（一）进位在延伸因子EF-Tu和EF-Ts协助下，GTP水解为GDP，下一个能与A位上的密码子配对的氨基酰-tRNA进入核糖体A位。

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）TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP（二）转肽在转肽酶催化作用下，结合于核糖体P位的fMet-tRNAffMet或已合成的肽酰-tRNA上活化的羧基与相应的tRNA解离，解离下的fMet或肽链转移到A位新结合的氨基酰-tRNA的氨基上，形成肽键，生成新的肽酰-tRNA。此时P位仅剩下无负载的tRNA。肽链合成延长阶段的肽键形成过程转肽（三）移位在延长因子EF-G作用下，由GTP水解提供能量，核糖体沿mRNA5’-3’方向移动3个核苷酸距离，结果使新生成的肽酰-tRNA从A位移到P位，A位则与下一个新的密码子结合，为下一轮肽链延长做好了准备，原来在P位上结合的无负荷tRNA与核糖体脱离。移位fMetAUG5'3'fMetTuGTP进位移位转肽核蛋白体循环从5`AUG开始直至终止密码子核蛋白体从5`→3`方向阅读mRNA遗传密码肽链的合成是从N端到C末端每进行一次核蛋白体循环，肽链延长一个氨基酸四、多肽链合成的终