多肽链合成机理

多肽链合成机理第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期五教学目标1、理解肽链延伸的方向以及mRNA上翻译的方向；2、理解与掌握大肠杆菌中多肽链合成的机理（过程）3、了解真核生物与原核生物多肽链合成的区别；4、了解蛋白质合成的抑制剂；5、了解多肽合成后加工及定向运输；第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期五本节主要内容1、肽链延伸的方向和速度2、mRNA上翻译的方向3、氨基酸的活化4、多肽链合成的过程5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较6、蛋白质合成的抑制剂第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期五3氨基酸的活化(氨酰tRNA的合成)高能酯键只有3’-酯参与转肽反应游离-OH第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期五氨酰tRNA合成酶活性位点氨酰-AMP氨酰tRNA酯键第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期五ATPAminoacidarmAnticodonarmGln-tRNAsynthetaseGln-tRNA合成酶第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期五氨酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA（同功tRNA）两者都具有专一性；20种氨酰tRNA合成酶对氨基酸和与之对应的tRNA专一性称为

“第二遗传密码”活性部位氨基酸——专一性很高，tRNA——专一性较低，氨酰tRNA校正部位（水解活性，第2个活性部位）Ile-氨酰tRNA合成酶：Ile-tRNAIle，错载：Val-tRNAIleVal-tRNAIle+H2O→Val+tRNAIle蛋白质多肽链合成忠实性起重要作用第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4、多肽链合成的过程（大肠杆菌）4.1多肽链合成的起始(initiation)4.2多肽链合成的延伸(elongation)4.3多肽链合成的终止(termination)与释放第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.1多肽链合成的起始4.1.1起始密码子（起始信号）1)起始密码子AUG，GUG（少数）2）SD序列——Shine和Dalgarno（20世纪70年代）

在距AUG上游约10个碱基左右的位置,有一段富含嘌呤碱基的序列,称为SD序列;SD序列能与16SrRNA3`端的嘧啶碱基进行碱基互补性的识别，帮助起始，也是与核糖体结合的位点。第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期五SD序列1010第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.1.2起始氨基酸1)起始氨基酸甲酰甲硫氨酸(fMet,原核),甲硫氨酸(Met,真核)2)携带Met的tRNA①tRNAiMet

:负责起始氨基酸的掺入②tRNAMet:负责Met掺入多肽链内部3)起始氨酰-tRNA:甲硫氨酰-tRNA合成酶met-tRNAiMet(真核)fmet-

tRNAifMet(原核)第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期五met-tRNAiMet、fmet-

tRNAiMet、

met-tRNAMet

形成图示第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期五fmet-

tRNAiMet合成图示met-tRNAiMet甲酰化位点fmet-

tRNAiMet甲酰基第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期五fmet-

tRNAifMet甲酰化的作用①甲酰化后才能与起始因子、30S小亚基结合；②使fMet-

tRNAifMet结合在核糖体P位点③甲酰化可防止起始氨基酸进入延伸中的肽链，④EF-Tu识别未甲基化的Met-tRNAMet

，使Met掺入到多肽链内。第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.1.370S起始复合物的形成起始因子（initiationfactor,IF)IF1、IF2、IF3（原核）IF3:70S核糖体的30S和50S亚基分开；IF1与IF2：促进fmet-

tRNAifMet、mRNA与

30S亚基的结合第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期五1)30S起始复合物的形成IF1、IF3促进下，30S与mRNA起始部位结合；然后与fmet-

tRNAifMet、GTP、IF2结合，形成30S起始复合物：

mRNA-30S-fmet-

tRNAifMetSD序列第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期五2)70S起始复合物的形成30S起始复合物与50S亚基结合→形成70S起始复合物（具有生物学功能），同时GTP水解生成GDP和Pi，IF1、IF2、IF3被释放。fmet-

tRNAifMet占据P位点；第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.2多肽链合成的延伸(elongation)4.2.1肽链的延伸因子(elongationfactor,EF)EF-Tu、EF-Ts、EFG（原核）EF-Tu、EF-Ts：促使氨酰-tRNA进入A位点EFG：促进移位第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期五第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.2.2多肽链延伸的过程1）进位①新的氨酰-tRNA进入A位，②延伸因子EF-Tu、EF-Ts参与此过程③消耗1分子GTPgo2）转肽(transpeptidation)3）移位(translocation)第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期五2)转肽(transpeptidation)①酶:肽酰转移酶(peptidyltransferase);②肽键的形成肽酰基从P位转到A位,

肽酰-tRNA的羧基与氨酰-tRNA的氨基之间形成肽键;③)

嘌呤霉素:在肽酰转移酶作用下,可与肽酰-tRNA结合,形成肽酰嘌呤霉素(易从核糖体上脱落),导致多肽链合成的中断.第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期五转肽图示1第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期五转肽图示2新的肽键第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期五嘌呤霉素抑制蛋白质合成的机理第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期五3)移位(translocation)①延伸因子EFG

（也称移位酶）,消耗

1GTP。②移位核糖体沿mRNA(5’→3’)作相对移动。每次移动1个密码子的距离。空载tRNA从P位点移出，肽酰－tRNA进入P位点，A位点空出，为新的氨酰－tRNA的进位做准备。第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期五移位图示新的肽键第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期五4.3多肽链合成的终止(termination)与释放4.3.1终止信号1）终止密码子:UAA、UGA、UAG2）释放因子(Releasingfactor,RF)RF1:识别UAA、UAG

RF2:识别UAA、UGA

RF3:不识别终止密码子，激活RF1、

RF2的活性。4.3.2终止机制第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期五RF与终止密码子结合,使肽酰转移酶活性转变成酯酶活性.水解P位点上肽酰-tRNA的酯键，然后释放了多肽链和tRNA。第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期五蛋白质合成过程总结1)原料：氨基酸（活化），消耗2个高能磷酸键（2ATP）;2)多肽合成过程分为：起始、延伸（进位、转肽、移位）、终止三个阶段，能量消耗情况：进位（1GTP），移位（1GTP），终止（1GTP），每掺入1个氨基酸（形成1个肽键）共消耗4ATP。3）多肽合成过程中，多种因子参与：氨酰tRNA合成酶，起始因子（IF1、IF2、IF3），延伸因子（EF-Tu、EF-Ts、EFG）,释放因子（RF1、RF2、RF3）等。第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期五练习1、蛋白质多肽链的延伸方向为——；沿信使RNA模板的解读方向为——。2、1分子AA活化，需消耗——个高能磷酸键。3、蛋白质多肽链的合成可分为——、——、——三个阶段。4、在蛋白质多肽链的合成过程中，消耗能量的步骤有——、——。第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期五5、肽键的形成由——催化合成，在移位反应中，需要——的参与，一次移动的距离为——密码子的。6、哪些机制可保证翻译的准确性？7、大肠杆菌细胞中，多肽链是如何合成的？第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期五5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较1）核糖体更大：真核细胞为80S2）起始tRNA：真核细胞为met-tRNAmet3）起始密码子：AUG，mRNA的5′端,无SD序列,但其5′-帽子与起始因子的识别有关。mRNA为单顺反子，每种mRNA只转译出1种多肽。4）80S起始复合物：9种起始因子

eIF-1、eIF-2、eIF-3、eIF-4A、eIF-4B、IF-4C、eIF-4D、eIF–4E、eIF-5第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期五5）肽链延伸因子与终止因子真核生物细胞的延伸因子为EF1α和EF1

βγ

终止因子只有1种，eRF，可识别3种终止密码6）翻译与转录不偶联原核细胞翻译与转录可同时进行7）合成速度真核细胞:慢3个肽链/核糖体/秒；原核细胞:快10-15个肽链/核糖体/秒第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期五6蛋白质合成的抑制剂抗菌素:氯霉素、四环素、链霉素，与70S亚基结合，抑制原核细胞的翻译,但对真核细胞不起作用。亚胺环己酮:只作用真核生物的80S核糖体。白喉霉素与EF2，抑制肽链的移位作用。第三十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期五第3节多肽链合成后的加工与定向运输1、一级结构的加工修饰1)N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除2)氨基酸的修饰：糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。3)

二硫键的形成：专一性氧化酶4)

肽段的切除第三十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期五2、高级结构的形成：

1）构象的形成

在分子伴侣、折叠酶等蛋白质因子协助下，形成特定的空间构象。

2）亚基的聚合3）辅基的连接第三十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期五3、靶向输送蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水性的肽段，称为信