分子生物学-蛋白质的生物合成 课件

ProteinBiosynthesis

蛋白质的生物合成ProteinBiosynthesis

蛋白质的生物合成1概述遗传密码tRNA核糖体蛋白质的生物合成过程一般特征原核生物真核生物蛋白质的运输和翻译后修饰主要内容概述主要内容2二、蛋白质的生物合成过程二、蛋白质的生物合成过程3三种RNA：mRNA、tRNA、rRNA原料：20种aa需要酶及众多蛋白因子、ATP、GTP等蛋白质合成方向：N端→C端mRNA的翻译方向：5ˊ→3ˊ（一）蛋白质合成的一般特征三种RNA：mRNA、tRNA、rRNA（一）蛋白质合成的一4（二）蛋白质生物合成的过程两个前提：氨基酸活化核糖体解离（二）蛋白质生物合成的过程两个前提：氨基酸活化核糖体解离5核糖体解离核糖体解离6氨基酸活化氨基酸+tRNA氨酰-tRNA氨酰-tRNA合成酶ATPAMP＋PPi氨基酸活化氨基酸+tRNA氨酰-tRNA氨酰-tRNA7氨基酸＋ATP—→氨基酰-AMP＋PPi

氨酰-tRNA合成酶第一步：氨基酸＋ATP—→氨基酰-AMP＋PPi氨酰-tRN8第二步：氨基酰-AMP＋tRNA

氨酰-tRNA＋AMP氨酰-tRNA合成酶第二步：氨基酰-AMP＋tRNA9氨酰-tRNA合成酶将氨基酸装载到tRNA上的过程氨酰-tRNA合成酶将氨基酸装载到tRNA上的过程10氨酰-tRNA的表示方法：

Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet氨酰-tRNA的表示方法：11E.coli蛋白质的生物合成过程E.coli蛋白质的生物合成过程12肽链起始(Initiation)肽链延伸(Elongation)肽链终止(Termination)肽链起始(Initiation)13起始密码子多数是AUG，少数是GUG。

SD序列：起始密码子的上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列。SD序列与核糖体16SrRNA3’端的核苷酸序列互补，可促使核糖体与mRNA的结合。肽链的起始1.起始信号：起始密码子多数是AUG，少数是GUG。肽链的起始1.起始信14分子生物学--蛋白质的生物合成课件152.起始tRNA甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf）2.起始tRNA甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf16分子生物学--蛋白质的生物合成课件17（1）tRNAf

Met

带上Met后能甲酰化，是起始tRNA，用于肽链合成的起始。

（2）tRNAmMet带上Met后不能甲酰化，在肽链延伸中起作用。2种可携带Met的tRNA（1）tRNAfMet带上Met后能甲酰化，是起始tRN18ThestructureoffMet-tRNAfDifferenceswithothertRNAsThestructureoffMet-tRNAfDif193.原核生物翻译起始因子IF-1:增加IF-2和IF-3活性IF-2：使Met-tRNAf

Met

与30S亚基结合，需GTPIF-3：与30S亚基结合，使50S不能与30S结合3.原核生物翻译起始因子IF-1:增加IF-2和IF-3活性20inactive70SribosomeSDsequence30Sinitiationcomplexinactive70SribosomeSDsequen2170SinitiationcomplexGDP+Pi70SinitiationcomplexGDP+Pi22肽链的延伸进位成键移位肽链的延伸进位231.进位：一个新的氨酰-tRNA进入核糖体的A位需GTP和两个延伸因子EFTu和EFTs1.进位：一个新的氨酰-tRNA进入核糖体的A位需GTP和两24延长因子EFTu和EFTs催化进位延长因子EFTu和EFTs催化进位25分子生物学--蛋白质的生物合成课件262.成键：肽酰基从P位点转位到A位点，同时形成肽键。由肽酰转移酶催化2.成键：肽酰基从P位点转位到A位点，同时形成肽键。由肽酰转27分子生物学--蛋白质的生物合成课件283.移位核糖体沿mRNA的5ˊ→3ˊ方向移动一个密码子的距离。肽酰tRNA由A位移到P位空载的tRNA进入E位。需GTP和延伸因子G(EFG)3.移位核糖体沿mRNA的5ˊ→3ˊ方向移动一个密码子的距离29进位移位成键进位移位成键30分子生物学--蛋白质的生物合成课件31肽链的终止和释放1.终止信号的识别：有三种蛋白因子RF1识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA。RF3协助肽链释放。肽链的终止和释放1.终止信号的识别：有三种蛋白因子RF1识别32分子生物学--蛋白质的生物合成课件332.肽链释放：释放因子使肽酰转移酶活性转变为水解活性，并释放tRNA，然后核糖体离开。2.肽链释放：释放因子使肽酰转移酶活性转变为水解活性，并释34分子生物学--蛋白质的生物合成课件351.核糖体：更大，80S，可解离成60S和40S。2.起始tRNA：（三）真核生物蛋白质合成的过程二种携带Met的tRNA：起始tRNA:用于肽链内部的tRNAMet。即tRNAiMet，携带Met后，并不甲酰化。1.核糖体：更大，80S，可解离成60S和40S。（三）真363.起始密码子：AUG，上游无SD序列，通常mRNA上最靠近5’端的AUG为起始部位。40S核糖体与mRNA5’端帽子结合，向3’方向移动，搜索AUG密码子，这过程要消耗ATP。3.起始密码子：AUG，上游无SD序列，通常mRNA上最靠近37分子生物学--蛋白质的生物合成课件38命名为eIF-neIF-3：与40S亚基结合，使大小亚基解离；eIF-2：与Met-tRNAiMet及GTP结合；eIF-4：与mRNA的帽子结合。eIF-5：释放起始因子，使核糖体亚基结合4.起始因子命名为eIF-n4.起始因子391.80S核糖体解离40S60S60S62.形成Met-tRNAiMet.eIF-2.GTP三元复合物Met+elF-2GTPMet-tRNAiMetMet-tRNAiMet.eIF-2.GTP40S314C真核生物mRNA翻译的起始1.80S核糖体解离40S60S60S62.形成Met-403.形成40S前起始复合物40S314C+MetMet-tRNAiMet.eIF-2.GTP40S314CMet4.

40S前起始复合物结合mRNAmRNA+40S314CMet3.形成40S前起始复合物40S314C+MetMet-t41复合物对mRNA进行滑动搜索，寻找起始密码子AUG40S314CMet40S314CMetAUG5.生成80S起始复合物eIF-540SMetAUG60S各种elF释放GDP+PiMet复合物对mRNA进行滑动搜索，寻找起始密码子42met40S60SMet40S60SmRNAeIF-3、6、1、4C①②ATPADP+Pi③MetelF-2

-GTP-Met-tRNAiMet搜索AUGMetAUGGDP+Pi各种elF释放elF-5④Met真核生物翻译起始复合物形成过程met40S60SMet40S60SmRNAeIF-3、6、43原核生物和真核生物翻译起始的比较原核：mRNA先与小亚基结合，再有起始tRNA加入真核：起始tRNA先结合小亚基，然后在多种因子参与下结合mRNA原核：依靠小亚基内16SrRNA3’端序列与SD序列互补、结合来定位于mRNA真核：mRNA依靠5’帽子的结合因子结合小亚基，然后以搜索机制寻找起始AUG原核生物和真核生物翻译起始的比较原核：mRNA先与小亚基结合445．延伸因子和终止因子：原核延伸因子生物功能真核延伸因子EF-Tu促进氨酰-tRNA进入A位，分解GTPEF-Ts调节亚基eEF-1EFG促进移位eEF-2真核生物中多肽终止因子称为信号释放因子(signalreleasefactor)写成eRF5．延伸因子和终止因子：原核延伸因子生物功能45分子生物学--蛋白质的生物合成课件46蛋白质合成总结起始密码子Met-tRNAiMet

eIF-n

至少9种GTP,ATP起始密码子，SD序列fMet-tRNAfIF-1,IF-2,IF-3

GTP肽链起始氨酰-tRNA合成酶，ATP氨酰-tRNA合成酶，ATPaa的活化

真核生物所需因子原核生物所需因子过程蛋白质合成总结起始密码子起始密码子，SD序列肽链起始氨酰-t47终止密码子eRFGTP终止密码子

RF-1,RF-2,RF-3GTP肽链的终止和释放eEF-1，GTP肽酰转移酶eEF-2，GTPEF-Tu,EFTs,GTP

肽酰转移酶EF-G，GTP肽链的延长

进位成键位移

蛋白质合成总结真核生物所需因子原核生物所需因子过程终止密码子终止密码子肽链的终止eEF-1，GTPEF-48三、蛋白质的运输

和翻译后修饰三、蛋白质的运输

和翻译后修饰49（一）概述高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网翻译后转运（游离核糖体）共翻译转运(内质网结合的核糖体)胞浆细胞核线粒体、叶绿体过氧化酶体（一）概述高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网翻译后转运共翻50分子生物学--蛋白质的生物合成课件51Whatdetermineproteins’fates?SignalsinproteinsrecognizedbytransportationsystemWhatdetermineproteins’fates52分子生物学--蛋白质的生物合成课件53（二）共翻译转运

(Co-translationaltransport)高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网内质网结合的核糖体（二）共翻译转运高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网内质网结541.蛋白质进入内质网1.蛋白质进入内质网55信号肽（signalsequence）10-4010-15CleavagesiteHydrophobicresidues引导多肽穿过内质网膜进入腔内；一般位于新生肽的N端，某些位于中部；长度为10－40个残基；N端至少有一个带正电荷的残基；中部有疏水性核；羧基端有信号肽酶酶切位点。信号肽（signalsequence）10-4010-1556信号肽的一级结构信号肽的一级结构57分子生物学--蛋白质的生物合成课件58信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网1.蛋白开始合成2.SRP结合信号肽，肽链合成终止3.SRP结合膜上的SRP受体，SRP被释放，蛋白合成重新开始4.信号肽被切割下来5.肽链继续延伸并穿过膜信号肽识别蛋白（signalrecognitionparticle,SRP）

SRP受体（SRPreceptor，也称锚定蛋白

dockingprotein）信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网1.蛋白开始合成2.SRP59信号肽的切除二硫键的形成高级结构的折叠糖基化作用蛋白在内质网的修饰信号肽的切除蛋白在内质网的修饰602.蛋白质从ER到高尔基体及内膜其他区室的转运主要形式：转运小泡高尔基体是细胞内的分拣中心特定的转运信号指导蛋白质转运到其他区室2.蛋白质从ER到高尔基体及内膜其他区室的转运主要形式：转运61分子生物学--蛋白质的生物合成课件62多数由游离核糖体合成翻译后运输（post-translationaltransport）蛋白含有前导序列（leadersequences）与定位有关进入线粒体和叶绿体前先解折叠,进入后重新折叠,需要分子伴侣（三）线粒体、叶绿体蛋白的转运多数由游离核糖体合成（三）线粒体、叶绿体蛋白的转运63蛋白质跨膜前需解折叠，跨膜后重新折叠成熟的构型蛋白质跨膜前需解折叠，跨膜后重新折叠成熟的构型64前导序列(Leadersequences)碱性aa丰富基本上不含酸性aa羟基aa含量较高前导序列(Leadersequences)碱性aa丰富65前导序列介导翻译后的跨膜转运前导序列介导翻译后的跨膜转运66酵母细胞色素C氧化酶IV亚单位的前导序列开头的12个氨基酸足以将多肽链导入线粒体的基质中去。酵母细胞色素C氧化酶IV亚单位的前导序列67Tom(trans-outermembrane，外膜转运受体蛋白)形成受体复合物线粒体蛋白跨膜转运需要受体Tom(trans-outermembran68

Tim(trans-innermembrane，内膜转运受体蛋白)形成受体复合物。Tim(trans-innermembra69当蛋白质通过Tom复合物时，暴露于膜间腔。并不被释放而是直接转运到Tim复合物上。当蛋白质通过Tom复合物时，暴露于膜间腔。并不70RecognitionPassingthroughCleavage（剪切）Recognition71前导序列决定蛋白在细胞器中的定位位于N端，介导蛋白进入基质前导序列基质导向信号(matrix-targetingsignal)：膜导向信号(membrane-targetingsignal)：负责导向膜或膜间质每个信号序列后都有自己的水解部位前导序列决定蛋白在细胞器中的定位位于N端，介导蛋白进入基质前72Leader