分子生物学4-2现代分子生物学的研究方法与技术

第四章翻译——从mRNA到蛋白质4.1遗传密码和遗传信息的翻译系统4.2蛋白质合成的过程4.3蛋白质合成的干扰和抑制4.4蛋白质的运转机制Chapter4:Translation4.2蛋白质合成的过程

4.2.1氨基酸的活化转运4.2.2核蛋白体循环

4.2.3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同4.2.4翻译后加工

4.2.1氨基酸的活化转运氨基酸的活化:氨基酰tRNA合成酶来催化的。

活化：

aa+ATP+E*氨基酰-AMP-E+PPi

转移：氨基酰-AMP-E+tRNAaa-tRNA+AMP+E氨基酸的活化必需组分：20种氨基酸20种氨酰-tRNA合成酶20种或更多的tRNAATP，Mg2+4.2.2核蛋白体循环

以原核生物中蛋白质合成为例，将核蛋白体循环人为地分为起始、肽链延长和终止三个阶段。

4.2.2.1肽链的起始

4.2.2.2肽链的延长4.2.2.3肽链的终止4.2.2.1肽链的起始

肽链的起始必需组分：mRNAN-甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAfMet)mRNA上的起始密码子(AUG)30S核糖体小亚基50S核糖体大亚基GTP，Mg2+起始因子(IF-1,IF-2,IF-3)

起始因子(initiationfactor,IF)参与蛋白质起始复合物的形成。IF-1：促进IF-2和IF-3的活化。IF-2：促进fmet-tRNAfmet与30S小亚基结合的作用，并有依赖核糖体的GTP酶活。IF-3：使30S亚基释放，辅助mRNA与小亚基结合，并阻止大小亚基重新聚合。起始复合物的形成：

(1)IF-3和核糖体30SrRNA结合使16SRNA和mRNA的SD序列结合a.使30S保持游离b.形成起始复合体I(2)IF-2+GTP+氨酰甲硫氨酸中间复合体。(3)IF-1置换出IF-3,50S亚基可和30S亚基结合。(4)50S+30S复合体III，释放IF-1,IF-2。Initiationprokaryotes4.2.2.2肽链的延长

肽链的延长必需组分：功能核糖体（起始复合物）AA-tRNA延长因子(elongationfactor,EF)GTP，Mg2+

肽基转移酶延长因子(elongationfactor,IF)

EF-Tu：与氨酰-tRNA及GTP结合形成EF-Tu.GTP.AA-tRNA，将氨酰tRNA转入A位，但它不能识别fmet-tRNA。

EF-Ts：在GTP供能时，使EF-Tu.GDP转变为EF-Tu.GTP.

EF-G：依赖于核糖体的GTPase，使GTP水解，并有移位酶作用。肽链的延长具体过程包括：

进位转肽脱落移位以后肽链上每增加一个氨基酸残基，就按：①进位（新的氨基酸tRNA进入“A位”）②转肽（形成新的肽键）③脱落（转肽后“P位”上的tRNA脱落）④移位（核蛋白体挪动的同时，原处于“A位”带有肽链的tRNA随之转到“P位”）

4.2.2.3肽链的终止

肽链的终止必需组分：ATPmRNA上的终止密码子释放因子(RF-1,RF-2,RF-3)终止因子(terminationfactor,TF)又称为释放因子(releasefactor,RF)

功能是识别mRNA上的终止密码子,终止肽链的合成并释放出肽链。

RF-1:识别密码子UAA及UAG

RF-2:UAA及UGA

RF-3:结合GTP,并促进RF-1及RF-2与核糖体的结合。

参与原核生物蛋白质合成的一些因子

作用阶段因子作用

起动

IF１使带氨基酰的tRNA与小亚基结合

IF2同上，并具有GTP酶活性

IF3促进小亚基与mRNA特异结合，在终止阶段促使已脱落的核蛋白体解离为亚基

延伸FTu、EFTs促进氨基酰tRNA进入核蛋白体的“受体”具有GTP酶的活性

EFG

终止

RF

识别终止信号，使大亚基团转肽酶将“给位”上已合成的多肽链水解释放具有GTP酶的活性，使转肽后，失去肽链(或蛋氨酰)的tRNA，从“给位”上脱落，并促进移位4.2.3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同

4.2.3.1

mRNA

4.2.3.2核蛋白体4.2.3.3tRNA4.2.3.4合成过程4.2.3.2核蛋白体真核生物的核蛋白体（80S）大于原核生物。小亚基为40S含有一种rRNA(18SrRNA)；大亚基为60S，含有3种rRNA（28SrRNA、5.5SrRNA和5SrRNA），所含的核蛋白体蛋白质亦多于原核生物。原核生物小亚基16SrRNA的3′末端有一富含嘧啶的区段，可与其mRNA启动部位富含嘌呤的SD区互补结合。在真核生物相应的rRNA（18SrRNA）中，无此互补区。

4.2.3.3tRNA真核生物起着启动作用的氨基酸tRNA为不需要甲酰化的Met－tRNAMet。原核生物中为fMet-tRNAfMet，系Met－tRNAfMet经蛋氨酰tRNA转甲酰基酸催化后的产物。4.2.3.4合成过程启动真核生物的启动因子（eIF）有9-10种，真核生物核蛋白小亚基先与Met－tRNAMet结合，再与mRNA结合，此时需要一分子ATP。肽链延长真核生物中催化氨基酸tRNA进入受体的延长因子只有一种（EFT1）。催化肽酰tRNA移位的因子称为EFT2，可为白喉毒素所抑制。终止真核生物只需一种终止因子（RF），此终止因子可识别3种终止密码子，并需要三磷酸鸟苷。原核生物的终止因子有3种。哺乳动物类等真核生物线粒体中，存在着自DNA到RNA及各种有关因子的蛋白合成体系，以合成线粒体的某些多肽。该体系类似原核生物蛋白合成体系。4.2.4翻译后加工

4.2.4.1

高级结构的修饰

4.2.4.2一级产物的修饰4.2.4.3蛋白质合成的靶向输送

4.2.4.1

高级结构的修饰

折叠：蛋白立体构象的生成需要折叠，有分子伴侣，二硫键异构酶及肽链顺反异构酶等参与。

亚基聚合：具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非共价键聚合，形成寡聚体，各亚基虽自有独立功能，但又必须相依存，才得以发挥作用。

辅基连接：蛋白质分为纯蛋白及结合蛋白两大类，糖蛋白、脂蛋白及各种带有辅酶的酶，都是常见的重要结合蛋白质。

4.2.4.2

一级产物的修饰

去除N-甲酰基或N-蛋氨酸天然蛋白质大多数不以蛋氨酸为N端第一位氨基酸。细胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以除去N-甲酰基，N-末端蛋氨酸或N-末端的一段肽。个别氨基酸的修饰磷酸化（核糖体蛋白质）、糖基化（糖蛋白）、甲基化（组蛋白及肌肉蛋白质）、羟基化（胶原蛋白）和羧基化。水解修饰无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要去掉一部分肽链。

4.2.4.3蛋白质合成的靶向输送靶向输送：蛋白质合成后，定向地到达其执行功能的目标地点。分泌性蛋白的合成过程实际是和其他蛋白质基本一样的。但其mRNA往往要有一段疏水氨基酸较多的肽编码，这段肽称为信号肽，其作用是把合成的蛋白质转移到内质网，剪切下信号肽，然后把合成的蛋白质送出胞外。

4.3蛋白质合成的干扰和抑制

4.3.1抗生素4.3.2干扰蛋白质生物合成的生物活性物质

4.3.1抗生素4.3.1.1

四环素

4.3.1.2氯霉素4