第5章 蛋白质翻译-1

第五章蛋白质翻译

翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是蛋白质合成的模板是模板与氨基酸之间的接合体是蛋白质合成的原料是核糖体mRNAtRNA20种氨基酸5.1

蛋白质合成装备

5.2遗传密码及其性质5.3蛋白质的翻译5.4蛋白质的运转机制5.5中心法则的发展Contents5.1.1.mRNA●

InProkaryote5’-end;300±Ntleadingseq.(A/G-------------AUG)S.Dseq---------------------AUGpoly-cistron7－9NtbetterrichA,U,Shine-Dalgarnoseq.(S.Dseq)GGAGG→Gmut.translationgodown●

InEukaryotemono-cistron5’m7Gppp--------CCACC-----A-3---A1U2G3G4—leadingseq.核糖体小亚基扫描AUG的信号序列

至关准确翻译5.1.2.tRNA●

miniRNA,4s,(70-80Nt)●tRNAphe,77Ntcloverleafform(1964HollyR.)●

5arms&4loops●

Ntmoremodifiedbymethylation（一）tRNA的结构

1、二级结构：三叶草形TψC环附加环反密码子环D环

aa接受臂

2、三级结构：“L”形氢键“L”结构域的功能---aaacceptarm位于“L”的一端，契合于核糖体的肽基转移酶结合位点PA,以利肽键的形成---anti-codonarm位于”L”另一端，与结合在核糖体小亚基上的codonofmRNA配对

APaa’-tRNAaa---“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使碱基配对摇摆---TΨCloop&DHUloop

位于“L”两臂的交界处，利于“L”结构的稳定（二）tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●与mRNA结合部位—反密码子部位3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。3.tRNA对氨基酸的识别-副密码子（Paracodon）(1)tRNA怎样接受特定的氨基酸，氨基酰－tRNA合成酶（AARS）怎样识别tRNA；(2)tRNA中的哪些结构和接受特定氨基酸有关。副密码子（Paracodon）：tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码。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-codonc、paracodon的特征---为同一种AARS所识别的一组同功受体具有相同的副密码子---paracodon是为AARS所识别的若干碱基（并非均为一对核苷酸）---AARS对paracodon的识别与结合是通过氨基酸与碱基之间的连接实现的。tRNAAla(GGC)tRNAAla(UGC)具有G3：U70

paracodond、按氨基酸序列将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1、起始tRNA和延伸tRNA（三）tRNA的种类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet2、同工tRNA代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别。3、校正tRNA基因或密码子发生的突变，tRNA能经过其反密码子上发生某种突变，以“代偿”或校正原有突变所产生的不良后果，这种tRNA称为校正tRNA。校正tRNA分为无义突变校正和错义突变校正。无义突变：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变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。

错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。

GGA（甘氨酸）AGA（精氨酸）无义突变-带有突变反密码子的tRNA可抑制无义突变错义抑制-反密码子发生突变可抑制错义突变

haveGCcontentof60%&Richmethylation

eachcellcontainsfromseveralhundredtoover20,000copiesofrDNAgene

rRNAsynthesizedinnucleolusandwasstimulatedbylowionicstrength&Mg+2Ribosomalgenes(rDNA)aredifferentinseveralwaysfromothernucleargene5.1.3.rRNA核糖体的组成

原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基rRNAs蛋白RNA的特异顺序和功能

细菌

70S50S23S=2904b31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

顺序(AGGAGG)互补

哺乳动物

80S60S28S=4718b49种有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33种和Capm7G结合

Two-dimensionalgelelectrophoresisofribosomeproteinsfromprokaryote(a)E.coil30Ssubunits(b)E.coil50Ssubunits.Kaltschmidt&WittmannPNAS67(1970)f.1-2,pp.1277-78.)21proteins31proteins●

5sRNA与TΨCloopoftRNA部分同源，并可配对●

InProk.3’-endof16srRNArichCCU

conservativeseq.complementarywith5’leadingseq.ofmRNAShine-Dilgarnoseq.ofrich

AGG●

23srRNA---6domains---有的与对抗生素的抗性有关---2660±Ntregionα-Iloop(alphaSarcin)bindingwithcomplexofaa-tRNAaa~(EF)-Tu~GTP(引起核糖体变构！！)G2661

C,aa-tRNAaaintoAsitegodown---G2252,G2253双突变为C,将对转肽酶的活性产生抑制●

InEuk.3’-endof18srRNA与原核生物高度相似,但无与S.D.seq.互补的保守序列在mRNA的AUG上游存在CCACC核糖体scanningseq成为核糖体识别第一个AUG的信号AMEAMECCUGCGGUUGGAUGACCUCCUUAMEAMECCUGCGGAAGGAUGAUUA16SBacterial18srRNAMammalian高度相似5.1蛋白质合成装备5.2遗传密码及其性质5.3蛋白质的翻译5.4蛋白质的运转机制5.5中心法则的发展Contents一、遗传密码——三联子（一）三联子密码定义

mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(tripletcoden)

。mRNA5’GCUAGUACAAAACCU3’（二）三联子密码破译核甘酸序列氨基酸序列遗传密码的破译，即确定代表每种氨基酸的具体密码。蛋白质中的氨基酸序列是由mRNA中的核苷酸序列决定的，所以，要知道它们之间的关系就要弄清核苷酸和氨基酸数目的对应关系。mRNA中只有4种核苷酸，而蛋白质中有20种氨基酸。mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′420(×)mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′42=1620(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′43=6420(√)Crick等人首先证实三联子密码的构想是正确的用吖啶类试剂处理T4噬菌体DNAmRNA5`---GUA

GCC

UAC

GGA

U---3`

插入5`---GUA

GCC

UCA

CGG

AU---3`删除5`---GUA

CCU

ACG

GAU---3`同时进行插入和删除5`---GUA

AGC

CAC

GGA

U---3`一次删除5`---GUA

UAC

GGA

U---3`(+)(-)(+)(-)读码框恢复(-)(-)(-)读码框不变◆以共聚物为模板指导多肽的合成制备大肠杆菌的无细胞合成体系：在含DNA、mRNA、tRNA、核糖体、AA-tRNA合成酶及其他酶类的抽提物中加入DNase，降解体系中的DNA，耗尽mRNA时，体系中的蛋白质合成即停止，当补充外源mRNA或人工合成的各种均聚物或共聚物作为模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分时又能合成新的肽链，新生肽链的氨基酸顺序由外加的模板所决定。因此，分析比较加入的模板和合成的肽链即可推知编码某些氨基酸的密码。

MarshallNirenberg(1961)InvitroPoly(U)poly(Phe)peptidePoly(C)poly(Pro)peptidePoly(A)poly(Lys)peptidePoly(G)poly(Gly)peptideButpoly(UCUCUC…)p