终止子与翻译延伸因子相互作用

1/1终止子与翻译延伸因子相互作用第一部分终止子的结构和功能 2第二部分翻译延伸因子的类型和作用 3第三部分终止子与延伸因子之间的起始识别 6第四部分解码中心内的相互作用机制 7第五部分延伸终止子-延伸因子复合物的形成 10第六部分释放因子在终止过程中的作用 12第七部分终止子-延伸因子相互作用的调控 15第八部分突变对终止子-延伸因子相互作用的影响 17

第一部分终止子的结构和功能关键词关键要点终止子的结构

1.终止子是由三个连续的核苷酸组成的密码子，通常为UAA、UAG或UGA。

2.终止子不编码氨基酸，而是充当蛋白质翻译过程中的终止信号。

3.终止子位于开放阅读框的末端，标志着翻译过程的结束。

终止子的功能

1.终止子与释放因子相互作用，引发翻译终止过程。

2.释放因子识别终止子并招募核糖体释放因子(RRF)，将ポリリボソ体从mRNA中分离出来。

3.终止子确保翻译过程的准确性和特异性，防止错误的氨基酸插入和非终止翻译。终止子的结构

终止子是信使RNA（mRNA）分子上编码终止密码子的核苷酸序列，通常是UAA、UAG或UGA。这些密码子不编码任何氨基酸，而是指示核糖体停止蛋白质翻译过程。

终止密码子的三个碱基以特定的配对模式排列，形成稳定的发夹结构。此结构有助于终止因子识别和结合终止密码子。

除此之外，终止密码子还具有以下特点：

*U含量高：终止密码子中通常含有大量的Uridines（U），这有助于稳定发夹结构。

*保真性低：终止密码子对碱基配对不严格，即使存在错配，也能被终止因子识别。

*普遍性：终止密码子在所有生物体中都具有相同的序列，这表明它们在蛋白质合成进化中受到高度保守。

终止子的功能

终止密码子的主要功能是终止翻译过程并释放新合成的多肽链。当核糖体遇到终止密码子时，它会触发一系列事件，导致终止子与终止因子的相互作用：

1.终止因子的结合：释放因子，如eRF1和eRF3，与终止密码子结合。这会导致翻译暂停。

2.肽链释放：释放因子水解核糖体上A位氨酰tRNA上的肽键，释放新合成的多肽链。

3.核糖体解离：释放因子与终止密码子的结合会引起构象变化，导致核糖体亚基解离，释放mRNA和tRNA。

终止密码子的结构和功能对于精确和有效的蛋白质翻译至关重要。它的保真性低允许翻译适应某些错配，而它的普遍性确保了所有生物体中蛋白质合成的统一性。第二部分翻译延伸因子的类型和作用翻译延伸因子

翻译延伸因子(EFs)是蛋白质合成过程中的关键因子，它们促进氨酰基tRNA的准确阅读和肽酰基tRNA的延伸。在真核细胞和原核细胞中存在不同的EFs。

真核细胞的翻译延伸因子

*eEF1A(延伸因子1A)：与GTP结合，促进氨酰基tRNA(aa-tRNA)与核糖体40S亚基的结合。

*eEF1Bα和eEF1Bβ(延伸因子1B)：与GTP结合，促进aa-tRNA与核糖体60S亚基的结合。

*eEF2(延伸因子2)：与GTP结合，促进肽酰转移反应，形成新的肽酰基tRNA。

*eEF3(延伸因子3)：促进核糖体的转位，使空的tRNA位点(E位点)暴露出来，为进入新的aa-tRNA做准备。

原核细胞的翻译延伸因子

*EF-Tu(延伸因子Tu)：与GTP结合，促进aa-tRNA与核糖体30S亚基的结合。

*EF-Ts(延伸因子Ts)：促进EF-Tu与GTP的交换，使EF-Tu能够重新结合aa-tRNA。

*EF-G(延伸因子G)：与GTP结合，促进肽酰转移反应和核糖体的转位。

EFs的作用机制

EFs的作用机制涉及几个关键步骤：

1.EF-Tu/eEF1A介导aa-tRNA结合：EF-Tu/eEF1A与GTP结合，与aa-tRNA形成复合物。复合物随后与核糖体小亚基结合，使aa-tRNA进入核糖体。

2.EF-Ts/eEF1B介导aa-tRNA交换：EF-Ts/eEF1B促进GTP依赖的EF-Tu/eEF1A与GDP的交换，使EF-Tu/eEF1A能够重新结合新的aa-tRNA。

3.EF-G/eEF2介导肽酰转移和转位：EF-G/eEF2与GTP结合，促进肽酰转移酶活性，形成新的肽酰基tRNA。EF-G/eEF2还促进核糖体的转位，使下一个tRNA位点暴露出来。

4.eEF3介导核糖体转位：eEF3促进空tRNA位点的暴露，为进入新的aa-tRNA做准备。

EFs的调控

EFs的活性受翻译调节元件和信号通路的影响。例如，真核细胞中eEF2的磷酸化会抑制其活性，从而阻断蛋白质合成。相反，原核细胞中EF-Tu的翻译后修饰可以调节其与tRNA的亲和力，从而影响翻译效率。

EFs在疾病中的作用

EFs在某些疾病中发挥了作用。例如，eEF2的突变与神经退行性疾病有关，如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和阿尔茨海默病。同样，EF-Tu的异常表达或活性与细菌感染和癌症有关。

结论

翻译延伸因子是翻译过程中的关键调控因子，通过促进aa-tRNA结合、肽酰转移和核糖体转位来确保蛋白质合成的准确性和效率。EFs的活性受翻译调节元件和信号通路的影响，并且在某些疾病中发挥了作用。第三部分终止子与延伸因子之间的起始识别终止子与翻译延伸因子之间的起始识别

终止子序列是mRNA分子中的特定核苷酸序列，当核糖体在此处暂停翻译时，它们会触发翻译终止。翻译终止的过程需要翻译延伸因子(RF)的辅助，RF识别终止密码子和核糖体，从而终止肽链的合成。

终止密码子识别

有三个终止密码子：UAA、UAG和UGA。这些密码子不编码任何氨基酸，并且不能与任何tRNA配对。RF直接识别终止密码子，不需要tRNA作为中间体。

RF与核糖体的结合

RF与核糖体的结合是一个多步骤的过程，涉及核糖体的多个组分。RF首先与核糖体的大亚基相互作用，然后与小亚基结合，从而将RF定位在终止密码子处。

RF与终止密码子的相互作用

RF通过其终止识别域(TRD)与终止密码子相互作用。TRD含有两个α-螺旋，它们插入到终止密码子和反密码子环附近。RF还与核糖体tRNA结合位点结合，通过氢键和范德华力稳定相互作用。

终止肽链合成的终止

RF的结合导致核糖体构象变化，终止了肽链合成。RF阻止aminoacyl-tRNA进入核糖体A位点，并促进肽酰转移酶活性的构象变化，将肽链转移到水分子上，从而释放新合成的蛋白质。

释放终止子与核糖体解离

在终止反应完成后，RF从核糖体解离，释放终止子并清除核糖体，使其可以重新启动新的翻译循环。RF的释放需要GTP水解，这提供了动力来断开RF与核糖体之间的联系。

不同的RF因子

在原核生物和真核生物中，RF因子在结构和功能上存在差异。在原核生物中，RF1和RF2分别识别UAA和UAG终止密码子。在真核生物中，RF被称为eRF1、eRF2和eRF3。eRF1识别UAA和UAG，而eRF2和eRF3识别UGA。

翻译终止的调节

翻译终止受多种因素调节，包括终止子序列的序列背景、RF因子的浓度和修饰、核糖体的构象以及翻译后修饰。这些调节机制对于控制基因表达和维持蛋白质合成稳态至关重要。

结论

终止子与翻译延伸因子之间的起始识别是翻译终止过程中的关键步骤。RF识别终止密码子并与核糖体相互作用，触发肽链合成终止和终止子与核糖体的释放。这一过程对于基因表达的调控和维持蛋白质合成稳态至关重要。第四部分解码中心内的相互作用机制关键词关键要点终止子识别

1.终止子识别由终止子释放因子(RF)介导，RF通过与终止子密码子和核糖体蛋白识别。

2.RF区分不同的终止子，并选择性地与UGA和UAA相互作用，而UAG则由两种释放因子结合。

3.RF的结合诱导构象变化，导致脱酰tRNA从核糖体A位点释放，随后核糖体复合物解离。

翻译延伸因子的机制

1.延伸因子(EF)促进氨酰tRNA的结合和核糖体移位。

2.EF-G通过水解GTP提供能量，将tRNA从核糖体的E位点移位到P位点。

3.EF-Tu和EF-Ts调控氨酰tRNA的选择和递送，确保正确翻译。解码中心内的相互作用机制

终止子与翻译延伸因子相互作用主要发生在核糖体的解码中心，这是一个负责读取信使RNA(mRNA)遗传密码并确保正确蛋白质翻译的区域。解码中心包含tRNA、mRNA和一个由多种延伸因子组成的复杂物。终止子与延伸因子之间的相互作用负责识别终止密码子(UAA、UAG、UGA)，从而引发翻译终止。

eRF1与终止密码子的识别

翻译延伸因子eRF1是终止子识别的关键蛋白。它含有两个主要结构域：保守的氨酰酸tRNA合成酶(aaRS)结构域和一个终止密码子识别结构域。aaRS结构域与tRNA的末端CCA尾相互作用，而终止密码子识别结构域与终止密码子相互作用。

当eRF1与终止密码子结合时，它发生构象变化，导致其aaRS结构域与tRNA的末端CCA尾相互作用。这种相互作用通过允许eRF1与tRNA竞争与核糖体的A位结合，来干扰正常肽键形成。

eRF3与eRF1的相互作用

eRF3是另一个参与终止的延伸因子。它与eRF1形成异源二聚体，增强了对终止密码子的识别。eRF3含有两个主要结构域：一个与eRF1相互作用的N端结构域和一个与核糖体40S亚基相互作用的C端结构域。

eRF3的N端结构域与eRF1的终止密码子识别结构域相互作用，稳定eRF1与终止密码子的结合。eRF3的C端结构域与核糖体40S亚基的头部相互作用，有助于阻止核糖体的进一步移动。

eRF3与GTP的水解

eRF3还充当GTP酶激活剂，激活eRF1结合的GTP分子的水解。GTP水解为eRF1的释放和翻译终止提供了能量。GTP水解导致eRF1构象变化，释放tRNA，并促进终止复合物的解离。

其他延伸因子

除了eRF1和eRF3之外，还有其他延伸因子参与翻译终止，包括：

*eRF2：eRF2是一个氨酰基tRNA释放因子，有助于释放终止密码子上tRNA末端的氨基酸。

*ABCE1：ABCE1是一种核糖体释放因子，有助于释放终止复合物和mRNA。

*PELP1：PELP1是一种与eRF3相互作用的蛋白，增强了终止密码子的识别。

相互作用的整体机制

解码中心内的终止子与延伸因子之间的相互作用是翻译终止的一个复杂过程，涉及多个步骤：

1.eRF1与终止密码子结合。

2.eRF3与eRF1结合，增强终止密码子的识别。

3.eRF3激活eRF1结合的GTP分子水解。

4.eRF1释放tRNA，并促进终止复合物的解离。

5.其他延伸因子参与释放终止密码子上tRNA末端的氨基酸、释放终止复合物和mRNA。

这些相互作用共同确保准确的翻译终止，防止蛋白质过延长。第五部分延伸终止子-延伸因子复合物的形成延伸终止子-延伸因子复合物的形成

在翻译终止过程中，延伸终止子（stopcodon）和延伸因子（releasefactors，RFs）之间的相互作用对于终止多肽链延伸至关重要。延伸终止子-延伸因子复合物的形成是一个复杂而精确调节的过程，涉及以下几个关键步骤：

1.延伸终止子识别

终止子是指UAA、UAG或UGA这三个密码子，它们不编码任何氨基酸，而是指示翻译终止。当核糖体扫描到延伸终止子时，它会暂时停止肽酰转移酶(peptidyltransferase)活性。

2.延伸因子结合

存在两种真核延伸因子（eRF1和eRF3）和一种原核延伸因子（RF2），它们可以识别和与延伸终止子结合。在真核生物中，eRF1通过其Trp43与延伸终止子相互作用，而eRF3通过其NGK模体或GTS模体与终止子结合。在原核生物中，RF2通过其16SrRNA结合域与延伸终止子结合。

3.复合物形成

当eRF或RF与延伸终止子结合时，它们会与核糖体的大亚基形成一个稳定的复合物。在真核生物中，eRF1-eRF3异源二聚体与延伸终止子结合后，eRF1会发生构象变化，将其Trp43插入核糖体A位。在原核生物中，RF2结合后会发生类似的构象变化，将其肽酰转移酶中心插入核糖体A位。

4.肽酰转移酶活性终止

延伸终止子-延伸因子复合物的形成导致核糖体的肽酰转移酶活性终止。在真核生物中，eRF1结合后，核糖体的A位和P位均为空，这阻止了肽酰转移酶将肽链转移到水分子上。在原核生物中，RF2在结合后会催化肽链与tRNA的水解，释放新合成的多肽。

5.释放延伸因子和tRNA

一旦多肽链释放，延伸终止子-延伸因子复合物就会解离。在真核生物中，eRF1和eRF3从核糖体中释放出来，并与GTP结合后重新进入可利用的循环池。在原核生物中，RF2在解离之前需要与GTP结合。

6.核糖体解离

延伸终止子-延伸因子复合物的解离允许核糖体的大亚基和小亚基解离。大亚基释放新合成的多肽，而小亚基重新组装成新的起始复合物以启动下一个翻译循环。

延伸终止子-延伸因子复合物的调控

延伸终止子-延伸因子复合物的形成受到多种因素的调控，包括：

*RNA修饰：某些RNA修饰，如甲基化和伪尿苷化，可以调节延伸终止子的识别和eRF或RF的结合。

*核酸结合蛋白：一些核酸结合蛋白，如终止释放因子1(Trf1)和终止释放因子2(Trf2)，可以与eRF或RF相互作用，调节其活性。

*信号转导通路：某些信号转导通路，如丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路，可以影响eRF或RF的表达和活性。

*抗生素：一些抗生素，如大环内酯类抗生素和四环素类抗生素，可以靶向延伸终止子-延伸因子复合物，阻断多肽链释放。

延伸终止子-延伸因子复合物的形成是一个高度保守且基本的过程，对于保证翻译终止的准确性和效率至关重要。通过理解该过程的分子机制，我们可以开发新的治疗方法来靶向翻译终止并治疗各种疾病。第六部分释放因子在终止过程中的作用关键词关键要点【释放因子在终止过程中的作用】：

1.识别终止密码子：释放因子识别mRNA序列中的终止密码子（UAA、UAG或UGA），这表明蛋白质翻译的结束。

2.水解肽酰转移酶活性：释放因子的EF-G结合释放因子后，与核糖体的肽酰转移酶活性位点相互作用，导致肽酰转移酶活性水解。

3.释放新生肽链：肽酰转移酶活性的水解释放了新生肽链，使其从核糖体中游离出来。

【终止因子与延伸因子的相互作用】：

释放因子在终止过程中的作用

终止密码子（UAA、UAG和UGA）的识别是终止子作用的关键步骤。终止子识别后，释放因子（RF）发挥核心作用，介导终止密码子的识别和终止。

释放因子是一种高度保守的蛋白，跨越所有生命领域。它包括两个主要亚基：RF1和RF2或RF3。这两个亚基都含有丰富的精氨酸残基，可以与终止密码子中的尿嘧啶残基形成氢键。

在细菌中，RF1和RF2独立参与终止过程。RF1识别UAA和UAG密码子，而RF2识别UGA密码子。在真核生物中，RF2和RF3作为一个复合物协同工作，识别所有三个终止密码子。

RF1和RF2的相互作用

RF1和RF2在终止过程中相互作用，这是终止子识别的关键组成部分。RF1首次与终止密码子结合，然后募集RF2。

RF2包含一个GTPase域，与GTP结合后构象发生变化，这有助于稳定RF1-终止密码子复合物。GTP水解后，RF2释放，释放因子复合物解离。

RF与核糖体的相互作用

释放因子与核糖体相互作用，以促进终止肽链的释放。RF1和RF2与核糖体上的不同位点相互作用。

RF1与核糖体大亚基的编码区相互作用，而RF2与脱码区相互作用。这些相互作用有助于核糖体构象的变化，导致终止肽链释放。

终止肽链的释放

在释放因子的作用下，转运RNA（tRNA）从核糖体A位解离，释放出未酰化的tRNA。同时，肽酰转移酶中心进行水解反应，将终止密码子中的尿嘧啶残基与新肽链连接。

水解反应产生游离的终止肽链和核糖体复合物。核糖体复合物随后解离，释放出终止肽链。

释放因子在终止中的特异性

释放因子的特异性对于终止过程的准确性至关重要。RF1和RF2通过识别不同的终止密码子来实现特异性。

另外，释放因子还受到其他因素的影响，例如核糖体构象和翻译延伸因子的活性。这些因素合作确保释放因子在正确的时间和地点发挥作用。

终止因子的调节

释放因子的活性受到多种因素的调节，例如其他翻译延伸因子的浓度和翻译抑制剂。

翻译延伸因子eRF1（真核生物特有的RF1同源物）被鉴定为一个靶点，抗生素eRF3抑制其活性，从而阻断终止过程。

此外，真核生物中的释放因子复合物还与其他蛋白质相互作用，这些蛋白质参与调节其活性，从而影响翻译终止的效率和准确性。

总结

释放因子是终止过程中不可或缺的因素，它们识别终止密码子，促进终止肽链的释放。RF1和RF2（或RF3）的相互作用，以及它们与核糖体的相互作用，对于特异性和准确的终止至关重要。释放因子的活性受到多种因素的调节，确保终止过程的精细控制，从而保证蛋白质合成的保真度。第七部分终止子-延伸因子相互作用的调控终止子-延伸因子相互作用的调控

终止子-延伸因子相互作用是翻译终止过程中的关键步骤，受到多种因素调控，包括：

终止子类型的影响：

*UAA和UAG终止子与释放因子eRF1结合，而UGA终止子与eRF1和eRF3结合。

*UGA终止子具有可编程终止作用，可以在某些情况下被解释为编码色氨酸。

释放因子的浓度和翻译速率：

*高浓度的释放因子促进终止。

*当翻译速率较快时，终止效率降低，这可能是由于释放因子与核糖体竞争结合位点所致。

eRF3的功能：

*eRF3与eRF1形成异源二聚体，提高eRF1对UGA终止子的亲和力。

*eRF3还具有增强翻译延伸因子eEF1A和eEF2的释放活性的作用，这有助于终止。

其他影响因素：

*真核起始因子（EIF）：一些EIF，如EIF3，可以抑制终止。

*翻译后修饰：某些翻译后修饰，如核糖体蛋白的磷酸化，可影响终止子-延伸因子相互作用。

*竞争性RNA：竞争性RNA，如反义RNA，可以通过与释放因子结合来抑制终止。

*药物：某些抗生素，如氯霉素，可以通过靶向延伸因子来抑制终止。

调控终止子-延伸因子相互作用的机制

终止子-延伸因子相互作用的调控机制涉及多种分子过程：

*mRNA结构元素：mRNA中的茎环结构和假结可以阻碍释放因子与终止子的结合。

*RNA结合蛋白：RNA结合蛋白可以与mRNA结合，影响释放因子的可及性。

*核糖体构象：核糖体的构象变化，如移码和肽链延伸暂停，可以影响终止子-延伸因子相互作用。

*翻译延伸因子的竞争性结合：延伸因子eEF1A和eEF2可以与释放因子竞争核糖体结合位点。

*释放因子的翻译后修饰：释放因子的翻译后修饰，如eRF1的磷酸化，可以改变其功能。

*真核终止复合物：在真核细胞中，释放因子与其他蛋白质形成终止复合物，这有助于协调终止过程。

终止子-延伸因子相互作用的调控意义

终止子-延伸因子相互作用的调控在蛋白质合成中起着至关重要的作用。它允许细胞选择性地终止翻译，确保产生正确的蛋白质产物。这种调控还参与了以下过程：

*可编程终止密码子的使用，例如UGA作为色氨酸编码子。

*抑制病毒性翻译或有害蛋白质的产生。

*调节细胞分化和发育。第八部分突变对终止子-延伸因子相互作用的影响突变对终止子-延伸因子相互作用的影响

终止子与翻译延伸因子相互作用在终止翻译过程中至关重要。突变可影响终止子的结构和功能，进而破坏该相互作用。

终止子上影响相互作用的突变

*错义突变：导致终止子密码子编码氨基酸，从而阻碍终止因子的识别和结合。

*无义突变：导致早期终止密码子的引入，使终止因子过早结合，导致蛋白质截短。

*插入或缺失突变：改变终止子的读码框或长度，从而阻碍终止因子的结合。

延伸因子上影响相互作用的突变

*eRF1突变：在eRF1的终止子识别域（TRD）或与终止子结合的GTP酶域中引入突变，可降低与其终止子的亲和力。

*eRF3突变：在eRF3的GTP酶激活中心或终止子结合区域中引入突变，可抑制eRF1与终止子的相互作用。

*eRF4突变：在eRF4的N端域或与eRF1相互作用的C端域中引入突变，可影响复合物的形成和功能。

突变对翻译的影响

这些突变可破坏终止子-延伸因子相互作用，导致以下翻译后果：

*读码框移位：错误的终止子识别可导致读码框移位，产生无意义或截断的蛋白质。

*mRNA不稳定：终止子突变可导致mRNA不稳定，缩短其半衰期和翻译效率。

*蛋白质降解：截断或无意义的蛋白质可能具有毒性或不稳定，导致蛋白质降解。

*疾病：终止子-延伸因子相互作用的突变与多种疾病相关，包括癌症、神经疾病和遗传性疾病。

突变分析的意义

研究突变对终止子-延伸因子相互作用的影响对于以下方面至关重要：

*翻译调控的机制阐明：深入了解终止子识别和翻译终止的机制。

*疾病机制的鉴定：揭示终止子-延伸因子突变在疾病发病中的作用。

*靶向治疗策略的开发：识别潜在的治疗靶点，用于终止子-延伸因子相关的疾病。

总之，终止子-延伸因子相互作用的