分子生物学 第5章学习资料

第五章

蛋白质翻译

5.1.基本概念5.2.基本元件5.3.GeneticCode5.4.peptidesynthesize5.5.保证peptide准确翻译的机制5.6.ξ=10-4

的错译原因5.7.

中心法则的发展5.1.基本概念●thesecondstepofgeneexpression●Multiple&complexassessment●

tRNAasaadapterforcodon&aminoacid●

tRNAloadingaabyaa-tRNAaa

synthetase

(AARS氨基酰tRNA合成酶)¶codon(副密码子)●

tRNArecognitioncodonbyanti-codon(反密码子)●

codon;universaltriplexcodon

twoofthreereadingcodonparacodon

codonincodon●

codondegeneracy;wobblehypothesis

isoacceptor(同功受体)●

codonusage(codonbias密码子的偏爱性)●mechanismofexactlytranslationinitiation,loading,elongation,proofreading5.2.基本元件5.1.1.tRNA●

miniRNA,4s,(70-80Nt)●tRNA

phe,77Ntcloverleafform(1964HollyR.)●5arms&4loops●

Ntmoremodifiedbymethylation---aaacceptarm;

loadingaaat3’end---DHUloop;二氢尿嘧啶contactwithAARS---anti-codonloop;

34thiswobblebase---TΨCloop;

contactwith5srRNA稳定蛋白质翻译装置---extraloop;classificationmarker?34

Itype;3-5Nt3/4tRNAIItype;13-21Nt

FunctionoftRNA(a)ThetRNAcanbechargedwithleucine.(b)ThechargedtRNAcandonateitsaatoproteinHeldetal.,JournalofBiologicalChemistry231:244&252,1958.●

Paracodon

副密码子---由若干Nt组成，存在于tRNA不定位置上---与AARS侧链基团的分子发生特异的“契合”---成为tRNA准确负载氨基酸的机制之一

tRNA的”L”三维结构“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

haveGCcontentof60%&Richmethylation

eachcellcontainsfromseveralhundredtoover20,000copiesofrDNAgene

rRNAsynthesizedinnucleolusandwasstimulatedbylowionicstrength&Mg+2Ribosomalgenes(rDNA)aredifferentinseveralwaysfromothernucleargene5.2.2.rRNA●Prokaryote23s,16s,5s/Eukaryote28s-5.8s,18s,5s●

Richmethylation(m2U,m3A,m3U,m26A(二甲基)…)Two-dimensionalgelelectrophoresisofproteins(a)E.coil30Ssubunits(b)E.coil50Ssubunits.Kaltschmidt&WittmannPNAS67(1970)f.1-2,pp.1277-78.)21proteins31proteins●

5sRNA与TΨCloopoftRNA部分同源，配对●

InProk.3’-endof16srRNArichCCUconservativeseq.complementarywith5’leadingseq.ofmRNAShine-Dilgarnoseq.ofrichAGG●

23srRNA---6domains---有的与对抗生素的抗性有关---2660±Ntregionα-Iloop(alphaSarcin，α次黄嘌呤茎环结构)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5.2.3.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的信号序列准确翻译至关重要发生突变后翻译效率明显下降ButmRNAofchloroplastshowssimilaritiestoprokaryotetype1;S-Dseq.withgreatersecondarystructureinL.S.type2;richAUwithlittlesecondarystructureinL.S.polycistron5.3.GeneticCode5.3.1.

Universaltripletcodoncodon的特征●

codon是mRNA

上连续排列的三个核苷酸序列，并编码一个氨基酸信息的遗传单位●

codon具有通用性与保守性（除mt）●

在一个基因序列中codon具有不重叠性和无标点性密码子的破译

1954年Gamov

从数学上分析，3个碱基决定一个氨基酸分子中核酸序列蛋白质中氨基酸的排列顺序?1961年crick发现

T噬菌体多顺反子中A，B两个顺反子分别缺失或插入一个核苷酸4种突变体中，只有一个缺失突变和一个插入突变重组后才能恢复感染活性相近位缺失或插入3个核苷酸的突变体表现正常功能相近位缺失或插入4个核苷酸的突变体表现严重缺陷这些试验结果表明：三联体密码，非重叠的，连续的MarshallNirenberg(1961)无细胞蛋白质合成系统（包含蛋白质合成所需要的各种成分，内源RNA自发降解，补充外源RNA）WhynotAUG?HighconcentrationofMg+2InvitroPoly(U)poly(Phe)peptidePoly(C)poly(Pro)peptidePoly(A)poly(Lys)peptidePoly(G)poly(Gly)peptidepoly(UCUCUC…)poly(Ser-Leu-Ser-Leu…)

UCU/CUCSer/Leu?密码子的破译(1968.nobelprize)M.Nirenberg&P.Leder(1964.Science145;1399)Invitro特定碱基序列的多核苷酸分子的合成tRNAaaRibosomeNitrocellulosefilter

UCU(trinucleotides)Ser-C14,Leu,Lys,Arg,…Ser,Leu-C14,Lys,Arg,…Ser,Leu,Lys-C14,Arg,………Ser-C14….

Leu-C14….

Lys-C14….

Gly-C14….

Stopcodon

的证实61个codons被破译，(仅剩UAA,UAG,UGA？)Brenner(1961)获得；T4phage头部蛋白基因的琥珀突变（amber）

证明；突变体头部蛋白较野生型的变短推测；头部蛋白基因发生了终止突变，使蛋白质合成中断Garen(1965)

获得；E.coli

碱性磷酸酯酶基因（phoA）Amber突变株的大量回复突变株分析；回复突变株中对应“回复”的氨基酸Stopcodon

的证实发生终止突变的原氨基酸

Trp(UGG)Ser:UCG,UCC,UCA,UCU,AGU,AGCLeu:UUG,UUA,CUU,CUC,CUA,CUGTyr:UAU,UACLys

:AAG,AAAGln:CAG,CAAGlu:GAG,GAA证明：终止突变密码为

UAG(amber琥珀突变)UAA(ocher赭色突变)UGA(opal蛋白石突变)aaandcodoninbackmutantUAGUAGUAGUAGUAGUAG

Geneticcodon5.3.2.Degeneracyofcodon(密码子的简并现象)a)简并现象的概念；---一种氨基酸受2个以上codon编码的遗传现象---编码一种aa的4个codon间,仅3rd

Nt

不同,

称为codonfamily例；Ser(6codons)1codonfamily&2extracodonsb)简并现象的机理；●

Isoacceptor;

负载同一氨基酸，但识别不同密码子的不同tRNA●

Wobblehypothesis;

反密码子:密码子

1th(Nt34):3rd-NtmRNA5’---CGU---CGC---CGA---CGG---AGA---AGG---3’GCGGCUUCU3’5’3’5’3’5’AAAwobbletRNA3isoacceptors

1codonfamily2extracodons在一定范围内的可选择配对现象

简并现象的机理；●

Isoacceptor;

负载同一氨基酸，但识别不同密码子的不同tRNA负载同一氨基酸，识别相同密码子的不同tRNA？！tRNAmeti

&

tRNAmete

;tRNAmetf

&

tRNAmetm

存在明显的结构差异5‘5‘3‘3‘NobasepairingG-CrichG-Crich

tRNAmetf

tRNAmetmMMGeneticcodon

GUG（val）的第一Nt会以较低频率与tRNAmetf

反密码子(CAU)发生“摇摆”配对，而作为起始密码.(E.coli

GUG

/AUG=1/30)

mRNA(1GUG)（val）作为起始密码.与tRNAfmet的反密码子(CA3U)配对，不是真正意义上的”摇摆”.由于tRNAmet

f中反密码子下游第一个Nt(37)为未修饰的A，而其他tRNA第37个Nt几乎为较大的烷化修饰的Nt

例如tRNAmet

m第37个Nt为t6A

(N6-苏氨酸羰酸腺苷)tRNAmetf

&

tRNAmetm存在明显的结构差异5‘5‘3‘3‘NobasepairingG-CrichG-Crich

tRNAmetf

tRNAmetmMMN6-苏氨酸羰酸腺苷意味着反密码子边序碱基修饰对限制错读的机制

mRNA1GUGAUG

tRNAmetfCA3UA（37）

CA3UA（37）

AUG

tRNAmetm

CAUt6A（37）37位修饰以后，

36位的U只能和A配对●

Wobblebase的摇摆配对原则13

CGUCGCGCG碱基摇摆配对的方式CGUAUGThio-UGThio-UACIAIUIss●

Wobblebase摇摆配对的机理---tRNA的拓扑空间结构34th摇摆位点位于拓扑结构的末端，碱基堆积力小，选择性配对的自由度大---34th摇摆位点被修饰的频率高导致配对原则的改变---34th几乎无A---线粒体中

U34=N(any)whenU34

U*=A/Gonly尤以A34

I

I=A/I=C/I=U5.3.3.Anti-codon及其两侧碱基修饰对密码子解读的生物学意义Xo5U(5-羟基尿苷)Cmnm5U(5-羧甲基氨甲基尿苷)mCm5U(5-甲氧基羰甲基尿苷)Xm5s2U(5-甲基-2硫代尿苷)K2C(2-赖氨酸胞苷)Com5U(5(2)-羟羧甲基尿苷)I(Inosine次黄嘌呤)m7G(7-甲基尿苷)m5C(5-甲基胞苷)m6A(6-甲基腺苷)s2C(2-硫代胞苷)ψ(假尿苷)t6A(N6-苏氨酸羰酸腺苷)Q(Queuosine辫苷)a)Methylated

Ntatanti-codonandflankedb)被修饰的Nt34的配对能力Nt1ofanti-codon

Nt3ofcodonU(mt,ct)A,U,C,GCmO5U(5(2)-羟羧甲基尿苷)A,G,UCmnm5U(5-羧甲基氨甲基尿苷)A,GmCm5U(5-甲氧基羰甲基尿苷)A,GUm(2’-O-甲基尿苷)A,GXm5S2U(5-甲基-2硫代尿苷)AQ(Queuosine)U,CI(Inosine）

U,C,Ac)tRNA中anti-codon碱基修饰的意义●

限制对密码识读的随意性，以保证遗传的稳定U

A/G

Cm5S2U

A(only)在特定表达细胞中S2U

A●

提高摇摆能力，防止突变效应，以保证遗传的稳定A

UAI

A/C/UU

A/GUCmO5U

A/G/U●修饰的碱基保证正确的读码框架,限制+1读码，以保证遗传的稳定E.coliSalmonella但在trmD3突变体中(不能修饰tRNAG37)tRNAproU34G35G36

m1G37可识读CCA/CCGtRNApro则只能以+1读码方式，U34G35G36G37

识读CCCtRNAproU34G35G36G37

U34G35G36m1G37

anti-codon两侧的碱基亦被称为扩展的反密码子tRNAmetmCA3Ut6A=AUGonly（防止肽链翻译的错误!）

tRNAmetf

CA3UA=GUGorAUG5.3.4.tRNAabundance&codonusage(codonbias)中度重复基因tRNA的拷贝数与codon使用频率的对应---识别同一氨基酸的不同tRNA(isoacceptor)量不等---不同生物间同一isoacceptor的量不等tRNAabundance;codonusage(codonbias)是进化中形成的基因表达调控机制之一生物GC%不等各种codon的频率不等进化过程CodonusageObservedforE.coliRibosomeProtein1209codonsCodonusageinthegenesofAnimals2244codonsa)tRNAabundance~正相关~

codonusageb)需要量多的蛋白质（除mRNA转录速率高外）需要量少的蛋白质（除mRNA转录速率低外）有关codonusage高相应tRNA量多有关codonusage低相应tRNA量少进化中形成的蛋白质翻译调控机制（modulator）需较长时间以求结合稳定intoAsiteofribosome融解温度高需较长时间OutPsiteofribosomeG

C

强氢键配对aa-tRNAaaG…U

弱氢键配对aa-tRNAaa

codon

与anti-codon间的作用强度

codonusage自然选择codon/anti-codon

间适度结合强度的codonusage以保证最佳的蛋白质合成速率theseq.ofcodoninusage12--312---3ingeneralUUGAACGGUCCA23/1209>10/120913/1209>3/1209Phe(UUC)>(UUU)Tyr(UAC)>(UAU)Anti-codonAAG1AUG1Inprok.Gly(GGG)usage=0Pro(CCC)usage=0共性:codon/anti-codon

间适度结合强度个性:

G/C含量不同,tRNA丰度各异5.3.5.twoofthreecodon-readinginmitochondriala)线粒体中具有与通用密码不同的编码信息●

线粒体codon较为整齐（均为2/4/6）2codon;F,I,Y,H,Q,N,E,k,D,W,M,C4codon;V,P,T,A,R,G,(family)&stopcodon6codon;L,S(2isoacceptorseach)●

Inmt22tRNAonly(32tRNAinuniversalcode)

线粒体“三中读二”方式可减少tRNAChangesoccurinthemitochondrialgeneticcode●

Codon-readingForcodonfamily;twoofthreereadingcodonUCU-----UCA-----UCG-----UCCanti-codon

UAGUC

Sercodon

N34(U)A/U/C/G

仅起将codon隔开的作用CodonsComparingbetweeninusualandinmtIlestopstopArgTrpMetAGACGAGGGUGCCGCCUUUUUUUU●

Codon-readingFor2codontype;

Nt34wobblebaseG

C/UCodonsComparingbetweeninusualandinmtIlestopstopArgTrpMetGAAGAUGUCGUUGUGGUAGCAGCU●

Codon-readingFor2codontype;

Nt34wobblebase*

U

G/A

CodonsComparingbetweeninusualandinmtIlestopstopArgTrpMet★UAA★UAU★UUG★UUU★UUC★UCA●

Codon-readinginmt

(Nt34U/U*/G)Forcodonfamily;twoofthreereadingUC

Sercodon,N34(U)

仅起将codon隔开的作用For2codontype;

Nt34wobblebaseU*

G/A

G

C/UcodonUCU-----UCA-----UCG-----UCCanti-codon

UAG5.3.6.codonincodonorgeneralgeneticcodon(GGC广义密码子)生物体除具有标准的通用密码保证蛋白质的准确翻译外同时存在GGC一种GGC

编码几种氨基酸蛋白质性质不变转录的模糊性（非转录错误）生物的适应性a)

codon对氨基酸性质的决定2edNtofcodon

对氨基酸性质和蛋白质空间结构的决定度较大NUN

非极性疏水性氨基酸

α-helix&β-sheet的形成者位于蛋白质分子内部

NAN

极性亲水性氨基酸,

位于蛋白质分子外部N（G/C）N

编码的氨基酸极性居中Codonincodon(依2edNtofcodon预测氨基酸的性质)GGN疏UGU/C疏GGNMW75kdCUNUUU/CGCN小AUA/CAUA/CUCNGUNGUNCCNGCUCUNGUNUUU/CAUGCANUGU/GUGGUGU/CAUGCAU/CCUNACN中UAG/C中AUA/C中N1N2N3N1N2N3N1N2N3不同方法测定aa的亲水性和分子量结果

(1)(2)

F.J.R.Taylor1989Bio-Systems22.p177-187UCN中GCN中GAU/C中UGGGGNAAU/CUAU/CACNGAA/GCAA/GUCNCAA/GAAA/GCCNAAA/GAAU/CCGNAUGGAA/GAAU/CCAU/CCAU/GCAA/GUUU/CGAU/C亲GAA/GCGNCGNGAU/C亲UAU/CAAA/GUGG大204kd2edNt=U(hydrophobicaa)A

(hydrophilicaa)G/C(neutralaa)b)

Ntofcodon

对蛋白质功能的决定●

1th&3rd

Nt的摇摆对蛋白质的结构与功能影响不大●

2edNt不能摇摆2edNtofcodon对氨基酸的编码特征即为GGCorcodonincodonc)

生物学意义依据codonincodon

（2edNtofcodon）蛋白质性质预测蛋白质定点诱变蛋白质改造判断蛋白质的性质（蛋白质工程）保证遗传的稳定5.4.peptidesynthesizeProteinsynthesisoccursinthreesub-cellularcompartmentseachcontaindifferentmachineryinplantMorethan20,000proteins50-10030-405.4.1.directionofpeptideelongationN’

C’

R1OHR2

R3H

O

H

ON—C—C—N—C—C

+

N—C—CH

OH

H

OHHHHHCNHHCHHSCH3COPOH3ACCA-O2ACCAPO3-OH2Met+tRNAmetf

OH2’OH3’转酯

aa

formylationHCNHHCHSCH3COHHCOinProk.

f

Met—tRNA

metf

&

Met--tRNA

metm5.4.2.Aminoacyl—tRNAaainEuk.Met—tRNA

metI

&

Met--tRNA

mete

AARSAminoacyl

tRNA

synthetaseR非特异结合位点

DHUloop特异结合位点paracodan5.4.3.peptidesynthesizea.InitiationEnzymeoftranslationinProk.IF-19.5kd加强IF-2，IF-3的酶活IF-295kd-117kd促使fMet-tRNA

fmet

选择性的结合在30S亚基上IF-320kd促使fMet-tRNA

fmet

-

30S亚基结合于

mRNA的SD序列,稳定小亚基的结构具有解离30S与50S亚基的活性

InitiationoftranslationinProk.IF-2fmetfmet30s-mRNAcomplexBinarycomplexGTPCompleteInitiationcomplexfmetfmetIF3IF3b.InitiationEnzyme0ftranslationinEuk.eIF23种亚基形成三元起始复合体（eIF2,GTP,tRNA)

eIF2-A65kd促使Met-tRNAmet与40S亚基结合ieIF115kd促使mRNA与40S亚基结合eIF3＞500kd促使mRNA与40S亚基结合eIF4b80kd螺旋酶活性

eIF4a50kd螺旋酶活性eIF4C19kd促使两亚基结合

eIF5150kd释放eIF2,eIF3

eIF4e(eIF4f的亚基)与5‘端帽子结合(a):translationofCappedSindbisvirusmRNA(b):translationofUncappedpiconavirusmRNAwithouteIF4ewitheIF4eShatkinNature285:331,1980.(a)(C)(b)(d)eIF4ecanstimulatetranslationofcappedmRNA,butcannotstimulateuncappedmRNA.InitiationoftranslationinEuk.eIF-2GTPMetMetSubunitInitiationComplexSubunitbindingtoendofmRNAMetMetATPADP+Picomplex真核生物的起始复合物并不是在起始密码子AUG处形成,而是首先在mRNA的5’端形成,其识别信号就是5’末端的帽子结构.在帽子处形成的起始复合物沿着mRNA移动,直到发现起始密码子AUG,60S亚基才结合上来,形成80S核糖体.c.Initiationribosomecomplexincluding8activationsites&occupy20±

Nt

Psite(peptidyl

attechmentsite)Asite(Aminoacylbindingsite)

Esite(ExitsiteoftRNA)5srRNAsite(5srRNA+TΨCloop)转位因子EF/GbindingsitemRNAbidingsite

peptididyl

transferasebindingsite

延伸因子复合体EF-Tu-aa-tRNAaabindingsiteCompleteinitiationComplexoftranslationTranslationdomainExitdomainmenbraneExitsite5ssitePeptidyl

transferasePsiteAsiteEF-GsiteEF-TusitemRNAsite20NtfMet--tRNAmetfwayinPsitebyS.DSeq.(prok.)

ScanningsequencewayinPsite.Met--tRNAmetiwayinA,thenturntoP(Euk.)InitiationCCPAfMetMetAPN端fMet或Met的切除AminopeptidaseDe－MetAla,Gly,Pro,Thr,Val常与第二个氨基酸有关fMet-----Met(Arg,Asn,Asp,Glu,Ile,Lys)deformylaseProkaryots

EukaryotsMetElongationPAMetAUGAPMetAUGUUUCUGUAG

PheTs+ADPATPTuTsGDPTuGTP

PhePAAUGUUUCUGUAGMet

PheMet

PheTsTuGTPTuGDPEF-GbeneededfortranslocationTemperateS肽链合成过程中的核糖体变构假说空载的tRNA位于E位点核糖体发生变构，A位点开放对密码的识读准确力提高aa-tRNA.EF-Tu.GTP复合体进入A位点核糖体变构E位点对空载tRNA的亲合力下降放出空载tRNA形成肽键肽链转位A

P核糖体滑动

E位点开放

23SrRNA的茎环结构

（2660Nt）

A,E位变构GTP（熔解/退火）Terminationofpeptide---WhenstopcodonintoribosomeAsiteReleasefactor1/2

peptide+tRNA+mRNA+large&smallsubunit…ComplexdisassembleHydrolysisTerminationM

F

LPAAUGUUUCUGUAGMFLPA

UUUCUGUAGRFMFLPA

UUUCUGUAGMFLRFRF1-UAA/UAGRF2-UAA/UGA

5.5.保证肽链准确翻译的机制5.5.1.氨基酸与tRNA间的负载专一性a)氨基酰tRNA合成酶（AARS）对氨基酸的特异识别与结合

AARS;aabindingsite,tRNAbindingsite,ATPsite

aabindingsite对结构相似的氨基酸的双筛作用

例；CysHS—CH2—CH—COOH

NH2

AlaH—CH2—CH—COOH

NH2

Ala-RS结构相似错误识别错误负载错误翻译

IleHCOOH

CH3—CH2—C—CHCH3NH2

ValHCOOH

CH3—C—CH

CH3NH2

Ile-RSInvitro

Ile&Val浓度相等的情况下

200X1X∨Val-tRNAIle

错误负载机率

1/200

!Invivo

Val:Ile=5:1

但实际测定的错译机率仅为1/3000?!

Val-tRNAIle

错误负载机率

1/40!!How?aa’+ATPMis-activationaa’-AMP+tRNAaaAARSaa’-tRNAaaaabindingsite具有结合位点（

BindingSiteorActivationSite)

水解位点（HydrolyticSiteorEditingSite）

Mis-loadingAARSDoubleSieveeffectaa’+AMPHydrolyzedorEditedIle

分子构型大于Val

Ile进入B

位点但不能进入H

位点

Val进入B

位点并进入H位点而被降解

H

位点柔性部位小Ile/Val

进入B位点KineticComformationalChemical发生诱导契合proofreadingDoubleSieveBH

在AARS的介导下

tRNA

的副密码子(paracodon)

对aa

的负载

su-&Su+gene

tDNAmutationanti-codonmutation不影响对tRNA的负载Mut.-----TAG-----(ambermut.)(Tyr-codon)DNA-----TAC------mRNA-----UAG-----(stopcodon)mRNA5’--------UAG---------3’(anti-codon)tDNAtyr-------GTA----Mut.-------CTA----Su+ofUAGtRNA-------CUA------su-AUCTyr●

1988.SchimmelG3:U70

是决定tRNA

负载Ala的特异密码信息12/14Su+still2/14butsu-A9—C48del.A14—U55del.……Su+

tRNAAla

14sitemut.G3:U70C3:G70

(su-)不能负载AlaParacodon(副密码子)的概念；

tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码tRNA中的特定序列与AARS的tRNAbindingsite的特异基团间的分子契合

AARStRNAbindingsiteaabindingsiteParacodonoftRNAloadingAminoAcid（R）●

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特定氨基酸所识别的若干Nts

（并非均为一对Nts,也并非仅只有一处的Nts）---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。属于生物II型空间密码tRNA

Ala(GGC)tRNA

Ala(UGC)具有G3：U70

paracodonThepositionofParacodonaaarmA,D,G,H,N,S,T,V,W73thsiteA.C.D.E.F.G.H.I.K.L.M.N.P.Q.R.S.V.W.Y.DHUloopAnti-codonloopC,D,E,F,G,H,I,K,M,N,PQ,R,T,V,W,YExtraloopA,F,L,RTCloop5.5.2.anti-codon

对codon

的准确识读wobblehypothesis

anti-codonmodifying

somebaseflankedanti-codonmodifying5.5.3.对第一个Met(AUG)的准确起译Prok.mRNA-----S.D.seq----------AUG----Euk.mRNA

cap--------CCACC---A-3

CCAUGG+4-------

GGAGGPairingwith16srRNA3’-end7±2Nt&富含AT最佳富含G,将阻止起译过程ScanningsignalKozakmodel不同的mRNAcap要求eIF4F的相对浓度差异核糖体小亚基scanningCCACC

在eIF4A，4B作用下－from5’to3’保证从第一个AUG

起译调控翻译速率b)eIF4F

识别capInEukaryotesc)IF2(eIF2)&Tu,Ts

(EF1,EF1β)

酶的专效作用Prok.IF2+f-Met-tRNAmetf30ssubunitPsiteofribosomeA

siteofribosomeTu+Met-tRNAmetmAsiteofribosomeEF1+Met-tRNAmeteEuk.eIF2+Met-tRNAmeti40ssubunitAPsiteofribosome5.5.4.Twotimesproofreadingforaa-tRNAaaatAsite成肽键前对aa-tRNAaa的正误进行最后的校对Tu—aa-tRNAaa—GTP1thproofreadingGDP+Tu2edproofreading错误的aa’-tRNAaa’＜正确的aa-tRNAaa3000倍codon/anti-codon结合力退出核糖体intoAsiteTu—aa-tRNAaa—GDP+Piaa-tRNAaa成肽键5.6.ξ=10-4

的错译原因5.6.1随机发生的错译现象功能相同的蛋白质，氨基酸序列并非100%一致●

不同物种间，功能相同的蛋白质存在一定的相似度●

isozyme●

enzyme非活性中心区的氨基酸错译消耗能量，付出代价。无关宏旨，多此一举校正5.6.2.错译方式a)进程中的错误（

errorinprocessing）核糖体功能错误

mRNA被剪断

翻译中断b)AARS对tRNA与氨基酸的错误识别和负载aa’+tRNAaa

AARS

aa’-tRNAaa

ξ=4x10-4—5x10-5c)sensecodon

mis-reading氨基酸饥饿时ξ(10X)

＞

氨基酸非饥饿时ξe.g.CGY(Arg)----(Rstarved)----UGY(Cys)CAY(His)-----(Hstarved)----CAR(Gln)

AUA(Ile)/AUU(Ile)----(Istarved)---AUG(Met)

ξ=3%并非饥不择食5.9.CentralDogma的发展

GeneticCentralDogma

RNAprotein

DNA

CrickF.H.COnproteinsynthesisSymp.Soc.Exptl.Biol.1958(12):138-163中心法则的要点；所谓遗传信息，是指核酸中的碱基序列以及蛋白质中的氨基酸序列。生物的全部遗传信息均包含于这种大分子的遗传序列的信息中。从DNA到RNA到蛋白质的遗传信息流是严格的单程路线。信息一旦进入蛋白质，就不可能再行输出。蛋白质是一切性状形成的工作分子。序列假说是中心法则的核心，中心法则是序列转换的原则中心法则体现的基本原则；遗传信息的唯一性遗传物质的自决性信息表达的单程性序列转换的共线性From1970sto…..Reversetranscription

TeminH.mNature1970(226):1211

对分子生物学多年来的最大的一个浪头Splittinggene

PhillipSharp.1977

Untranslatedsequence

HuangW.M.Science1988(239):4843RNAalternativesplicing

ChristopherW.Ann.rev.Genet.1989(23):527

RNAediting

CechT.R.Cell1991(64):667Proteinastemplateforpeptidesynthesis

LipmannF.Ann.Rev.Biochem1984(53):1Prion

PrusinerS.B.Science1991(252):151AntiCentralDogma(中心法则的发展)蛋白质的遗传信息并不一定来自核酸!?

LE(消旋化酶)L-Phe

generalD-Phe

special

HE(聚合酶)通过转硫醇和转肽反应，将肽链按D-Phe

：Pro：Val：Ornithine(鸟氨酸)：Leu

按1：1：1：1：1

依次定位聚合并首位相连成环十肽Peptidesynthesisbyproteinastemplate

DNA/RNA与protein间序列的非共线性短杆菌（Gramic