蛋白质的生物合成

1、 蛋白质的生物合成吴聪颖系统生物医学研究所 Induced fit & kinetic proofreading(1) the interaction of the wrongtRNA with the codon is weaker (2) the delay is longer for incorrect than correct matches 翻译(不同语言) translation 4 nucleotides - 20 aa转录(同种语言) transcription 1968年诺贝尔生理学和医学奖The Nobel Prize in Phy

2、siology or Medicine 1968 was awarded jointly to Robert W. Holley, Har Gobind Khorana and Marshall W. Nirenberg for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis. 2009年诺贝尔化学奖The Nobel Prize in Chemistry 2009 was awarded jointly to Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. S

3、teitz and Ada E. Yonath for studies of the structure and function of the ribosome. 蛋白质生物合成是细胞最为复杂的活动之一参与细胞内蛋白质生物合成的物质：原料：氨基酸模板：mRNA搬运工具：tRNA装配场所：核糖体供能：ATP与GTP有关的酶与蛋白质因子参与反应 遗传信息以三联体子为单位翻译 某些子不被使用 某些氨基酸对应多个子 简并性 连续性 方向性 摆动性 通用性（线粒体除外） tRNA识别子，作翻译的桥梁80核苷酸，反子，3单链区域结合aa，折叠aa对应多个tRNA；tRNA识别多个子，仅1个aa 氨酰tR

4、NA合成酶特异性连接氨基酸，作翻译的桥梁Anticodon aa accepting arm 蛋白质生物合成是细胞最为复杂的活动之一参与细胞内蛋白质生物合成的物质：原料：氨基酸(20)模板：mRNA(方向性5-3、连续性frameshift、简并性AUGUAA UGAUAG、摆动性第三位、通用性线粒体特殊）搬运工具：tRNA（anticodon，L型，3）1aa可对应多个tRNA，1tRNA只对应1aa,1tRNA可对应多个codon装配场所：核糖体（大小亚基组装，APE酶大亚基）sites，mRNA小亚基，转肽供能：ATP与GTP（氨酰tRNA，elongation进位转位）有关的酶与蛋白质

5、因子参与反应（氨酰tRNA合成酶，IF，EF，转肽酶rRNA，RF） 氨酰tRNA合成酶特异性连接氨基酸，作翻译的桥梁3CCA羟基酯键 Activated ester linkage氨基酰-AMP-E tRNA和氨酰tRNA合成酶，作翻译的2座桥梁色氨酸 氨酰tRNA合成酶特异性连接氨基酸，作翻译的桥梁仍需要纠错机制：editing site+synthesis site RNA的信息在核糖体中破译 RNA的信息在核糖体中破译 核糖体mRNA和核糖体小亚基50+ proteins Several rRNAs细胞核内组装 肽链合成的关键：肽键（羧基胺基肽酰tRNA） RNA的信息在核糖体中破译出

6、位肽酰位氨酰位 RNA的信息在核糖体中破译大亚基 肽酰转移酶High energy bond2/s 20/s RNA的信息在核糖体中破译肽链延长 RNA的信息在核糖体中破译肽链延长 RNA的信息在核糖体中破译起始 RNA的信息在核糖体中破译终止RF 使转肽酶活性变为脂酶活性核糖体构象水解 蛋白质生物合成是细胞最为复杂的活动之一参与细胞内蛋白质生物合成的物质：原料：氨基酸(20)模板：mRNA(方向性5-3、连续性frameshift、简并性AUGUAA UGAUAG、摆动性第三位、通用性线粒体特殊）搬运工具：tRNA（anticodon，L型，3）1 aa可对应多个tRNA，1 tRNA只对应

7、1 aa,1 tRNA可对应多个codon装配场所：核糖体（大小亚基组装，APE酶大亚基）sites，mRNA小亚基，转肽供能：ATP与GTP（氨酰tRNA，elongation进位转位）有关的酶与蛋白质因子参与反应（氨酰tRNA合成酶，IF，EF，转肽酶，RF） Induced fit & kinetic proofreading(1) the interaction of the wrongtRNA with the codon is weaker (2) the delay is longer for incorrect than correct matches 蛋白质合成过程中，保证多

8、肽链翻译准确性的机制？ 翻译后加工（post-translationalprocessing）折叠亚基血红蛋白成熟共价修饰磷酸化糖基化甲基化乙酰化羟基化 边翻译边折叠疏水基团：分子内或分子间聚集 蛋白质质量控制流程分子伴侣：1）封闭待折叠肽链暴露的疏水区2） 创建隔离环境，使肽链折叠互不干扰3） 促进肽链折叠和去聚集4） 应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠 Hsp70分子伴侣Hsp60分子伴侣（GroELGroES） 肽链的肽键水解生成活性蛋白质或功能肽 合成后肽链的末端被水解加工N端甲硫氨酸残基N端信号肽（分泌性蛋白、跨膜蛋白前体） 肽链中肽键水解产生多种功能肽胰岛素原、蛋白酶原等多肽水解产生

9、数种小分子活性肽：阿黑皮素原 POMC 细胞器、亚细胞结构将细胞划分为不同空间 蛋白质在细胞内运输的路径 蛋白质靶向输送（proteintargeting/sorting）蛋白种类信号序列分泌蛋白和质膜蛋白合成和转运同时发生信号肽N端+，中段疏水核心区，C端裂解位点SRP（signal recognition particle）白核定位信号内质网蛋白内质网滞留信号C端内质网高尔基体核基因编码的线粒体蛋白90%以上未折叠形式至线粒体外膜（HSP等） 受体复合物，ATP水解，跨膜电化学梯度信号序列切除，分子伴侣帮助折叠线粒体导肽N端20-35 前导肽溶酶体蛋白溶酶体靶向信号 小GTP酶Ran参与蛋白质的入核、出核 蛋白质合成的干扰与抑制抗生素： 抑制肽链起始抑制肽链延长 1. 干扰进位：四环素（tetracyclin） 2.3.引起读码错误：链霉素（streptomysin）引起错配 影响成肽：氯霉素（chloramphenicol）；红霉素（erythromysin） 嘌呤霉素（puromysin）与酪氨酰-tRNA相似可中断肽链 放线菌酮（cychloheximide）抑制真核核糖体转肽酶 影响转位4. 蛋白质合成的干扰与抑制毒素： 白喉毒素 真核细胞蛋白合成的抑制剂，失活eEF2 蓖麻毒素 A链使28SrRNA降解，大亚