最新-第12章-翻译-PPT文档资料PPT文件格式下载.ppt

1、,重叠密码,非重叠连续的密码,不连续的密码,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变（frameshift mutation）。,由于对mRNA外显子的加工，造成mRNA与其DNA模板序列之间不匹配，使同一mRNA前体翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑（mRNA editing）。,mRNA编辑,2.简并性（degeneracy）,遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有24个或多至6个密码子为之编码。,遗传密码的简并性,密码子简并性的生物学意义：减少有害突变。遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。GCU ACU

2、GCC ACCGCA ACAGCG ACG,Ala,Thr,3.通用性（universal）,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。有少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。,4.摆动性（wobble）,tRNA上反密码子的第1位碱基与mRNA密码子的第3位碱基配对时，可以在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基配对规律，这一现象称为摆动性。,摆动配对,二、核蛋白体是多肽链合成的装置,核蛋白体的组成,原核生物核蛋白体结构模式,30S小亚基：有mRNA结合位点50S大亚基：E位：排出位（Exit site）转肽酶活性大小亚基共同组成：

3、A位：氨基酰位（aminoacyl site）P位：肽酰位（peptidyl site）,三、tRNA与氨基酸的活化,反密码环,氨基酸臂,tRNA在翻译过程中起接合体（adaptor）作用，又是氨基酸的运载体。,氨基酸+tRNA,氨基酰-tRNA,ATP,AMPPPi,氨基酰-tRNA合成酶,（一）氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）,氨基酸的活化,第一步反应,氨基酸ATPE 氨基酰-AMP-EAMP PPi,第二步反应,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E,氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合

4、成酶具有校正活性（proof-reading activity）。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,氨基酸的活化形式：氨基酰tRNA氨基酸的活化部位：羧基氨基酸与tRNA连接方式：酯键氨基酸活化耗能：2个P,真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet,（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA,fMet-tRNAifMet的生成：,第二节蛋白质生物合成过程The Process of Protein Biosynthesis,蛋白质合成中mRNA模板的方向：5 3；蛋白质的合成方向：N端 C端。蛋白质合成过

5、程：起始延长终止,一、肽链合成起始,指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物（translational initiation complex）。参与起始过程的蛋白质因子称起始因子（initiation factor，IF）。,参与起始过程的蛋白质因子称起始因子（initiation factor，IF）。原核生物起始因子有三种：IF-1：占据A位防止结合其他tRNA。IF-2：促进起始tRNA与小亚基结合。IF-3：促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA敏感性。,（一）原核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-

6、tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。,IF-3,IF-1,1.核蛋白体大小亚基分离,IF-3,IF-1,2.mRNA在小亚基定位结合,S-D序列：在原核生物mRNA起始密码AUG上游，存在49个富含嘌呤碱的一致性序列，如-AGGAGG-，称为S-D序列。又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS）,S-D序列,IF-3,IF-1,3.起始氨基酰tRNA与小亚基结合,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4.核蛋白体大亚基结合,IF-3,IF-1,IF-2,-GTP,GDP,Pi,起始过程消耗1个GTP。,（二）真核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体

7、大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；,真核生物翻译起始因子,真核生物翻译起始复合物形成过程,真核生物翻译起始的特点核蛋白体是80S；起始因子种类多；起始tRNA的Met不需甲酰化；mRNA的5帽子和3poly A尾结构与mRNA在核蛋白体就位有关；起始tRNA先与核蛋白体小亚基结合，然后再结合mRNA,二、肽链的延长,指按照mRNA密码序列的指导，依次添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。,肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环（ribosomal cycle），每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：进位（entrance）

8、成肽（peptide bond formation）转位（translocation）,肽链合成的延长因子,（一）进位,指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。,延长因子EF-T催化进位（原核生物）,Tu,Ts,GTP,GDP,Tu,Ts,GTP,（二）成肽,是由转肽酶（transpeptidase）催化的肽键形成过程。,（三）转位,延长因子EF-G有转位酶（translocase）活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动。,fMet,fMet,真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白

9、体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。,（四）真核生物延长过程,三、肽链合成的终止,当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。,终止相关的蛋白因子称为释放因子（release factor,RF）,识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。,释放因子的功能,原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF,原核肽链合成终止过程,RF,原核生物蛋白质合成的能量计算氨基酸活化：2个PATP起始：1

10、个GTP延长：2个GTP终止：1个GTP结论：每合成一个肽键至少消耗4个P。,多聚核蛋白体（polysome）一个mRNA分子可同时有多个核蛋白体在进行同一种蛋白质的合成，这种mRNA和多个核蛋白体的聚合物称为多聚核蛋白体。,蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing&Protein Transportation,第 三 节,从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。,主要包括,多肽链折叠为天然的三维结构 肽链一级结构的修饰高级结构修饰,一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质,新生肽链的折叠在

11、肽链合成中、合成后进行，新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模体、结构域到形成完整的空间构象。大多数天然蛋白质折叠都需要其他酶和蛋白质的辅助。,几种有促进蛋白折叠功能的大分子,1.分子伴侣（molecular chaperon）2.蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）3.肽-脯氨酰顺反异构酶（peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI）,（1）热休克蛋白（heat shock protein,HSP）HSP70、HSP40和GreE族（2）伴侣素

12、（chaperonins）GroEL和GroES家族,1.分子伴侣,分子伴侣是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。,热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用：结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。,HSP40结合待折叠多肽片段,HSP70-ATP复合物,HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物,ATP水解,GrpE,ATP,ADP,复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠,伴侣素的主要作用:为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。,伴侣素系统促进蛋白质折叠过程,2.蛋白二硫键异构酶（P

13、DI）,二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。,3.肽-脯氨酰顺反异构酶,多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。,肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。,肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。,二、一级结构的修饰,（一）肽链N端的修饰（二）个别氨基酸的修饰（三）多肽链的水解修饰,鸦片促黑皮质素原（POMC）的水解修饰,N,C,信号肽,PMOC,KR,KR,三、高级结构的修饰,（一）亚基聚合（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接,蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。,四、蛋白质合成后的靶向输送,蛋白质的靶向输送（