[医学]蛋白质生物合成—翻译及翻译后过程.ppt
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1、蛋白质生物合成蛋白质生物合成 翻译及翻译后过程翻译及翻译后过程将存在于将存在于将存在于将存在于mRNAmRNA上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换为多肽链氨基酸残基序列的过程为多肽链氨基酸残基序列的过程为多肽链氨基酸残基序列的过程为多肽链氨基酸残基序列的过程nn氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、酶、蛋白质因子、ATPATP、GTPGTP翻译(翻译(Translation)参与蛋白质生
2、物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质1.三种三种三种三种RNAmRNARNAmRNA、rRNArRNA、tRNAtRNA2.2020种氨基酸(种氨基酸(种氨基酸(种氨基酸(AAAA)作为原料)作为原料)作为原料)作为原料3.酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如酶及众多蛋白因子,如IFIF、eIFeIF4.ATPATP、GTPGTP、无机离子、无机离子、无机离子、无机离子CAACAACUGCUGCAGCAGACAACAUAUUAUAUGAUGAUAAUACAACAAUUUUUUGAUGAUCAGCAGUAUUAU5533 -GlnGln-Leu-Leu-GlnGln-Th
3、r-Thr-TyrTyr-Met-Met-IleIle-Gln-Gln-PhePhe-Asp-Asp-GlnGln-TyrTyr-一、生物合成的模板一、生物合成的模板mRNA遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码(geneticcode)(geneticcode)能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列能编码蛋白质氨基酸序列的基因中的核苷酸体系的基因中的核苷酸体系的基因中的核苷酸体系的基因中的核苷酸体系mRNAmRNA分子上从分子上从分子上从分子上从5 5 3 3 方向,由起方向,由起方向,由起方向,由起始密码子始密码子始密码子始密码子AUGAUG开始,每开始,每开始,每开
4、始,每3 3个核苷酸组个核苷酸组个核苷酸组个核苷酸组成的三联体,决定肽链上某一个氨成的三联体,决定肽链上某一个氨成的三联体,决定肽链上某一个氨成的三联体,决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信基酸或蛋白质合成的起始、终止信基酸或蛋白质合成的起始、终止信基酸或蛋白质合成的起始、终止信号,称为三联体密码。号,称为三联体密码。号,称为三联体密码。号,称为三联体密码。密码子密码子起始密码:起始密码:起始密码:起始密码:AUGAUG终止密码:终止密码:终止密码:终止密码:UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA遗传密码的性质遗传密码的性质1.简并性简并性简并性简并性:指一个氨基酸具有:指一个氨
5、基酸具有:指一个氨基酸具有:指一个氨基酸具有2 2个或个或个或个或2 2个以上的密码子个以上的密码子个以上的密码子个以上的密码子2.摆动性摆动性摆动性摆动性:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从:密码子与反密码子配对,有时会出现不遵从碱基配对规律的情况,称为遗传密码的摆动现象碱基配对规律的情况,称为遗传密码的摆动现象碱基配对规律的情况,称为遗传密码的摆动现象碱基配对规律的情况,称为遗传密码的摆动现象3.通用性通用性通用性通用性:除个别细胞器的特殊密码子外,蛋白质生物:除个别细胞器的特殊密码子外,蛋白质生物:除个别
6、细胞器的特殊密码子外,蛋白质生物:除个别细胞器的特殊密码子外,蛋白质生物合成的整套密码,从简单生物到人类都通用合成的整套密码,从简单生物到人类都通用合成的整套密码,从简单生物到人类都通用合成的整套密码,从简单生物到人类都通用4.连续性连续性连续性连续性:mRNAmRNA的读码方向从的读码方向从的读码方向从的读码方向从5353,两个密码子之,两个密码子之,两个密码子之,两个密码子之间无任何核苷酸隔开间无任何核苷酸隔开间无任何核苷酸隔开间无任何核苷酸隔开5.偏爱性偏爱性偏爱性偏爱性:密码子使用频率的差异:密码子使用频率的差异:密码子使用频率的差异:密码子使用频率的差异阅读框架阅读框架(readin
7、gframes)开放阅读框开放阅读框开放阅读框开放阅读框(openreadingframe,ORF):(openreadingframe,ORF):从起始密码从起始密码从起始密码从起始密码AUGAUG到终止密码处的正确可阅读序列到终止密码处的正确可阅读序列到终止密码处的正确可阅读序列到终止密码处的正确可阅读序列原核生物原核生物mRNA的特点的特点S-DS-D序列:序列:序列:序列:原核生物原核生物原核生物原核生物mRNAmRNA起始密码起始密码起始密码起始密码AUGAUG上游上游上游上游813813核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸处,存在一段处,存在一段处,存在一段处,存在一段5-UAAGGAGG-3
8、5-UAAGGAGG-3的保守序列,称为的保守序列,称为的保守序列,称为的保守序列,称为S-DS-D序序序序列。是列。是列。是列。是mRNAmRNA与核蛋白体识别、结合的位点与核蛋白体识别、结合的位点与核蛋白体识别、结合的位点与核蛋白体识别、结合的位点真核生物真核生物mRNA的特点的特点真核生物没有真核生物没有真核生物没有真核生物没有S-DS-D序列,序列,序列,序列,靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体靠帽子结构识别核糖体真核生物的起始密码位真核生物的起始密码位真核生物的起始密码位真核生物的起始密码位于于于于KozakKozak序列序列序列序列(CCACCCCACCA
9、UGAUGGG)中,中,中,中,增加翻译起始的效率增加翻译起始的效率增加翻译起始的效率增加翻译起始的效率二、生物合成的场所二、生物合成的场所核蛋白体核蛋白体(Ribosomes)原核生物原核生物原核生物原核生物真核生物真核生物真核生物真核生物核蛋核蛋核蛋核蛋白体白体白体白体小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基核蛋核蛋核蛋核蛋白体白体白体白体小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基S S70S70S30S30S50S50S80S80S40S40S60S60SrRNArRNA16S-rRNA16S-rRNA5S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA23S-rRNA18S-18
10、S-rRNArRNA28S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质rpSrpS2121种种种种rpLrpL3434种种种种rpSrpS3333种种种种rpLrpL4949种种种种核蛋白体蛋白及核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点的组成特点小亚基与小亚基与mRNA的结合的结合大亚基大亚基P P位位位位(peptidylpeptidyl site)site):结合肽酰结合肽酰结合肽酰结合肽酰tRNAtRNA的部位的部位的部位的部位A A位位位位(aminoacylaminoacyl site)site):结合氨基酰结合氨基酰结合
11、氨基酰结合氨基酰tRNAtRNA的部位的部位的部位的部位E E位位位位(exit site)(exit site):排出位排出位排出位排出位P位位A位位三、氨基酸的活化与转运三、氨基酸的活化与转运tRNAACC氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂氨基酸臂反反密码环密码环氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNAtRNA合成酶合成酶合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA(aminoacyl-tRNAsynthetasesynthetase)氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 ATP-EATP-E氨基酰
12、氨基酰氨基酰氨基酰-AMP-E-AMP-E PPiPPi 氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-AMP-E-AMP-E tRNAtRNA 氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNAtRNA AMPAMP E E蛋白质的生物合成的过程蛋白质的生物合成的过程1.氨基酸的活化氨基酸的活化2.多肽链合成的起始多肽链合成的起始3.肽链的延长肽链的延长4.肽链的终止和释放肽链的终止和释放5.蛋白质合成后的加工修饰蛋白质合成后的加工修饰一、肽链合成起始一、肽链合成起始(initiation)甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰甲硫氨酰tRNAtRNA与与与与mRNAmRNA结合到核蛋白体上,结合到核蛋白体上,结合到核蛋白体上,结合到核蛋白
13、体上,生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物生成翻译起始复合物(一)原核生物翻译起始(一)原核生物翻译起始核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离起始因子起始因子起始因子起始因子 IF3IF3、IF1IF1介导,介导,介导,介导,利利于小亚基与于小亚基与mRNA,fMet-tRNAfMet结合结合mRNAmRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合在小亚基定位结合在小亚基定位结合通过通过5端端S-D序列序列(AGGA)配配对结合到核蛋白体小亚基上的对结合到核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近近3-末端处末端处(UCCU)起始氨基酰起始氨基酰起
14、始氨基酰起始氨基酰-tRNAtRNA的结合的结合的结合的结合fMet-tRNAifMet和和和和IF-2IF-2及及及及GTPGTP形成复合物形成复合物形成复合物形成复合物核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合70S70S起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成起始复合物形成起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfmet)结合结合到小亚基上到小亚基上核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合起始因子起始因子IF和和eIF 原核:起始因子原核:起始因子原核:起始因子原核:起始因子 三种三种三种三种;IF-lIF-l、2 2和和和和3 3 真核:起始因子真核
15、:起始因子真核:起始因子真核:起始因子 十种;十种;十种;十种;eIFeIF 翻译起始:翻译起始:翻译起始:翻译起始:1 1)IF-3IF-3结合核蛋白体结合核蛋白体结合核蛋白体结合核蛋白体30S30S亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离亚基,使大、小亚基拆离 2 2)IF-1IF-1协助协助协助协助IF-3IF-3结合和亚基拆离结合和亚基拆离结合和亚基拆离结合和亚基拆离 3 3)单独的)单独的)单独的)单独的30S30S亚基易于亚基易于亚基易于亚基易于与与与与mRNAmRNA及起始及起始及起始及起始tRNAtRNA结合结合结合结合 4 4)IF-2IF-2促进促
16、进促进促进fMet-tRNAfMet-tRNA结合结合结合结合mRNAmRNA及核蛋白体及核蛋白体及核蛋白体及核蛋白体(二)真核生物翻译起始复合物形成(二)真核生物翻译起始复合物形成1.1.起始因子起始因子起始因子起始因子eIF3eIF3结合到核糖体结合到核糖体结合到核糖体结合到核糖体(80S80S)的小亚基()的小亚基()的小亚基()的小亚基(40S40S)上,使大)上,使大)上,使大)上,使大亚基(亚基(亚基(亚基(60S60S)与小亚基解离)与小亚基解离)与小亚基解离)与小亚基解离2.2.甲硫酰甲硫酰甲硫酰甲硫酰tRNAtRNA(Met-Met-tRNAitRNAimetmet)结结结结
17、合合合合3.3.mRNAmRNA结合(需结合(需结合(需结合(需帽结合蛋白帽结合蛋白帽结合蛋白帽结合蛋白CBPCBP)metmet40S40S60S60SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAMet-tRNAi iMetMet-elF-2-elF-2-GTPGTP真核生物翻译起始复真核生物翻译起始复合物形成过程合物形成过程二、肽链合
18、成延长二、肽链合成延长根据根据mRNA密码序列的指导,顺序密码序列的指导,顺序添加的氨基酸从添加的氨基酸从N端向端向C端延伸肽链,端延伸肽链,直到合成终止的过程直到合成终止的过程肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行,又称为又称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomalcycle),每,每次循环增加一个氨基酸次循环增加一个氨基酸l l进位进位进位进位(entrance)/(entrance)/注册(注册(注册(注册(registrationregistration)l l成肽成肽成肽成肽(peptidebondformation)(peptidebond
19、formation)l l转位转位转位转位(translocation)(translocation)延伸过程所需蛋白因子延伸过程所需蛋白因子延长因子延长因子(elongationfactor,EF)原核延长因子原核延长因子原核延长因子原核延长因子生物功能生物功能生物功能生物功能对应真核延长对应真核延长对应真核延长对应真核延长因子因子因子因子EF-EF-TuTu促进氨基酰促进氨基酰促进氨基酰促进氨基酰-tRNA-tRNA进入进入进入进入A A位,结合位,结合位,结合位,结合分解分解分解分解GTPGTPEF-1-EF-1-EF-TsEF-Ts调节亚基调节亚基调节亚基调节亚基EF-1-EF-1-E
20、FGEFG有有有有转位酶活性转位酶活性转位酶活性转位酶活性,促进,促进,促进,促进mRNA-mRNA-肽酰肽酰肽酰肽酰-tRNAtRNA由由由由A A位前移到位前移到位前移到位前移到P P位,促进卸载位,促进卸载位,促进卸载位,促进卸载tRNAtRNA释放释放释放释放EF-2EF-2又称注册又称注册(registration)(registration)(一)进位(一)进位指根据指根据mRNAmRNA下一下一组遗传密码指导,使相组遗传密码指导,使相应氨基酰应氨基酰-tRNA-tRNA进入核进入核蛋白体蛋白体A A位。位。延长因子延长因子延长因子延长因子EF-TEF-TEF-TEF-T催化进位(
21、原核生物)催化进位(原核生物)催化进位(原核生物)催化进位(原核生物)(二)成肽(二)成肽转转转转肽肽肽肽酶酶酶酶(t tr ra an ns sp pe ep pt ti id da as se e)催催催催化化化化形形形形成成成成肽肽肽肽键键键键(三)转位(三)转位(Translocation)延长因子延长因子延长因子延长因子EF-GEF-G有有有有转位酶活性,结转位酶活性,结转位酶活性,结转位酶活性,结合并水解合并水解合并水解合并水解GTPGTP,使核蛋白体向使核蛋白体向使核蛋白体向使核蛋白体向mRNAmRNA的的的的33侧移动侧移动侧移动侧移动进进位位转转位位成肽成肽三、肽链合成终止三
22、、肽链合成终止(Termination)1.1.终止密码的辨认及肽链从终止密码的辨认及肽链从终止密码的辨认及肽链从终止密码的辨认及肽链从肽酰肽酰肽酰肽酰-tRNAtRNA水解出。水解出。水解出。水解出。2.2.mRNAmRNA从核蛋白体中分从核蛋白体中分从核蛋白体中分从核蛋白体中分离及大小亚基的拆开离及大小亚基的拆开离及大小亚基的拆开离及大小亚基的拆开3.3.终止过程需释放因子终止过程需释放因子终止过程需释放因子终止过程需释放因子(RF(RF)。)。)。)。释放因子释放因子(release factor,RF)(release factor,RF):与肽链合成:与肽链合成终止相关的蛋白因子终止
23、相关的蛋白因子1.1.识别终止密码,如识别终止密码,如识别终止密码,如识别终止密码,如RF-1RF-1特异识别特异识别特异识别特异识别UAAUAA、UAGUAG;而;而;而;而RF-2RF-2可识可识可识可识别别别别UAAUAA、UGAUGA2.2.诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到诱导转肽酶改变为酯酶活性,催化肽酰基转移到-OH-OH上,使上,使上,使上,使肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。肽链从核蛋白体上释放。原核生物释放因子:原核生物释放因子:原核生物释放因子:原核
24、生物释放因子:RF-1RF-1,RF-2RF-2,RF-3RF-3真核生物释放因子:真核生物释放因子:真核生物释放因子:真核生物释放因子:eRFeRF 四、核蛋白体循环四、核蛋白体循环多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)1.1.细胞内一条细胞内一条细胞内一条细胞内一条mRNAmRNA链上结合链上结合链上结合链上结合着多个核糖体着多个核糖体着多个核糖体着多个核糖体2.2.每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成多肽链的合成多肽链的合成多肽链的合成 3.3.蛋白质合成高速、高效进行蛋白质合成高速、高效进行蛋白质合成高速、高
25、效进行蛋白质合成高速、高效进行蛋白质生物合成的调节蛋白质生物合成的调节1.阅读框架的漂移、重叠和阅读框架的漂移、重叠和阅读框架的漂移、重叠和阅读框架的漂移、重叠和5-AUG5-AUG的作用的作用的作用的作用2.翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正翻译错误:氨基酰合成酶校正3.RNARNA的结构:帽子、的结构:帽子、的结构:帽子、的结构:帽子、poly(A)poly(A)尾、空间结构尾、空间结构尾、空间结构尾、空间结构4.蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:蛋白质生物合成阻断剂:抗生素类抗生素类抗生素类抗生素类大环内酯类、氯
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- 医学 蛋白质 生物 合成 翻译 过程
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