分子生物学PPT课件.ppt

Aminoacyl-tRNA synthetase activity六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始ntRNA识别（识别（tRNA identity）n氨酰氨酰tRNA合成酶的专一性很高，共有合成酶的专一性很高，共有20种，种，每一种只用于单一种氨基酸与相应每一种只用于单一种氨基酸与相应tRNA的的结合结合ntRNA上的某些结构特征能使它在氨酰上的某些结构特征能使它在氨酰tRNA合成酶的催化下，与特定的氨基酸结合；这合成酶的催化下，与特定的氨基酸结合；这些结构特征就是些结构特征就是“第二遗传密码第二遗传密码”（the second genetic code）六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始ntRNA识别（识别（tRNA identity）n“第二遗传密码第二遗传密码”常在常在tRNA的受体茎的受体茎（acceptor stem）上，但在其他区域的）上，但在其他区域的也有不少也有不少n“第二遗传密码第二遗传密码”较复杂，且是非简并较复杂，且是非简并的，但专一性同样很强的，但专一性同样很强Identity elements in various tRNA molecules丙氨酸tRNA苯丙氨酸tRNA甲酰甲硫氨酸tRNA丝氨酸tRNA六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始n核糖体解离（核糖体解离（dissociation of ribosomes）n翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来上组装起来n每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让新的翻译起始复合物形成解离，以让新的翻译起始复合物形成n核糖体解离需要起始因子（核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助）的协助Summary of prokaryotic translation initiationIF-1促进核糖体大小亚基的解离；IF-3则通过与小亚基结合，阻止其与大亚基重新结合六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始n30S起始复合物的形成起始复合物的形成n由核糖体小亚基（由核糖体小亚基（30S）、）、mRNA、氨酰、氨酰tRNA及起始因子等构成及起始因子等构成Summary of prokaryotic translation initiation六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始n起始起始tRNAn携带甲酰甲硫氨酸的携带甲酰甲硫氨酸的tRNA（tRNA ），），识别密码子识别密码子AUG、GUG和和UUGntRNA 与携带甲硫氨酸到蛋白质链内部与携带甲硫氨酸到蛋白质链内部的的tRNA（tRNA ）稍有不同，后者只）稍有不同，后者只识别识别AUGMetfMetfMetm六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始nmRNA与核糖体小亚基的结合与核糖体小亚基的结合n在起始密码子的上游（数个核苷酸），有一共在起始密码子的上游（数个核苷酸），有一共同序列同序列AGGAGGU，与，与16S rRNA 3端的序列端的序列（3 HO-AUUCCUCCAC 5）互补配对，是核）互补配对，是核糖体的结合位点；这一序列又称糖体的结合位点；这一序列又称SD序列序列（Shine-Dalgarno sequence）nmRNA与核糖体小亚基的结合还需要有起始因与核糖体小亚基的结合还需要有起始因子的协助：子的协助：IF-3最重要，最重要，IF-1和和IF-2也起一定的也起一定的作用作用六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始n甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNA ）与与30S起始复合物的结合起始复合物的结合n主要由主要由IF-2负责，负责，IF-1和和IF-3辅助，此外辅助，此外还需要还需要GTP（GTP的作用是使的作用是使IF-2能顺利能顺利地结合到核糖体小亚基上）地结合到核糖体小亚基上）Metf六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（1）原核生物的翻译起始）原核生物的翻译起始n70S起始复合物的形成起始复合物的形成n30S起始复合物加上核糖体大亚基（起始复合物加上核糖体大亚基（50S），），就形成就形成70S起始复合物起始复合物n在这一过程中，在这一过程中，IF-1和和IF-3先从复合物中先从复合物中解离，接着解离，接着IF-2解离，同时解离，同时GTP水解成水解成GDP和磷酸（促进和磷酸（促进IF-2解离）解离）nIF-2的解离是形成具活性的的解离是形成具活性的70S复合物所复合物所必需的必需的Summary of prokaryotic translation initiation六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始n与原核生物的翻译起始的差异与原核生物的翻译起始的差异n起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸；起始氨酸；起始tRNA则为则为tRNA n真核真核mRNA不含不含SD序列，但有序列，但有5帽子，有帽子，有助于起始复合体的形成助于起始复合体的形成n通过扫描寻找起始密码子通过扫描寻找起始密码子Meti六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始n扫描（扫描（scanning）n核糖体小亚基（真核生物为核糖体小亚基（真核生物为40S）与起始因子、）与起始因子、起始起始tRNA及其携带的氨基酸（甲硫氨酰及其携带的氨基酸（甲硫氨酰tRNA，Met-tRNA ）、）、GTP一道，通过识别一道，通过识别mRNA 5端的端的帽子（帽子（7-甲基鸟苷），结合到甲基鸟苷），结合到mRNA的的5端，端，然后从然后从5 3扫描，寻找起始密码子扫描，寻找起始密码子n找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可开始翻译开始翻译MetiA simplified version of the scanning model for translation initiation六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始n扫描（扫描（scanning）n在大多数情况下，扫描遇到的第一个在大多数情况下，扫描遇到的第一个AUG就是翻译的起始位点；在其周围，就是翻译的起始位点；在其周围，往往有共同序列往往有共同序列CCRCCAUGG六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始n扫描（扫描（scanning）n在在5 10%的情况下，第一个的情况下，第一个AUG并不是起始位并不是起始位点，因为其周围的序列不太合适；在这种情况点，因为其周围的序列不太合适；在这种情况下，扫描继续进行，直到找到合适的起始位点下，扫描继续进行，直到找到合适的起始位点n有时，第一个或上游的有时，第一个或上游的AUG周围也有作为起始周围也有作为起始位点的合适序列，可进行翻译起始，但还不是位点的合适序列，可进行翻译起始，但还不是真正的起始位点，因为该真正的起始位点，因为该AUG后很快就有一终后很快就有一终止密码子；因此翻译终止后，扫描又继续进行，止密码子；因此翻译终止后，扫描又继续进行，直到找到下游的起始位点直到找到下游的起始位点六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始nmRNA二级结构与翻译起始的关系二级结构与翻译起始的关系nmRNA 5端附近的二级结构对端附近的二级结构对翻译起始翻译起始既可有正效应，也可有负效应既可有正效应，也可有负效应n紧接紧接AUG后（后（AUG后后12 15 nt）的发夹）的发夹结构能使核糖体停顿，因而使该结构能使核糖体停顿，因而使该AUG更更有可能成为起始位点（即使其周围的序有可能成为起始位点（即使其周围的序列与起始位点的共同序列相差较大）列与起始位点的共同序列相差较大）Effect of secondary structure in an mRNA leader on translation efficiency六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（2）真核生物的翻译起始）真核生物的翻译起始n起始因子（起始因子（eIF：eukaryotic initiation factors）n要比原核生物的复杂，但也有相应的因子要比原核生物的复杂，但也有相应的因子n主要的起始因子有主要的起始因子有6种（类）种（类）neIF1、eIF2、eIF3、eIF4、eIF5、eIF6Summary of translation initiation in eukaryotesInitiation of protein synthesis in eukaryotes六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（3）起始的控制）起始的控制n原核生物的起始控制原核生物的起始控制nmRNA二级结构对翻译起始的影响二级结构对翻译起始的影响n反馈抑制（反馈抑制（feedback repression）Potential secondary structure in MS2 phage RNA and its effect on translationTHANK YOUSUCCESS2024/2/28 周三26可编辑Translational repression of the L11 operon六、翻译六、翻译1.起始（起始（initiation）（3）起始的控制）起始的控制n真核生物的起始控制真核生物的起始控制n最常见的起始控制是对起始因子磷酸化最常见的起始控制是对起始因子磷酸化n起始因子的磷酸化在一些情况下对翻译起始因子的磷酸化在一些情况下对翻译起始起抑制作用，而在另一些情况下，起始起抑制作用，而在另一些情况下，却可起到促进作用却可起到促进作用Repression of translation by phosphorylation of eIF2 蛋白激酶HCR（heme-controlled repressor）网织红细胞（reticulocyte）六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（1）基本过程）基本过程nStep 1：一个新的氨酰一个新的氨酰tRNA结合到核糖结合到核糖体的体的A位位nStep 2：形成肽键形成肽键nStep 3：移位移位Elongation in translation六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（2）氨酰）氨酰tRNA结合到核糖体的结合到核糖体的A位（位（step 1）n需延伸因子（需延伸因子（elongation factor）EF-Tu及及GTP，另还需，另还需EF-Tsn在真核生物中由在真核生物中由eEF1 和和eEF1分别起分别起到到EF-Tu和和EF-Ts的作用的作用Model of binding aminoacyl-tRNA to the ribosome A siteP A六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（2）氨酰）氨酰tRNA结合到核糖体的结合到核糖体的A位（位（step 1）n校对（校对（proofreading）n如错误的氨酰如错误的氨酰tRNA进入了进入了A位（反密码子与位（反密码子与密码子不能很好配对），可进行校正密码子不能很好配对），可进行校正Probable mechanism of incorporation of amino acids into proteinRib：ribosomeTC：ternary complex(EF-Tu,GTP,aa-tRNA)六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（3）肽键的形成（）肽键的形成（step 2）n通过肽基转移酶（通过肽基转移酶（peptidyl transferase），），把把P位的肽链（或起始氨基酸）与位的肽链（或起始氨基酸）与A位的位的氨酰氨酰tRNA中的氨基酸以肽键连结起来中的氨基酸以肽键连结起来n肽基转移酶是核糖体的组成部分，且存肽基转移酶是核糖体的组成部分，且存于核糖体大亚基中于核糖体大亚基中六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（3）肽键的形成（）肽键的形成（step 2）n肽基转移酶肽基转移酶n核糖体大亚基中的核糖体大亚基中的23S（真核生物中为（真核生物中为28S）rRNA在催化肽键形成中起主要作在催化肽键形成中起主要作用，具肽基转移酶活性用，具肽基转移酶活性Effect of protein-removing reagents on peptidyl transferase activities of E.coli and Thermus aquaticus ribosomesSensitivities of Thermus aquaticus fragment reaction to peptidyl transferase inhibitors and RNase六、翻译六、翻译2.延伸（延伸（elongation）（4）移位（）移位（translocation,step 3）nmRNA与肽基与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动移动1个密码子的距离，使肽基个密码子的距离，使肽基tRNA进入进入P位，而原在位，而原在P位的位的tRNA离开核糖离开核糖体体n移位需移位需EF-G及及GTP n在真核生物中由在真核生物中由eEF2起到起到EF-G的作用的作用Dependence of translocation on EF-G and GTP六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（1）终止密码子及终止抑制）终止密码子及终止抑制n终止密码子（终止密码子（termination codon）nUAG：琥珀密码子（琥珀密码子（amber codon）nUAA：赭石密码子（赭石密码子（ochre codon）nUGA：乳白密码子（乳白密码子（opal codon）六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（1）终止密码子及终止抑制）终止密码子及终止抑制n过早终止突变过早终止突变n琥珀型突变（琥珀型突变（amber mutation）：）：在编在编码区经突变产生了琥珀密码子，使蛋白码区经突变产生了琥珀密码子，使蛋白质翻译过早终止质翻译过早终止n赭石型突变（赭石型突变（ochre mutation）n乳白型突变（乳白型突变（opal mutation）六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（1）终止密码子及终止抑制）终止密码子及终止抑制n终止密码子抑制（终止密码子抑制（stop codon suppression）n琥珀型抑制（琥珀型抑制（amber suppression），琥珀型），琥珀型抑制物（抑制物（amber suppressor）n赭石型抑制（赭石型抑制（ochre suppression），赭石型），赭石型抑制物（抑制物（ochre suppressor）n乳白型抑制（乳白型抑制（opal suppression），乳白型抑），乳白型抑制物（制物（opal suppressor）Mechanism of suppression谷酰胺(amber mutation)酪氨酸六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（2）释放因子（）释放因子（release factors，RFs）n翻译的延伸到达终止密码子后，肽链合翻译的延伸到达终止密码子后，肽链合成终止并从核糖体释放出来成终止并从核糖体释放出来n终止过程需要释放因子终止过程需要释放因子n在原核生物中，释放因子有在原核生物中，释放因子有RF-1、RF-2、RF-3六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（2）释放因子（）释放因子（release factors，RFs）nRF-1：能识别终止密码子能识别终止密码子UAA和和UAGnRF-2：能识别终止密码子能识别终止密码子UAA和和UGAnRF-3：一种依赖于核糖体的一种依赖于核糖体的GTPase，RF-3先与先与GTP结合，然后能促进结合，然后能促进RF-1和和RF-2与核糖体结合与核糖体结合六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（2）释放因子（）释放因子（release factors，RFs）n在真核生物中，释放因子有在真核生物中，释放因子有eRF1和和eRF3neRF1能识别能识别3种终止密码子种终止密码子neRF3是一种依赖于核糖体的是一种依赖于核糖体的GTPase，能促，能促进进eRF1的作用的作用六、翻译六、翻译3.终止（终止（termination）（3）终止的过程）终止的过程n翻译到达终止密码子后，释放因子及翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位点，促使结合到核糖体的相应位点，促使肽链与肽链与tRNA的连结断开的连结断开n接着释放因子和接着释放因子和tRNA从核糖体解离从核糖体解离（这一过程需（这一过程需GTP水解）水解）n最后，核糖体与最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大解离，核糖体大小亚基解离小亚基解离Termination of protein synthesis in E.coliTHANK YOUSUCCESS2024/2/28 周三51可编辑