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1、第三章第三章 蛋白质的合成与修饰蛋白质的合成与修饰Translation，Artificialsynthesisandmodification本章的主要内容：本章的主要内容：1.1.翻译的生物学意义；翻译的生物学意义；2.2.遗传密码的特性和线粒体密码的例外；遗传密码的特性和线粒体密码的例外；3.翻译体系的主要组成及其功能；翻译体系的主要组成及其功能；4.4.原核生物和真核生物蛋白质生物合成的异同点；原核生物和真核生物蛋白质生物合成的异同点；5.5.蛋白质合成后的加工、运输与定位；蛋白质合成后的加工、运输与定位；6.6.蛋白质的化学合成与人工修饰。蛋白质的化学合成与人工修饰。第一节第一节 蛋白
2、质的生物合成蛋白质的生物合成翻译翻译TheBiosynthesisofProtein-Translation在细胞质中，以在细胞质中，以mRNA为模板，在核糖体、为模板，在核糖体、tRNA和多种蛋白因子等的共同作用下，将和多种蛋白因子等的共同作用下，将mRNA中由核苷酸排列顺序决定的遗传信息转变成由中由核苷酸排列顺序决定的遗传信息转变成由20种种氨基酸组成的蛋白质的过程。氨基酸组成的蛋白质的过程。这一过程犹如电报的翻译过程，故又将蛋白质这一过程犹如电报的翻译过程，故又将蛋白质的生物合成称为翻译（的生物合成称为翻译（translation）。）。翻译（翻译（translationtranslat
3、ion）:转录和翻译统称为基因表达转录和翻译统称为基因表达(geneexpression)。前前言言翻译的生物学意义？翻译的生物学意义？可以说，可以说，没有蛋白质，就没有生命没有蛋白质，就没有生命!概括起来讲，蛋白质具有以下几方面的功能：概括起来讲，蛋白质具有以下几方面的功能：1）催化：酶蛋白；催化：酶蛋白；5）调节：激素、组蛋白；调节：激素、组蛋白；2）防御：防御：Ab、ABP、IFN等；等；6）支持：膜系统；支持：膜系统；3）运动：肌球（动）蛋白；运动：肌球（动）蛋白；7）运输：运输：ApoE、血红素；、血红素；4）营养贮存：卵清蛋白；营养贮存：卵清蛋白；8）参与遗传过程参与遗传过程9）其
4、他：信号转导等。其他：信号转导等。蛋白质是生命活动的物质基础，几乎所有生物的蛋白质是生命活动的物质基础，几乎所有生物的生命活动过程都离不开蛋白质。蛋白质的种类成千上生命活动过程都离不开蛋白质。蛋白质的种类成千上万，其功能千差万别。例如：酶蛋白；激素；膜蛋白；万，其功能千差万别。例如：酶蛋白；激素；膜蛋白；抗体；受体等。抗体；受体等。3-1-1 参与翻译过程的物质与功能参与翻译过程的物质与功能参与翻译过程的物质共包括：参与翻译过程的物质共包括：mRNA(MessengerRNA)tRNA(TransferRNA)RibosomeAminoacids(AA)Aminoacyl-tRNAsynthe
5、tase(氨酰基氨酰基-tRNA合成合成酶酶)KindsofTranslationFactors3-1-1ComponentsofTranslationSystemandTheirFunctions一、一、StructureandFunctionofmRNAmRNA(MessengerRNA)istheintermediatethatrepresentsonestrandofagenecodingforprotein.Itscodingregionisrelatedtotheproteinsequencebythetripletgeneticcode.（一）（一）mRNA的结构特点的结构特点A
6、nmRNAcontainsaseriesofcodonsthatinteractwiththeanticodonsofaminoacyl-tRNAssothatacorrespondingseriesofaminoacidsisincorporatedintoapolypeptidechain.Figure6.16Ribosome-bindingsitesonmRNAcanberecoveredfrominitiationcomplexes.TheyincludetheupstreamShine-Dalgarnosequenceandtheinitiationcodon.原核生物原核生物mRN
7、A的结构特点的结构特点:原核生物原核生物mRNA的结构特点的结构特点TheShine-Dalgarnosequence(SD序列序列)isthepolypurinesequenceAGGAGGcenteredabout10bpbeforetheAUGinitiationcodononbacterialmRNA.Itiscomplementarytothesequenceatthe3endof16SrRNA.真核生物真核生物mRNA的结构特点的结构特点:FunctionsofCap：1.ProtectionofthemRNAfromdegradation.2.EnhancementofthemR
8、NAstranslatability.3.TransportofthemRNAoutofthenucleus.4.Propersplicingofthepre-mRNA.FunctionofPolyadenylation:MosteukaryoticmRNAsandtheirprecursorshaveachainofAMPresiduesabout250nucleotideslongattheir3-ends.Thispoly(A)isaddedpost-transcriptionallybypoly(A)polymerase.Polyadenylationsignals:AAUAAAFun
9、ctions:Poly(A)enhancesboththelifetimeandtranslatabilityofmRNA.Theonlythreesequencesneededforsplicingare:shortconsensussequencesatthe5and3splicingsitesandatthebranchsite.TheendsofnuclearintronsaredefinedbytheGU-AGrule.Splicingsignals：真核生物与原核生物真核生物与原核生物mRNA结构特点比较：结构特点比较：1.真核生物的真核生物的mRNA初始转录物由内含子和外显子组成
10、，需要初始转录物由内含子和外显子组成，需要进行转录后加工：进行转录后加工：1)将内含子剪掉，将外显子重新连接起来将内含子剪掉，将外显子重新连接起来-剪接剪接(splicing)，2)在在5-端加帽，端加帽，3-端加端加poly(A)尾，才能形成成熟尾，才能形成成熟mRNA；而原核生物的初始转录物即为成熟的而原核生物的初始转录物即为成熟的mRNA，不需要转录后，不需要转录后的加工。的加工。2.真核生物的成熟真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。与蛋白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。3.真
11、核生物真核生物mRNA为单顺反为单顺反子；原核生物子；原核生物mRNA为多顺反子。为多顺反子。4.原核生物的原核生物的mRNA的的5-端有端有SD序列。许多真核序列。许多真核mRNA的的AUG上游存在上游存在Kozak序列（序列（CCACC）。）。（二）（二）GeneticCodons(遗传密码遗传密码)Seleno-Cys-tRNAUGA;PyrrolysineUAG（三）（三）PropertiesofGeneticCodons三联体，连续性，不重叠，三联体，连续性，不重叠，兼并性兼并性，兼职，通用，兼职，通用性等。但存在性等。但存在例外例外。1.ORF(开放读框开放读框)2.兼并性（兼并性
12、（degeneracy）多种密码子编码一种氨基酸。多种密码子编码一种氨基酸。3.3.密码子的例外密码子的例外1）在支原体：在支原体：UGATrp(色色)；2）在纤毛虫：）在纤毛虫：UAA和和UAGGlu（谷）；（谷）；3）在人的线粒体：）在人的线粒体：UGA（终止密码子）（终止密码子）Trp(色色)；AGA，AGG（精）（精）终止密码子。另加终止密码子。另加UAA、UAG，线粒体共有线粒体共有4个终止密码子；个终止密码子；内部蛋氨酸的密码子有内部蛋氨酸的密码子有2个：个：AUG和和AUA；起始密码子；起始密码子有有4个：个：AUN；4）在酵母线粒体：除上述）在酵母线粒体：除上述3点外，还有点外
13、，还有CUA亮亮Thr(苏苏)。TransferRNA(tRNA)istheintermediateinproteinsynthesisthatinterpretsthegeneticcode.EachtRNAcanbelinkedtoanaminoacid.ThetRNAhasananticodonsequencethatcomple-mentarytoatripletcodonrepresentingtheaminoacid.二、二、StructureandFunctionoftRNAAtRNAhasasequenceof74-95basesthatfoldsintoaclover-lea
14、fsecondarystructurewithfourconstantarms(andanadditionalarminthelongertRNAs).（一）（一）SecondaryStructureoftRNAThecloverleaf:thestructureoftRNAdrawnintwodimensions,formingfourdistinctarm-loops.Theacceptor armconsistsofabase-pairedstemthatendsinanunpairedsequencewhosefree2-or3-OHgroupcanbelinkedtoanaminoa
15、cid.TheTC armisnamedforthepresenceofthistripletsequence.(standsforpseudouridine,amodifiedbase).Theanticodon armalwayscontainstheanticodontripletinthecenteroftheloop.TheD armisnamedforitscontentofthebaseDihydrouridine(anotherofthemodifiedbasesintRNA).Theextra armliesbetweentheTCandanticodonarmsandvar
16、iesfrom321bases.tRNAsarecalledclassI（35bases）iftheylackit,andclassII（1321basesincluding5bpinstem）iftheyhaveit.ThistRNAisusedonlyforinitiation.ItrecognizesthecodonsAUGorGUG(occasionallyUUG).AUGGUG(1/2)UUG(1/4).Formylationisnotstrictlynecessary,becausenonformylatedMet-tRNAfcanfunctionasaninitiator,but
17、itimprovestheefficiencywithwhichtheMet-tRNAfisused,becauseitisoneofthefeaturesrecognizedbythefactorIF-2thatbindstheinitiatortRNA.The basesthatfaceoneanotheratthelastpositionofthestemtowhichtheaminoacidisconnectedarepairedinalltRNAsexcepttRNAf-Met.MutationsthatcreateabasepairinthispositionoftRNAf-Met
18、allowittofunctioninelongation.TheabsenceofthispairisthereforeimportantinpreventingtRNAf-Metfrombeingusedinelongation.Itisalsoneededfortheformylationreaction.A series of 3 GCpairsinthestemthatprecedestheloopcontainingtheanticodonisuniquetotRNAf-Met.ThesebasepairsarerequiredtoallowthefMet-tRNAftobeins
19、erteddirectlyintothePsite.（二）（二）tRNA的三级结构的三级结构所有的所有的tRNA的三级结构经的三级结构经X-ray衍射发现，都呈倒衍射发现，都呈倒L形，形，见下图。见下图。AmolecularmodelofthestructureofyeasttRNAPheisshowninFigure5.5.（三）（三）FunctionsoftRNAAA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMPtRNA正正确确识识别别和和荷荷载载氨氨基基酸酸的的原原因因：首首先先与与氨氨酰酰基基-tRNA合合成成酶酶的的结结构构有
20、有关关；其其次次与与反反密密码码子子有有关关；副副密密码码子子的作用非常重要。的作用非常重要。副密码子（副密码子（paracodon）：）：tRNA分子上一些与氨酰基分子上一些与氨酰基-tRNA正确形成有关的碱基，如正确形成有关的碱基，如G3-U70等。等。（四）（四）tRNA的丰富度与密码子的使用频率的丰富度与密码子的使用频率同功同功tRNA(isoacceptingtRNA)：识别并携带同一种氨基酸：识别并携带同一种氨基酸的不同的不同tRNA。同功。同功tRNA由同一种氨酰基由同一种氨酰基-tRNA合成酶催化合合成酶催化合成氨酰基成氨酰基-tRNA。密码子的使用频率密码子的使用频率:在同一
21、种细胞中，不同在同一种细胞中，不同tRNA的数量多少不同，导致了编的数量多少不同，导致了编码同一种码同一种AA的不同密码子的使用频率不同。的不同密码子的使用频率不同。例如：大肠杆菌核糖体蛋白例如：大肠杆菌核糖体蛋白1209个密码子，其中苏氨酸的个密码子，其中苏氨酸的密码子：密码子：ACU38次、次、ACC26次、次、ACA3次、次、ACG0次。次。密码子优化密码子优化:CodonusagetabulatedfromtheGenBankGeneticSequenceDataVolume16,Supplement,NucleicAcidsResearch.P315402摇摆假说（摇摆假说（wobb
22、lehypothesis）：）：编码一种氨基酸的不同编码一种氨基酸的不同密码子是否需要不同的密码子是否需要不同的tRNA来识别呢？来识别呢？不是的。一种不是的。一种tRNA的反密码子可识别具有兼并性的密码子。的反密码子可识别具有兼并性的密码子。为什么？原因就是反密码子的为什么？原因就是反密码子的5-端碱基具有摇摆性，一方端碱基具有摇摆性，一方面它的自由度大；另一方面它很少是面它的自由度大；另一方面它很少是U，几乎不是，几乎不是A，如是，如是A，则被修饰成则被修饰成I(次黄嘌呤次黄嘌呤)，I可与可与U、C、A配对；最后，在配对；最后，在RNA中，中，G可和可和U配对。所以，一种配对。所以，一种t
23、RNA的反密码子可识别几种不的反密码子可识别几种不同的密码子。同的密码子。（五）（五）Wobblehypothesis(摇摆假说摇摆假说)ThewobblehypothesisaccountsfortheabilityofatRNAtorecognizemorethanonecodonbyunusual(non-GC,non-AT)pairingwiththethirdbaseofacodon.三、三、Aminoacyl-tRNASynthetasesInspiteoftheircommonfunction,synthetasesarearatherdiversegroupofproteins
24、.Theindividualsubunitsvaryfrom40-110kDa,andtheenzymesmaybemonomeric,dimeric,ortetrameric.Homologiesbetweenthemarerare.Aminoacyl-tRNAsynthetasesaredividedintotheclassIandclassIIgroupsbysequenceandstructuralsimilarities.四、四、核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能（一）核糖体的组成与结构（一）核糖体的组成与结构RNA的特异序列和功能的特异序列和功能含含CGAAC与与GTCG互补互补
25、CCUCCU与与SD序列互补序列互补有有GAUC和和TCG互补互补和和Capm7G结合结合ElectronmicrographsofsubunitsandcompletebacterialribosomesareshowninFigure6.2.Togetherwithmodelsinthecorrespondingorientation.Thecomplete70Sribosomehasanasymmetricconstruction.Thepartitionbetweentheheadandbodyofthesmallsubunitisalignedwiththenotchofthelar
26、gesubunit,sothattheplatformofthesmallsubunitfitsintothelargesubunit.Thereisacavitybetweenthesubunitswhichcontainssomeoftheimportantsites.3-1-2ProcessofProteinBio-SynthesisThemaincellularcomponentsinvolvedintheprocessofproteinsynthesis:mRNA(MessengerRNA):TemplateofTranslatiomtRNA(TransferRNA):Carrier
27、ofAminoacids(adaptor)Ribosome:ASmallmigratingfactoryofTranslationAminoacyl-tRNAsynthetase(氨酰基氨酰基-tRNA合成酶合成酶)KindsofTranslationFactors:蛋白质合成的原料是细胞中的蛋白质合成的原料是细胞中的20种氨基酸种氨基酸(来源？来源？)，反，反应所需的能量由应所需的能量由ATP与与GTP提供。提供。TAB.ComponentsRequiredfortheFiveMajorStagesofProteinSynthesisinE.coliFourStagesareinvolved
28、intheProcessofProteinBiosynthesis:Stage1:ActivationofAminoAcidsStage2:InitiationStage3:ElongationStage4:TerminationandRelease一、一、ActivationofAminoAcidsandSynthesisofAminoacyl-tRNA1.氨基酸的激活与氨酰基氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程的合成过程氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合，形成氨酰基结合，形成氨酰基tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。这一
29、过程就是氨基酸的激活。将氨基酸接合于将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基以形成氨酰基tRNA的激活反应是的激活反应是在在氨酰基氨酰基-tRNA合成酶合成酶的催化作用下进行的，需要的催化作用下进行的，需要ATP提供能提供能量量。这个反应是不可逆转的。这个反应是不可逆转的。AA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMPAA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)SynthetaseClassISynthetaseClassII氨酰基氨酰基-tRNA是蛋白质合成过程中的一个关键性物质，是蛋白质合成过程中的一个关键性物质，它们的合
30、成不仅仅是一个携带氨基酸的过程。其重要意义在它们的合成不仅仅是一个携带氨基酸的过程。其重要意义在于：于：（1）它为肽键的形成提供能量（）；）它为肽键的形成提供能量（）；（2）tRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNA上的密码子识别，执上的密码子识别，执行遗传信息的解读过程；行遗传信息的解读过程；（3）保证了蛋白质合成的准确性。）保证了蛋白质合成的准确性。2.氨酰基氨酰基-tRNA合成过程中的校正（合成过程中的校正（proofreading）机制）机制Proteinbiosynthesisisgenerallyaccurate.Butitisthoughttolieintherangeof1e
31、rrorforevery104-105aminoacidsincorporated.如何保证翻译的正确性？如何保证翻译的正确性？（1）氨氨酰酰基基-tRNA合合成成酶酶能能够够正正确确识识别别其其底底物物氨氨基基酸酸的的侧链。有些是高度专一的，有些则专一性不高。侧链。有些是高度专一的，有些则专一性不高。（2）对对专专一一性性不不高高的的氨氨酰酰基基-tRNA合合成成酶酶的的校校正正。在在2个个阶阶段段进进行行校校正正：对对AA-AMP的的水水解解；对对氨氨酰酰基基-tRNA的的水水解解。tRNA发挥了重要作用。发挥了重要作用。（3）氨酰基）氨酰基-tRNA合成酶也必须识别正确的合成酶也必须识别
32、正确的tRNA。另另外外，还还与与tRNA的的反反密密码码子子有有关关；副副密密码码子子的的作作用用也也非非常重要。常重要。二、原核生物蛋白质翻译过程二、原核生物蛋白质翻译过程（一）原核生物蛋白质翻译的起始（一）原核生物蛋白质翻译的起始1.起始复合物的形成起始复合物的形成(1)起始因子、起始因子、GTP、mRNA与与30S小亚基结合小亚基结合:原核起始因子有原核起始因子有3种：种：IF1，IF2，和，和IF3。IF1：IF1是一个小的碱性蛋白，它能增加是一个小的碱性蛋白，它能增加IF2和和IF3的活的活性。性。IF1与与16SrRNA的结合位点在的结合位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有
33、活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在肽链合成起始时催化酶活性，在肽链合成起始时催化GTP水解。功能是生成水解。功能是生成IF2GTPfMet-tRNAMetf三元复合物，在三元复合物，在IF3存在下，使起始存在下，使起始tRNA与核糖体小亚基结合。与核糖体小亚基结合。IF3：IF3与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位点附近。位点附近。IF3能通过促使能通过促使mRNA的的S-D序列与序列与16SrRNA的的3-端碱基配对，让端碱基配对，让核糖体识别核糖体识别mRNA上的特异启动信号，又能刺激上的特异启动信号，又能刺激fMet-tRNA
34、f与与核糖体结合在核糖体结合在AUG上。上。mRNA和和fMet-tRNA结合于结合于IF30SGTP聚合体上。在结聚合体上。在结合时，合时，fMet-tRNA与与IF2-GTP复合物紧密接触。复合物紧密接触。在核糖体小亚基上的在核糖体小亚基上的16SrRNA3-端有一段顺序：端有一段顺序：16SrRNA3-UCCUCCPyA-5(Py可以是任何嘧啶核苷酸可以是任何嘧啶核苷酸)mRNA5-AGGAGG-.AUG.3正是由这样的配对将正是由这样的配对将AUG（或（或GUG，UUG）密码子带到核）密码子带到核糖体的起始位置上糖体的起始位置上。fMet-tRNA与小亚基上的与小亚基上的A位点结合。位
35、点结合。2.70S起始复合物的形成起始复合物的形成30S起始复合物一旦完全形成后，起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。即释放出来。50S大亚大亚基参加进来，并引起基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后水解和释放其它两个起始因子，最后的复合物称为的复合物称为70S起始复合物。起始复合物。IF1：IF1是一个小的碱性蛋白，它是一个小的碱性蛋白，它能增加能增加IF2和和IF3的活性。的活性。IF1与与16SrRNA的结合位点在的结合位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在酶活性，在肽链合成起
36、始时催化肽链合成起始时催化GTP水解。功水解。功能是生成能是生成IF2GTPfMet-tRNAMetf三三元复合物，在元复合物，在IF3存在下，使起始存在下，使起始tRNA与核糖体小亚基结合。与核糖体小亚基结合。IF3：与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位点附近。位点附近。IF3能通过促使能通过促使mRNA的的S-D序列与序列与16SrRNA的的3-端碱基配端碱基配对，让核糖体识别对，让核糖体识别mRNA上的特异上的特异启动信号，又能刺激启动信号，又能刺激fMet-tRNAf与与核糖体结合在核糖体结合在AUG上。上。（二）多肽链的延伸、移位循环（二）多肽链的延伸、移位循环从从起起
37、始始阶阶段段形形成成的的起起始始复复合合物物可可以以接接受受第第二二个个氨氨酰酰-tRNA，以以形形成成蛋蛋白白质质第第一一个个肽肽键键。在在第第二二个个氨氨酰酰基基-tRNA进进入入A位位点点之之后后，便便形形成成一一个个肽肽键键，并并产产生生出出一一个个连连接接于于第第二二个个氨氨基基酸酸的的tRNA上上的的二二肽肽。然然后后便便发发生生移移位位，肽肽酰酰tRNA和和与与之之结结合合的的mRNA密密码码子子协协同同转转移移至至P位位点点。这这个个氨氨基基酸酸加加成成过过程程一一再再重重复复，每每次次加加上上一一个个氨氨基基酸酸，直直至至形形成成一一条条完完整整的的多肽链。多肽链。肽链的延伸
38、要求有延伸因子肽链的延伸要求有延伸因子EF-TU和和EF-TS参与。参与。Figure6.20EF-Tu-GTPplacesaminoacyl-tRNAontheribosomeandthenisreleasedasEF-Tu-GDP.EF-TsisrequiredtomediatethereplacementofGDPbyGTP.ThereactionconsumesGTPandreleasesGDP.Theonlyaminoacyl-tRNAthatcannotberecognizedbyEF-Tu-GTPisfMet-tRNAf,whosefailuretobindpreventsitf
39、romrespondingtointernalAUGorGUGcodons.Figure6.24BindingoffactorsEF-TuandEF-Galternatesasribosomesacceptnewaminoacyl-tRNA,formpeptidebonds,andtranslocate.Figure6.21Peptidebondformationtakesplacebyreactionbetweenthepolypeptideofpeptidyl-tRNAinthePsiteandtheaminoacidofaminoacyl-tRNAintheAsite.Peptidylt
40、ransferaseistheactivityoftheribosomal50Ssubunitthatsynthesizesapeptidebondwhenanaminoacidisaddedtoagrowingpolypeptidechain.TheactualcatalyticactivityisaproperyoftherRNA.Figure6.23Modelsfortranslocationinvolvetwostages.First,atpeptidebondformationtheaminoacylendofthetRNAintheAsitebecomeslocatedintheP
41、site.Second,theanticodonendofthetRNAbecomeslocatedinthePsite.Second,theanticodonendofthetRNAbecomeslocatedinthePsite.（三）多肽链合成的终止（三）多肽链合成的终止Figure6.27MolecularmimicryenablestheelongationfactorTu-tRNAcomplex,thetranslocationfactorEF-G,andthereleasefactorsRF1/2-RF3tobindtothesameribosomalsite.Figure6.8
42、Initiationrequiresfreeribosomesubunits.Whenribosomesarereleasedattermination,theydissociatetogeneratefreesubunits.Initiationfactorsarepresentonlyondissociated30Ssubunits.Whensubunitsreaassociatetogiveafunctionalribosomeatinitiation,theyreleasethefactors.三、真核生物蛋白质的生物合成三、真核生物蛋白质的生物合成真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比
43、，密码相同，各真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比，密码相同，各种组分相似，亦有核糖体、种组分相似，亦有核糖体、tRNAtRNA及各种蛋白质因子。总的合成及各种蛋白质因子。总的合成途径也相似，有起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。途径也相似，有起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。（一）真核生物蛋白质合成的起始（一）真核生物蛋白质合成的起始真真核核生生物物的的起起始始氨氨基基酸酸是是蛋蛋氨氨酸酸。参参与与翻翻译译起起始始反反应应的的起起始因子已发现有始因子已发现有10几种。这个过程可分为几种。这个过程可分为3个步骤：个步骤：1.43S前前起起始始复复合合物物的的形形成成起起始始因因子子eIF
44、-2与与GTP形形成成稳稳定定复复合合物物，后后者者与与Met-tRNAMetI形形成成三三元元复复合合物物，再再与与40S亚亚基基形形成成43S前起始复合物。前起始复合物。2.48S前前起起始始复复合合物物的的形形成成在在起起始始因因子子eIF-4A，eIF-4B，eIF-4E和和ATP的的参参与与下下，43S前前起起始始复复合合物物与与mRNA结结合合。eIF-4A有有使使mRNA二二级级结结构构解解旋旋的的作作用用。eIF-4B则则有有结结合合mRNA并并识别起始密码子识别起始密码子AUG的作用。形成的作用。形成48S前起始复合物。前起始复合物。据据Kozak等的研究，大多数起始密码子的
45、上游存在等的研究，大多数起始密码子的上游存在CCACC（称为（称为Kozak序列序列）AUGG。在。在43S前起始复合物前起始复合物沿沿mRNA向向3端方向移动时，遇到端方向移动时，遇到CCACC序列时，即停止序列时，即停止移动。起始密码子移动。起始密码子AUG的识别可能是通过与的识别可能是通过与tRNA上的反密上的反密码子的作用。码子的作用。eIF-2也参与了这个识别过程。也参与了这个识别过程。3.80S起始复合物的形成起始复合物的形成48S前起始复合物与核糖体前起始复合物与核糖体60S大亚基结合，便形成了大亚基结合，便形成了80S起始复合物。起始复合物。这一过程由这一过程由GTP水解提供能
46、量。各种起始因子释放出来，水解提供能量。各种起始因子释放出来，参与下一轮的起始复合物形成。参与下一轮的起始复合物形成。Figure6.18Ineukaryoticinitiation,eIF-2formsaternarycomplexwithMet-tRNAf.Theternarycomplexbindstofree40Ssubunits,whichattachtothe5endofmRNA.Laterinthereaction,GTPishydrolyzedwheneIF-2isreleasedintheformofeIF2-GDP.eIF-2Bregeneratestheactivefor
47、m.Figure6.19SeveraleukaryoticinitiationfactorsarerequiredtounwindmRNA,bindthesubunitinitiationcomplex,andsupportjoiningwiththelargesubunit.1.1.肽链的延伸肽链的延伸 真核生物的肽链延伸与原核相似，只是延真核生物的肽链延伸与原核相似，只是延伸因子伸因子EF-TUEF-TU和和EF-TSEF-TS被被eEF-1eEF-1取代，而取代，而EF-GEF-G则被则被eEF-2eEF-2取代。在取代。在真菌中，还要求第三种因子，即真菌中，还要求第三种因子，即eEF-
48、3eEF-3的参与，以维持其翻译的的参与，以维持其翻译的准确性。准确性。2.2.肽链的终止肽链的终止 真核生物肽链合成的终止仅涉及一个释放真核生物肽链合成的终止仅涉及一个释放因子因子eRFeRF。eRFeRF分子量约为分子量约为115kD115kD。它可识别。它可识别3 3种终止密码子：种终止密码子：UAAUAA，UAGUAG，UGAUGA。eRFeRF在活化了肽酰转移酶释放新生的肽链后，即从在活化了肽酰转移酶释放新生的肽链后，即从核糖体上解离。解离要求核糖体上解离。解离要求GTPGTP的水解。故肽链合成的终止需要消的水解。故肽链合成的终止需要消耗能量。耗能量。（二）肽链的延伸与终止（二）肽链
49、的延伸与终止四、原核生物与真核生物翻译的比较四、原核生物与真核生物翻译的比较原原核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录偶偶联联在在一一起起，即即边边转转录录边边翻翻译译；而而真真核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录不不偶偶联联。真真核核mRNA前前体体需需经经加加工工修修饰成为成熟饰成为成熟mRNA后，从核内输入细胞质，然后进行翻译。后，从核内输入细胞质，然后进行翻译。真真核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成机机构构比比原原核核生生物物复复杂杂，起起始始步步骤骤涉涉及及起起始始因因子子众众多多，过过程程复复杂杂。如如起起始始氨氨基基酸酸；核核糖糖体体组组成成；起起始因子的种类等等。始因子的种类等等。
50、真核生物蛋白质合成的调控复杂。真核生物蛋白质合成的调控复杂。真真核核生生物物与与原原核核生生物物的的蛋蛋白白质质合合成成可可为为不不同同的的抑抑制制剂剂所所抑制。抑制。3-1-3 蛋白质翻译后的加工蛋白质翻译后的加工蛋白质的结构：蛋白质的结构：一级、二级、三级、四级结构。一级、二级、三级、四级结构。蛋白质变性：蛋白质变性：天然态（折叠态）天然态（折叠态）变成变性态（伸展态）变成变性态（伸展态）体外蛋白质的复性：体外蛋白质的复性：UIN变性因素变性因素快快慢慢一、蛋白质的折叠一、蛋白质的折叠（一）体外蛋白质折叠的机制（一）体外蛋白质折叠的机制总之，体外蛋白质的折叠可能是始于总之，体外蛋白质的折叠