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1、关于蛋白质翻译(2)第1页，讲稿共82张，创作于星期三重点：重点：三种三种RNA的作用原理的作用原理蛋白质生物合成的基本过程蛋白质生物合成的基本过程难点：难点：三种三种RNA在蛋白质生物合成中的机理。在蛋白质生物合成中的机理。蛋白质生物合成中蛋白质因子的作用。蛋白质生物合成中蛋白质因子的作用。肽链的延长肽链的延长核蛋白体循环。核蛋白体循环。第2页，讲稿共82张，创作于星期三 蛋白质的生物合成过程就是将蛋白质的生物合成过程就是将mRNA分子中分子中由由碱基序列碱基序列组成的遗传信息，通过组成的遗传信息，通过遗传密码遗传密码破译的破译的方式转变成为蛋白质中的方式转变成为蛋白质中的氨基酸排列顺序氨基
2、酸排列顺序，因而称，因而称为翻译（为翻译（translation)。第3页，讲稿共82张，创作于星期三第4页，讲稿共82张，创作于星期三 第一节第一节参与蛋白质合成的主要物质参与蛋白质合成的主要物质第5页，讲稿共82张，创作于星期三l 20种氨基酸作为原料种氨基酸作为原料l 酶及蛋白因子，如酶及蛋白因子，如IF、eIF等等l ATP、GTP、无机离子、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括：参与蛋白质生物合成的物质包括：三种三种RNA mRNA rRNA tRNA第6页，讲稿共82张，创作于星期三 1961年，年，Nirenberg 证明证明了了mRNA的模板作用。的模板作用。一、翻译模板一、翻
3、译模板mRNA及遗传密码及遗传密码第7页，讲稿共82张，创作于星期三1.mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽的的遗遗传传单单位位称称为为顺顺反反子子(cistron)。原原 核核 生生 物物 转转 录录 的的mRNA是是 一一 个个 多多 顺顺 反反 子子(polycistron)真核生物真核生物mRNA是一个单顺反子是一个单顺反子(cistron)第8页，讲稿共82张，创作于星期三第9页，讲稿共82张，创作于星期三2.mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNA分分子子上上从从5 至至3 方方向向，由由AUG开开始始，每每3个个核核苷苷酸酸为为
4、一一组组，决决定定肽肽链链上上某某一一个个氨氨基基酸酸或或蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始、终终止止信信号号，称称为为三三联联体体密密码码（triplet codon）。）。第10页，讲稿共82张，创作于星期三遗传密码的确定遗传密码的确定第11页，讲稿共82张，创作于星期三遗遗传传密密码码表表第12页，讲稿共82张，创作于星期三（1）体现氨基酸信息的密码：）体现氨基酸信息的密码：61个个 起始密码：起始密码：1个（个（AUG）真核生物真核生物 Met 信号信号 原核生物原核生物 fMet 信号信号 部位：部位：mRNA5末端末端（2）不体现氨基酸信息的密码：）不体现氨基酸信息的密码：3个个 终
5、止密码：终止密码：UAA、UAG、UGA 部位：部位：mRNA3末端末端第13页，讲稿共82张，创作于星期三（1）连续性）连续性(commaless)遗传密码的特点遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。第14页，讲稿共82张，创作于星期三重叠密码重叠密码非重叠连续的密码非重叠连续的密码不连续的密码不连续的密码第15页，讲稿共82张，创作于星期三基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变缺失，可能导致框移突变(fram
6、eshift mutation)。第16页，讲稿共82张，创作于星期三2.简并性简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至个或多至6个三联体个三联体为其编码。为其编码。第17页，讲稿共82张，创作于星期三遗传密码的简并性遗传密码的简并性第18页，讲稿共82张，创作于星期三密码子简并性的生物学意义：减少有害突变。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。遗传密码的特异性主要取决于前两位碱基。GCU ACUGCC ACCGCA ACAGC
7、G ACG AlaThr第19页，讲稿共82张，创作于星期三3.通用性（通用性（universal）蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。类都通用。有少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的有少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。祖先。第20页，讲稿共82张，创作于星期三4.摆动性（摆动性（wobble）tRNA上反密码子的上反密码子的第第1位位碱基与碱基与mRNA密码密码子的子的第第3位位碱基配对时，可以在一定范围内变动，碱基配对时，可以
8、在一定范围内变动，即并不严格遵循碱基配对规律，这一现象称为即并不严格遵循碱基配对规律，这一现象称为摆摆动性动性。第21页，讲稿共82张，创作于星期三U摆动配对摆动配对第22页，讲稿共82张，创作于星期三 第23页，讲稿共82张，创作于星期三二、二、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNA在翻译过程在翻译过程中起中起接合体接合体（adaptor）作用，又是作用，又是氨基酸的运氨基酸的运载体。载体。第24页，讲稿共82张，创作于星期三tRNA的三级结构示意图的三级结构示意图第25页，讲稿共82张，创作于星期三氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP A
9、MPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)氨基酸的活化氨基酸的活化第26页，讲稿共82张，创作于星期三氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和合成酶对氨基酸和tRNA都有都有高度特异高度特异性性。氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有合成酶具有校正活性校正活性(proof-reading activity)。氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 第27页，讲稿共82张，创作于星期三氨酰-tRNA合成酶的双筛机制第28页，讲稿
10、共82张，创作于星期三真核生物：真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽链合成的氨基酰（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA第29页，讲稿共82张，创作于星期三三、核蛋白体是多肽链合成的装置三、核蛋白体是多肽链合成的装置 第30页，讲稿共82张，创作于星期三第31页，讲稿共82张，创作于星期三原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式第32页，讲稿共82张，创作于星期三 30S小亚基：有小亚基：有mRNA结合位点结合位点50S大亚基：大亚基：E位：排出位（位：排出位（Exit site）转肽酶活性转肽酶活性大小亚基共同组成：大小亚基共同
11、组成：A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)第33页，讲稿共82张，创作于星期三16srRNA与与mRNA结合结合第34页，讲稿共82张，创作于星期三 第二节第二节蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程The Process of Protein Biosynthesis第35页，讲稿共82张，创作于星期三蛋白质合成中蛋白质合成中mRNA模板的方向：模板的方向：5 3；蛋白质的合成方向：蛋白质的合成方向：N端端 C端。端。蛋白质合成过程：蛋白质合成过程：翻译的起始翻译的起始(initiation)翻译的延长翻译的延长(elo
12、ngation)翻译的终止翻译的终止(termination)第36页，讲稿共82张，创作于星期三核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合的结合；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成第37页，讲稿共82张，创作于星期三起始因子（起始因子（initiation factor):参与蛋白质起始复参与蛋白质起始复合物的形成。合物的形成。IF-1：促进：促进IF-2和和IF-3的活化。的活化。IF-3：使：使30S亚基释放，辅助亚基释放，辅助mRNA与小
13、亚基结合，与小亚基结合，并阻止大小亚基重新聚合。并阻止大小亚基重新聚合。IF-2：促进：促进fmet-tRNAfmet与与30S小亚基结合的作用，小亚基结合的作用，并有依赖核糖体的并有依赖核糖体的GTP酶活。酶活。第38页，讲稿共82张，创作于星期三IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来每一次翻译后，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核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF）的协助第39页，讲稿共82张，创作于星期三A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位
14、结合AUG上游813个碱基处存在SD序列（Shine-Dalgarno sequence,5-AGGAGGU),能与小亚基中16S rRNA 3端序列互补。(IF1,IF3)第40页，讲稿共82张，创作于星期三IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基结合到小亚基A U G53IF-1、GTP、IF-2b 帮助下,fMet-tRNA进入小亚基的P位,反密码子与mRNA起始密码子配对;第41页，讲稿共82张，创作于星期三IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成A
15、U G53IF-2有GTP酶活，各IF释放第42页，讲稿共82张，创作于星期三第43页，讲稿共82张，创作于星期三IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始过程消耗起始过程消耗1个个GTP。第44页，讲稿共82张，创作于星期三（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核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。第45页，讲稿共82张，创作于星期三metmet40S40S60S60SMetMetMetMet40S
16、40S60S60SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6 elF-3elF-3GDP+Pi各种各种elFelF释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始复合真核生物翻译起始复合物形成过程物形成过程第46页，讲稿共82张，创作于星期三原核生物和真核生物的翻译起始复合物生成比较原核生物和真核生物的翻译起始复合物生成比较 原核生物原核生物 真核生物真核生物核蛋白体核蛋白体 70s 80sS-D序列序列 有有 无无5-帽结构帽结构 无无 有有起始因子起始因子 少
17、少 多多 起始复合物形成起始复合物形成mRNA先于小亚基先于小亚基再于甲酰甲硫氨酰再于甲酰甲硫氨酰-tRNA结合结合甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA先结合先结合小亚基，然后小亚基，然后mRNA借助借助CBP及其它起始因子结及其它起始因子结合于小亚基合于小亚基第47页，讲稿共82张，创作于星期三二、肽链的延长二、肽链的延长指指按按照照mRNA密密码码序序列列的的指指导导，依依次次添添加加氨氨基基酸酸从从N端向端向C端端延伸肽链，直到合成终止的过程。延伸肽链，直到合成终止的过程。第48页，讲稿共82张，创作于星期三肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，
18、又称为核蛋白体循环（核蛋白体循环（ribosomal cycle)，每次循环增加，每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：一个氨基酸，分为以下三步：进位进位（entrance）成肽成肽（peptide bond formation）转位转位（translocation）第49页，讲稿共82张，创作于星期三延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor,EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：真核生物：EF-1、EF-2 第50页，讲稿共82张，创作于星期三又称注册又称注册(registration)（一）
19、进位（一）进位指根据指根据mRNA下一组下一组遗传密码指导，使相应氨遗传密码指导，使相应氨基酰基酰-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体A位。位。目 录第51页，讲稿共82张，创作于星期三延伸因子延伸因子Tu(EF-Tu)的循环的循环第52页，讲稿共82张，创作于星期三第53页，讲稿共82张，创作于星期三TuTsGTPGDPA U G53TuTsGTP第54页，讲稿共82张，创作于星期三（二）成肽（二）成肽是由转肽酶是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成催化的肽键形成过程。过程。第55页，讲稿共82张，创作于星期三（三）转位（三）转位延长因子EF-G有转位酶(translocas
20、e)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 。第56页，讲稿共82张，创作于星期三fMetA U G53fMetTuGTP目 录第57页，讲稿共82张，创作于星期三进位转位成肽第58页，讲稿共82张，创作于星期三真真核核生生物物肽肽链链合合成成的的延延长长过过程程与与原原核核基基本本相相似似，但有不同的反应体系和延长因子。但有不同的反应体系和延长因子。另另外外，真真核核细细胞胞核核蛋蛋白白体体没没有有E位位，转转位位时时卸卸载载的的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。（四）真核生物延长过程（四）真核生物延长过程第59页，讲稿共82张，创作于星期三 三、肽链合成的终止
21、三、肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核蛋白体等分离，、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。这些过程称为肽链合成终止。第60页，讲稿共82张，创作于星期三终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子(release factor,RF)一一是是识识别别终终止止密密码码，如如RF-1特特异异识识别别UAA、UAG；而而RF-2可识别可识别UAA、UGA。二二是是诱诱导导转转肽肽酶酶改改变变为为酯酯酶酶活活性性，相相当当于于催催化化肽肽酰酰基基转转移移到到水水分
22、子分子-OH上，使肽链从核蛋白体上释放。上，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 第61页，讲稿共82张，创作于星期三原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 第62页，讲稿共82张，创作于星期三U A G53RFCOO-第63页，讲稿共82张，创作于星期三多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)使蛋白质合成高速、使蛋白质合成高速、高效进行。高效进行。第64页，讲稿共82张，创作于星期三电镜下的多聚核蛋白体现象电镜下的多聚核蛋白体现象第65页，讲稿共82张，创作于星期
23、三第三节第三节 翻译后的加工和靶向输送翻译后的加工和靶向输送第66页，讲稿共82张，创作于星期三为什么要进行翻译后加工？为什么要进行翻译后加工？1)增加功能性增加功能性 2)实现定向和分拣实现定向和分拣 3)调节活性调节活性 4)提高机械强度提高机械强度 5)改变识别改变识别 翻译后的加工翻译后的加工第67页，讲稿共82张，创作于星期三一一、高级结构的高级结构的翻译后的修饰翻译后的修饰二、二、一级结构的一级结构的翻译后的修饰翻译后的修饰第68页，讲稿共82张，创作于星期三（一）亚基的聚合（一）亚基的聚合 聚合聚合（亚基）（亚基）n 四级结构的蛋白质（生物学活性）四级结构的蛋白质（生物学活性）分
24、子伴侣分子伴侣（二）辅基连接：（二）辅基连接：辅基辅基+蛋白质蛋白质部分部分 结合蛋白质结合蛋白质一一、高级结构的高级结构的翻译后的修饰翻译后的修饰第69页，讲稿共82张，创作于星期三（一）切除（一）切除N-端端Met、fMet（二）多肽键中氨基酸残基侧链的修饰：（二）多肽键中氨基酸残基侧链的修饰：磷酸化、羟化、羧化、甲基化、磷酸化、羟化、羧化、甲基化、糖苷化、二硫键形成糖苷化、二硫键形成二、二、一级结构的一级结构的翻译后的修饰翻译后的修饰第70页，讲稿共82张，创作于星期三分泌性蛋白的靶向运输分泌性蛋白的靶向运输共翻译途径共翻译途径翻译后途径翻译后途径第71页，讲稿共82张，创作于星期三第7
25、2页，讲稿共82张，创作于星期三信号肽学说图解信号肽学说图解第73页，讲稿共82张，创作于星期三蛋白质从内质网蛋白质从内质网高尔基体高尔基体溶酶体或细胞膜（外）的小泡转运溶酶体或细胞膜（外）的小泡转运第74页，讲稿共82张，创作于星期三第四节第四节 影响影响蛋白质蛋白质生物合成的物质生物合成的物质第75页，讲稿共82张，创作于星期三一一、抗生素抗生素二、干扰素二、干扰素三、中草药三、中草药第76页，讲稿共82张，创作于星期三抗生素抗生素(四环素、氯霉素、链霉素等四环素、氯霉素、链霉素等)嘌呤霉素嘌呤霉素白喉毒素白喉毒素一一、抗生素抗生素第77页，讲稿共82张，创作于星期三 （利福霉素）（利福霉
26、素）利福平利福平 RNARNA聚合酶聚合酶复制复制DNADNA mRNAmRNA PrPr 转录转录 翻释翻释 小亚基：四环素、链霉素小亚基：四环素、链霉素 大亚基：氯霉素大亚基：氯霉素 抗生素（四环素、氯霉素、链霉素等）抗生素（四环素、氯霉素、链霉素等）第78页，讲稿共82张，创作于星期三四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线菌酮目 录第79页，讲稿共82张，创作于星期三第80页，讲稿共82张，创作于星期三二、干扰素的作用机理二、干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1.干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）（失活）Pi磷酸酶磷酸酶第81页，讲稿共82张，创作于星期三感谢大家观看第82页，讲稿共82张，创作于星期三