生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》P
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二类通常为寡聚酶，具有另外的保守序列，由它们形成三种首 尾相连的同源结构基序，其中第一种参与二聚体的形成，另一种 是 “签名”模体，由7段反平行的β折叠、3段相邻的α-螺旋和一 种不多见的负责结合核苷酸的折叠组成，由它和第三种结构基序 一起组成了酶活性中心的核心部分。这些酶结合tRNA分子的另 一面（受体茎大沟一侧），识别的个性不包括反密码子环，最后 总是将氨基酸转移到tRNA3'-端腺苷酸的3′-OH上（苯丙氨酰tRNA除外）。由此类酶催化的氨基酸有Ala、Asn、Gly、Asp、 His、Lys、Phe、Pro、Ser和Thr。
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
原核细胞核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
真核细胞多聚核糖体的结构
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离
开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的分类与组成
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应机制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
提纲Baidu Nhomakorabea
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统
常见的tRNA的个性（大肠杆菌）
tRNA
丙氨酸 丝氨酸
缬氨酸 谷氨酰胺 苯丙氨酸 异亮氨酸
蛋氨酸
个性
受体茎中的G3:U70碱基对 受体茎中G1:C72、G2:C71、A3:U70碱基
对,D茎中的C11:G24碱基对 反密码子
反密码子,特别是其中的U 反密码子,D环中的G20, 3′端的A73
U35 反密码子
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
原核细胞核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌核糖体的各种功能部位
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
真核细胞多聚核糖体的结构
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
细菌多顺反子mRNA和真核生物单顺反子mRNA的翻译
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
tRNA的结构与功能
二级结构与三级结构 同工受体tRNA-携带同种氨基酸的不同 tRNA个性- “第二套遗传密码” 某些特殊的tRNAs
1. 起始tRNA: tRNAf Met 和 tRNAiMet 2. 校正tRNA 3. tmRNA
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
以 IleRS为例，如果Val进入它的活性中心，并发生 了第一步反应，生成Val-AMP，但Val-AMP 会被送 入编辑中心进行编辑，水解误载的Val。由于aaRS 具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨 酰-tRNA的可能性非常低。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
四． mRNA的质量控制 五． 翻译的抑制剂 六． 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位；
2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的
部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离
开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸
因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的分类与组成
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的三维结构模型和主要的功能部位
两类氨酰-tRNA合成酶的催化机理
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
两类aaRS
第一是单体酶，含有一个平行β-折叠核心和由两段同源的氨基酸 一致序列HIGH和KMSKS组成的Rossman折叠，该结构模体参与 ATP的结合和酶的催化。此类 aaRS识别的tRNA个性通常包括反 密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与 tRNA结合，紧握反密码子环，将tRNA接受氨基酸的一端置于活 性中心，最后总是先将氨基酸转移到tRNA 3′端腺苷酸的2′-OH上， 然后再通过转酯反应转移到3′-OH 。由此类酶催化的氨基酸有 Arg、Cys、Gln、Glu、Ile、Leu、Met、Trp、Tyr和Val。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
分类
1. 第一类 aaRS 2. 第二类II aaRS
校对机制- 在装载氨基酸水平的质量控制
1. aaRS是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所 2. 核糖体不在乎哪一种氨基酸与tRNA相连 3. 实载的tRNA被修饰后仍然能起作用 4. 装载前和装载后编辑 5. 双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
双筛机制
1. 难以建立完美的活性中心 2. 活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
使用双筛机制的实例-IleRS
一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体 积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被 排除；
二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编 辑，大小合适小的误载的氨酰-AMP 或氨酰-tRNA 在校对中心被水解“出局”。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
一种人工合成的保留有G3:U70的微螺旋仍能携带Ala
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶（aaRS）
两步反应机制：
1. ATP + 氨基酸 (AA) --> AA-AMP + PPi 2. tRNA + AMP-AA --> AA-tRNA + AMP
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
aaRS的校对机制
装载前编辑
1. 有时aaRS激活错误的氨基酸 2. 正确的tRNA与酶的结合诱导aa-AMP的水解，而不是装载 3. aa-AMP被转移到酶的编辑中心而水解
装载后编辑
1. 有时 aaRS 激活错误的氨基酸，并将其转移到tRNA上 2. 错误的aa-tRNA在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
第三十九章 蛋白质的生物 合成及其在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
提纲Baidu Nhomakorabea
一． 参与翻译的主要生物大分子 二． 翻译的一般特征 三． 翻译的详细机制
1. 细菌的蛋白质合成 2. 真核生物的细胞质翻译系统 3. 细胞器翻译系统 4. 古菌的翻译系统