tRNA的结构和功能

（二） tRNA的三维结构
三叶草二级结构具有四个臂 3’ 5’ D环 氨基酸茎 D环 Tψ C 环 可变环 可变环 L 型三 维结构两个双螺旋区相互垂直 Tψ C 环 氨基酸茎 3’ 5’
反密码子环
反密码子环
图 14-15 tRNA 由三叶草型折叠成 L 型三维结构
酵母苯丙氨酸tRNA的三级氢键
4.赭石突变抑制基因不仅可以识别赭石密码子
（UUA），也可以抑制琥珀突（Am）码子 UAG。但反过来Am抑制基因（CUA）就不能 抑制赭石突变（UAA），这是由于摆动缘故所 造成。 5. 当细胞中含有多个tRNA拷贝时，抑制才能 发挥作用。 6. 有的抑制基因，不仅可以识别终止密码子， 而且还可以识别原来的密码子。如野生型 tRNATrp 的反密码子是CCA，它可以识别原来 的密码子UGG，而且还可以识别终止密码子 UGA。
三.校正tRNA
抑制基因（suppressor）或称校正基因 （一）无义抑制（nonsense suppressor） 1. tRNA反密码子的突变 2. tRNA其它结构的改变
无义突变使 UUG 变为 UAG
Tyr-tRNA 阅读 UAG 密码子
AUG
UUG UAA AAC
AUG
UAG
UAA
AUG
核糖体的活性位点 位置 30S,P 位点附近 大部分在 50S 亚基 大部分在 30S 亚基
E 位点 5SRNA 肽酰 基转 移 酶 EF-Tu 结 合 位点 EF-G 结 合 位点 L7/L12
结合脱酰 tRNA 和 23SrRNA 结合 将肽链转移到氨基 酰-tRNA 上 氨基酰-tRNA 的进 入 移位
（3）TψC常由5bp的茎和7Nt和环组成。此
臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合； (4)反密码子臂(anticodon arm)常由5bp的茎 区和7Nt的环区组成，它负责对密码子的识 别与配对。 (5)D环 (D arm)的茎区长度常为4bp，也称 双氢尿嘧啶环。负责和氨基酰tRNA聚合酶 结合; (6)额外环(extra arm)可变性大，从4 Nt到21 Nt不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中 负责连接两个区域（D环－反密码子环和 TψC-受体臂）。
第三节 tRNA的结构和功能
一. tRNA的结构 （一）三叶草型的二维结构 (1)各种tRNA均含有70~80个碱基，其 中22个碱 基是恒定的。 (2) 5’端和3’端配对（常为7bp）形成茎区，称为 受体臂（acceptor arm）或称氨基酸臂 。在3’端 永远是4个碱基（XCCA）的单链区，在其末端 有2’-OH或3’-OH，是被氨基酰化位点。此臂负 责携带特异的氨基酸。
7.校正基因一般不会影响正常的终止 (1)校正基因识别的终止密码子不一定和正 常终止的密码子相同。有时正常终止位 点有两个连续的终止密码子，而且结构 不同，如UAG-UAA； (2)释放因子将和抑制基因竞争和终止密码 子的结合； (3)抑制基因的效率很低，通常为1~5%，所 以常不会抑制正常终止。
31种(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互补 21种(S1-S21) 16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补 49种 有GAUC和tRNAfMat的TψCG互补
33种
和Capm7G结合
核 糖 体 的 大 小
表 14-8 活性位点 mRNA 结合 位点 P 位点 A 位点 功能 结合 mRNA 和 IF 因子 结合 fMet-tRNA 和 肽基-tRNA 结合氨酰基-tRNA
第四节 核糖体的结构和功能
表14-7 原核和真核生物核糖体的组成及功能
核糖体亚基 rRNAs 细菌 70S 50S 23S=2904b 2.5×106D 5S=120b 66%RNA 30S 16S=1542b 哺乳动物 80S 60S 28S=4718b 4.2×106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=160b 40S 18S=1874b 蛋白 RNA的特异顺序和功能
(2)D环和TψC环形成了“
二. tRNA对氨基酸的识别
（1）
tRNA怎样接受特定的氨基酸， 氨基酰 －tRNA合成酶怎样识别tRNA； （2） tRNA中的哪些结构和接受特定氨 基酸有关。
1988年Hou
Ya-ming（候雅明）和Schimmel首 先取得突破。
他们采用的方法是： (1) 选用E.coli (trp-)来进行研究； (2) tRNA，携带Ala，反密码子突变成CUA，可以 和终止密码子UAG相配对,可校正色氨酸的琥 珀突变. (3) 用点突变的方法来改变校正tRNA（Ala）上的 各个位点，观察对识别Ala有何影响，他们证明 了Ala tRNA的G3:U70碱基对，仅一对碱基决定了 丙氨酰tRNA合成酶与tRNA的识别。 这种小元件称为tRNA的“ identity”，或称为副密 码子（paracodon）。
UAG AUC
UAA
UAC AUG
释放因子
抑制突变
Leu
Tyr
Tyr
图 14－17 带有突变反密码子的 tRNA 可抑制无义突变
表 14-6 由反密码子突变而产生的无义抑制基因 基因 tRNA 野生型 识别的密码子 SupD(su1) SupE(su2) SupF(su3) SupC(su4) SupG(su5) SupU(su7) Ser Gln Tyr Tyr Lys Trp UCG CAG UAC, UAU UAC/UAU AAA/AAG UGG 反密码子 CGA CUG GUA GUA UUU CCA 抑制基因 反密码子 CUA CUA CUA UUA UUA UCA 识别的密码子 UAG UAG UAG UAA/UAG UAA/UAG UGA/UGG
表 14--5 每种合成酶通过几个特殊碱基来识别其同质 tRNA tRNA 一类氨基酰 tRNA 合成酶 Val Met Ile Gln 二类氨基酰 tRNA 合成酶 Phe（酵母） Ser Ala 反密码子上的三个碱基，G20(D 环); A73(末端) G1-C72; G2-C71; A3-U70(受体臂); C11-G24(D 环) G3-U70(受体臂) 反密码子上的三个碱基 反密码子上的三个碱基 反密码子上的 C34 修饰碱基 U35（反密码子）; U1-A72 和 G73（受体臂） 合成酶识别的碱基
50S P 和 A 位点的ห้องสมุดไป่ตู้近 50S 的中心突起 30S 外部 50S 亚 基 的 界 面 上，L7/L12 附近， 近 S12 50S 的柄
组分 S1、S18、S21；及 S3、S4、S5、 S12 16SrRNA3′末端区域 L2、L27 及 L14、L18、L24、L33 16S 和 23SrRNA3′附近区域 L1、L5、L7/L12、L20、L30、L33 16S 和 23SrRNA（16S 的 1400 区） 23SrRNA 是重要的 L5、L18、L25 复合体 L2、L3、L4、L15、L16 23SrRNA 是重要的
tRNA 的 碱基 堆积
L型结构
L” 的转角。 (1)氨基酸受体臂位于L型的一侧，距反密码子 环约70 A (3)在一些保守和半保守的碱基之间形成很多的 三级氢键,使分子形成L形b,并使结构稳定。 (4)使得三维结构得以形成的这些碱基配对涉及 到与磷酸核糖主链相互作用的三级结构的磷酸 二酯键分布在核糖的2’-OH上。 (5)几乎所有的碱基平面之间产生堆积的作用。 (6)在反密码子茎中仅有很少的三级氢键。
GTP 酶需要
L7、L12

（二）错义抑制
错义突变 错义突变
GGA UAA AUG AGA UAA
AUG
AGA UAA
AUG
UCU
CCU 抑制突变
UCU
Arg
Gly
Gly
图 14-18 反密码子发生突变可抑制错义突变
抑制突变的特点:
1.不是所有抑制基因都能产生有功能的蛋白质， 关键是要看氨基酸取代的情况。 2. 校正的作用不可能是完全的。 ①校正的tRNA分子是有限的而且还要和释放 因子竞争； ②若是错义抑制的话，由于氨基酸发生取 代,使得蛋白质的活性有所降低。 3. 每种抑制tRNA一般都只识别UAG终止密码子， 而不再识别原来相应的密码子。