蛋白质合成过程

蛋白质合成过程
蛋白质合成过程
• 在肽链合成起始时，首先是核糖体小亚基与 mRNA上的核糖体结合位点识别结合，然后， 大亚基与小亚基结合，形成完整的核糖体(70S 起始复合物)。
f f
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对起始密码子附近的核苷酸序列进行分析后发现，在距 离起始密码子上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤 的序列（称为Shine-Dalgarno序列，简称SD序列）。它与 16SrRNA3’端的核苷酸序列形成互补。
下图为一些原和生物的SD序列和SD序列于16SrRNA3’端 片段之间的互补关系：
蛋白质合成过程
ATP+氨基酸+酶——→氨基酸-AMP-酶+PPi 反应需要Mg2+或Mn2+，并且是ATP水解释放能量供复合物的形成。在复合物中，氨基 酸的羧基通过酸酐键与AMP上的5’-磷酸基相连接,形成高能酸酐键,从而使氨基酸的 羧基得到活化。
2、氨基酸从复合物上面转移到相应的tRNA上面：
氨基酸-AMP-酶+PPi ——→氨酰-tRNA+AMP+酶
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现在已经知道作为多肽合成起始信号的密码子
有两个，即甲硫氨酸的密码子(AUG)和缬氨酸 的 密 码 子 ( GUG)( 极 少 出 现 ) 。 在 大 肠 杆 菌 中 , 起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫 氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸。
•fMet-tRNAf的形
小亚基
AUG
IF3
IF3
fMet
5
AUG
IF3
GTP、IF1、 IF2 fMet-tRNAf
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
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70S复合物的形成：
fMet
5
P位点
A位点
fMet
5
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
+ 50Sຫໍສະໝຸດ Baidu糖体
UAC AUG
GTP、IF1、IF2
GDP+Pi、IF1、IF2
❖ Ile- tRNAIle——异亮氨酰-tRNAIle 氨酰-tRNA合成酶和之相对应的 tRNA分子被称蛋为白质遗合成传过程密码第二重要
蛋白质合成过程
（二）大肠杆菌中肽链合成的起始
1、起始密码子（起始信号）：细菌中多肽的合成并不是从 mRNA5’端的第一个核苷酸开始的。被转译的头一个密码子往 往位于5’端的第25个核苷酸以后。mRNA上的起始密码子常为 AUG，少数情形下也为GUG。
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1、 活化 ： AA-AMP-E复合物的形成
AA+ATP+E Mg 2+ AA-AMP-E +PPi
Mn 2+
O
=-
E-CR1-C-O ~P-O- CH2 腺嘌呤
NH2 O OH
O
高能酸苷键
2、 转移
OH OH
AA-AMP-E+ tRNA
氨酰-tRNA +AMP+E
2-OH连接AA，影响下一步 肽键形成
起始复合物的形成可分三个步骤进行：首先始30S的亚基与起始因子3（IF3） 结合以阻止30亚基与50S亚基重新结合；然后30S亚基与mRNA结合成 30S·mRNA·IF3复合物（组分比例1:1:1)。第二步是30S·mRNA·IF3与已经含有结 合态GTP及甲酰甲硫氨酰-tRNA的起始因子IF1和IF2结合形成更大的复合物。第三 步是此复合物释放出IF3后就与50S大亚基结合，同时与IF2结合的GTP水解生成 GDP及磷酸释放出来。IF1及IF2也离开此复合物，形成具有起始功能的起始复合物， 即30S·mRNA·50S·fMet-tRNA。
二 . 蛋白质的合成过程
（大肠杆菌）
❖ 氨基酸的活化 ❖ 肽链合成的起始 ❖ 肽链的延伸 ❖ 肽链合成的终止与释放
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蛋白质合成的机制要比DNA复制和转录复杂的多。它大约需要300多种生物大 分子，其中包括三类核糖核酸、可溶性蛋白质因子等参加的协同作用。其合成过程 大致分为5个阶段：氨基酸的激活、肽链合成的启动、肽链的延长、肽链合成的终止 和释放、肽链的折叠和加工处理。
这时fMet·tRNA占据了核糖体上的肽基部位（P位），空着的氨酰tRNA部位 （A位）准备接受下一个氨酰tRNA。至此肽链延长的准备工作已经完成。
起始复合物形成过程中。起始因子IF2具有GTP酶活性，而IF1起协调IF2和促 进IF3离开小亚基的作用。
其起始过程的图解如下：
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30S复合物形成：
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C CA
OH O H P P P O C-C-R
NH3 +
❖氨基酸活化的总反应式是：
氨酰-tRNA 合成酶
氨 基 酸 + ATP+tRNA +H2O 氨 酰 tRNA+AMP+PPi ❖ 20种氨基酸中每一种都有各自特异的氨酰-tRNA合 成酶。氨酰-tRNA合成酶具有高度的专一性，它既 能识别相应的氨基酸（L-构型），又能识别与此氨 基酸相对应的一个或多个tRNA 分子；即使AA识别 出现错误，此酶具有水解功能，可以将其水解掉。 这种高度的专一性保证了氨基酸与其特定的tRNA准 确匹❖配tR，N从A而Ile使—蛋—白携质带的Ile合的成tR具N有A一定的保真性。
（一）氨基酸的活化与转运
氨基酸在掺入肽链之前必须活化（activition）以获得额外的能量。活化反应是在 氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）催化下进行的。活化了的氨基酸与 tRNA形成氨酰-tRNA。这一反应可在可溶性细胞质内完成。活化反应分两步进行：
1、氨基酸-AMP-酶复合物的形成：反应如下：
成
fMet-tRNAifMet
Met-tRNAf + N10-甲酰FH4 甲酰化酶 fMet-tRNAf + FH4
真核生物：Met-tRNAMet。真核生物无甲基化过程，起始氨
基酸是Met,起始tRNA为Met-tRNAMet
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2、起始复合物的形成：原核细胞中的起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，而不是甲硫 氨酸，它是在甲酰化酶作用下形成的。但需注意的是这种酶只能催化甲硫氨酸tRNAf转化为甲酰甲硫氨酸-tRNA(fMet-tRNA），而不能催化游离的甲硫氨酸或 Met-tRNAm的甲酰化。这就是说细胞内有两种携带甲硫氨酸的tRNA。即tRNAf用 来与fMet相结合，参与原核生物肽链的合成的起始；而tRNAm携带正常的甲硫氨 酸掺入肽链。