NJUST 分子生物学课件 09RNA的翻译——蛋白质的生物合成

EF-G site
EF-Tu site
20 Nt
d. Processing
initiation
S.D. Sequence Scanning sequence
?
C
?
P A
fMet-tRNAmet f fMet Met Met-tRNAmet i
Initiation
fMet P A C A
C
Met
Elongation
---aa accept arm ;
loading aa at 3‟ end ---TΨ C loop; contact with 5s rRNA
---DHU loop;
contact with AARS ---anti-codon loop;
34
I type ; 3-5 Nt 3/4 tRNA II type ; 13-21 Nt
保证peptide准确翻译的机制
DNA replication ξ= 10-11 RNA transcription ξ= 10-4
Peptide translation P(准确率) = （1—ξ）n (氨基酸的数目) N 100 200 1000 P (ξ=10-2) 36% 4.9% 0.004% P(ξ=10-3) 91.5% 84% 36% P(ξ=10-4) 99% 97% 90%
AUG
AUG UUU CUG
UAG
AUG UUU CUG
UAG
P
A
P
A
P
A
Met
Met Phe
EF-G be needed for translocation
GTP
Tu
GTP
GDP
Tu
Phe
GDP
Tu Ts Temperate S
Tu Ts + ADP ATP Ts
Terminatio of peptide
R1 O H R2 R3
H
N—C—C—N—C—C H H H
O
H
O
N—C—C OH H
+
OH H
机制？
H
+
R3 H N—C—C H H OH O
R1 O H R2 O N—C—C—N—C—C H H H OH
a.Initiation Enzyme of translation in Prok.
IF-1 IF-2 9.5kd 95kd-117kd 加强IF-2，IF-3的酶活 促使fMet-tRNA fmet 选择性的结合
Termination
AUG UUU CUG
UAG
UUU CUG
UAG
UUU CUG
UAG
P
A
P
A
P
TF A
M F
L
MFL
TF
MFL
MFL
--- stop codon usage
E.coli 165 genes
Bacillus
Yeast
52 genes
105 genes
• 对sense codon bias 强的基因 多选用UAA • 对sense codon bias 弱的基因 多选用UGA
---When stop codon into ribosome A site
Release factor 1/2 (or transpeptidase or rRNA ribozyme ?) Hydrolysis Complex disassemble
peptide + tRNA + mRNA + large & small subunit…
IF3
fmet
b. Initiation Enzyme 0f translation in Euk.
eIF2 eIF2-A eIF1 eIF3 eIF4b eIF4a eIF4C eIF5 3种亚基 65kd 15kd ＞500kd 80kd 50kd 19kd 150kd 形成3元起始复合体（eIF2, GTP, tRNA) 促使Met-tRNAmet与40S亚基结合 i 促使mRNA 与40S亚基结合 促使mRNA 与40S亚基结合 促使mRNA 与40S亚基结合 促使与mRNA ,GTP结合 促使两亚基结合 释放eIF2, eIF3
--- UAA stop codon 终止效率高
UAG易被漏读
该基因多选用2 或3 个 stop codon
---4 Nt终止密码？！
Brown （1990 ） 分析了826个基因 终止密码后多数具有U 提出终止密码可能为
(UAAU, UAGU, UGAU) 4 Nt stop codon
471 UAA, 200 UGA前的密码 NAN—UAA (AAA/G)Lys—UAA with high frequency UNN—UAG (UCN/UUC)Ser/Phe—UAG with high freq.
核糖体小亚单位rRNA的二级结构 (a) E.coli 16S rRNA；（红色为高度保守区）
(b) 酵母菌18S rRNA，它们都具有类似的40个臂环结构(图中1～40)(Darnell et al.，1990)
9.2 氨基酸的激活与氨酰dRNA的合成
Met + tRNAmetf
ACCA
-O2
aa-tRNA binding site
B I B I I
H
H
aa-tVal—AMP
无相似结构的氨基酸间 其特异AARS分子无双筛位点
例； aa site of Tyr-RS 只能与Tyr发生诱导契合， 无双筛位点
b) 在AARS 的介导下 tRNA 的副密码子(paracodon) 对aa 的负载
Complete initiation Complex of translation
Translation domain Exit domain menbrane
5s site
Exit site
Peptidyl transferase
fMet--tRNAmetfsite Amet P (Met--tRNA sitei) way in P site
“L”结构域的功能 ---aa accept arm 位于“L”的一端，契合于核糖体的肽 基 转移酶结合位点 P A, 以利肽键的形成 ---anti-codon arm 位于”L”另一端，与结合在核糖体 小亚基上的codon of mRNA配对 --- TΨ C loop & DHU loop 位于“L”两臂的交界处， 利于“L”结构的稳定 ---“L”结构中碱基堆积力大，使其拓扑结构趋于稳定 wobble base 位于“L”结构末端，堆积力小，自由 度 大，使碱基配对摇摆
S4
16s rRNA
S21----------- S1
S4
Ordered process
●
More hairpin structue
9.1.3. mRNA
● In Prokaryote
5‟-end; 300±Nt leading seq. (A/G-------------AUG) Shine-Dalgarno seq. (S.D seq) GGAGG S.D seq---------------------AUG 9Nt better rich A,U, → G mut. translation go down
1/200 !
CH3—C—CH CH3 NH2
In vivo Val : Ile = 5:1
Val-tRNAIle 错误负载机率 1/40 !! 但实际测定的错译机率仅为1/3000 ?!
How ?
aa‟ + ATP
AARS
Mis-activation aa‟-AMP + tRNAaa Mis-loading
√
MACHENISM ?
氨基酸与tRNA间的负载专一性
a) 氨基酰tRNA合成酶（AARS）对氨基酸的特异识别与结合 AARS; aa binding site, tRNA binding site, ATP site
aa binding site 对结构相似的氨基酸的双筛作用
例；Cys HS—CH2—CH—COOH
34th is wobble base
---extra loop;
classification marker ?
●
Paracodon ---由若干Nt组成，存在于tRNA不定位置上 ---与AARS侧链基团的分子发生特异的“契合” ---成为tRNA准确负载氨基酸的机制之一
●
tRNA的”L”三维结构与功能 “L”构型的结构力 ---二级结构中双链区的碱基堆积力和氢键 ---二级结构中非双链区在“L”结构中，形成氢键结合
AARS
aa‟-tRNAaa
aa binding site
具有结合位点（B）和水解位点（H）
(双筛位点)
Ile / Val 进入B 位点 proofreading Kinetic 发生诱导契合 Comformational Chemical
Ile 分子构型大于Val
H 位点柔性部位小
• Ile进入B 位点但不能进入H 位点 • Val进入B 位点并进入H 位点而被降解
poly-citron
● In Eukaryote
leading seq. 5‟ m7Gppp--- -----CCACC-----A-3---A1U2G3G4—
核糖体小亚基扫描AUG 的信号序列
至关准确翻译
mono-cistron
9.1.4. 核糖体
核糖体rRNA的结构

E.coli 的16SrRNA的一级结构是非常保守的，二 级结构具有更高的保守性——臂环结构。