第15章蛋白质的生物合成2013

这些正负元件分布在tRNA 分子内的很多区域, 但经常出现在氨基酸受体茎和反密码子环上.
tRNA Ala Ser Phe Ile Val Met Gln
E.coli
个性 受体茎 G3:U70 碱基对 受体茎 G1:U72;G2:G71;A3:U70; 茎C11:G24碱基对 反密码子, D环G20,3’ 端A73 U35 反密码子 反密码子 反密码子,特别是其中的U D
L7/L12蛋白: GTP酶活性所必需.50 S亚基柄部.是许多可溶性 蛋白因子出入大小亚基间的门户,包括翻译的 起始因子(IF),延伸因子(EF),释放因子(RF)等 都首先与L7/L12蛋白相结合而发挥作用,并在蛋 白质能量上起关键作用.
小亚基： mRNA结合位点(S1,18,21,3,4,5)、 延伸因子EF-Tu结合位点、 肽酰tRNA结合位点(P位点)大部分、 起始因子结合位点
两类氨酰tRNA合成酶都是多结构域蛋白质。
典型的情况下，一个氨酰tRNA合成酶是由
一个催化结构域（以上反应发生的区域）
一个反密码子结合结构域（与tRNA上的反密码 子作用的区域，来保证氨基酸结合到正确的 tRNA分子上）。
一些氨酰tRNA合成酶还 具有RNA结合结构域 和“编辑”结构域， 负责将不正确连接的 氨酰tRNA重新打开。 氨酰tRNA合成酶对底物 具识别作用：酶分子 有两个识别位点。 底物： tRNA 氨基酸
真核生物： Met-tRNAi
Met
原核生物： fMet-tRNAifMet
tRNA的个性: 研究表明: 决定某一种tRNA接受AA专一性的主要因素是: tRNA分子上由几个核苷酸甚至单个核苷酸组 成的正负元件(element).这些正负元件通常 被称为tRNA的个性(identity). 正元件:决定一种tRNA接受 某一种AA 负元件:决定一种tRNA不接受某一种AA
氨酰tRNA合成酶的专一性： 它所催化的第一步 氨基酸的活性反应不是严 格专一， 第二步 酯化反应，是高度专一的。氨基酰tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特 异性。
生理意义： 一些合成酶还具有校正活性(proofreading activity) 以确保tRNA结合的正确性： 如果tRNA被发现与错误的AA相连接，那么所形 成氨酰-tRNA会通过水解重新被打开。可避免 tRNA携带错误的AA渗入蛋白质的合成。.
-
2.氨酰tRNA合成酶aminoacyl
tRNA synthetase ，aaRS）
是一类催化特定AA或其前体与对应tRNA发生 酯化反应而形成氨酰tRNA的酶。 由于每一种的氨基酸与tRNA的连接都需要专 一性的氨酰tRNA合成酶来催化，因此氨酰 tRNA合成酶的种类与标准氨基酸的数量一 样都为20种。
氨基酰-AMP-E ＋ tRNA 氨基酰-tRNA ＋ AMP＋E
高度专一
催化Aa从氨酰-AMP转移到tRNA的 3'端最后一个碱基的2'-或3'-羟 基上
氨酰tRNA合成酶(序列,活性位点结构不同)
分为两类： 类型I：含有两个高度保守的序列基序，这类 酶所催化的氨酰化发生在tRNA上腺苷的2'-羟 基上，并且酶分子通常的活性形式为单体或
L1~L49
S1~S21
S1~S33
核糖体的基本功能
Βιβλιοθήκη Baidu
核糖体的基本功能
识别mRNA上的起始位点并开始翻译
密码子与tRNA上的反密码子正确配对 合成肽键
核糖体上具有多个活性部位 大亚基： 氨酰tRNA结合位点(A位点)大部分、 起始因子(IF), 延伸因子(EF), 释放因子(RF)结合位点、 肽酰转移酶位点(23S rRNA)、 E位点(空载的tRNA临时结合部位)、 L7/L12蛋白
转酯化反应
不同的酶是从不 同的角度接近 tRNA分子的。
作用于Ile,Val,Gln的合成酶像是tRNA分子的摇篮，抓住 反密码子环，并将AA接受臂置于它的活性部位。这些酶 有相似的蛋白质结构，类似的作用方式，并且都将AA加 在tRNA分子末端核糖的2'-羟基上，被称为“类型Ⅰ”酶。
而作用与Phe和Thr的酶属于“类型Ⅱ”，它们 从另一侧接近tRNA，并将氨基酸加到tRNA 末端核糖的3'-羟基上。
1、氨基酸与tRNA连接的反应
氨基酰-tRNA合成酶 – (aminoacyl-tRNA synthetase,aaRS)
氨基酰-tRNA合成酶 ATP
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA AMP＋PPi
第一步反应 氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi
合成酶
第二步反应
第33章
蛋白质的生物合成
一.参与蛋白质的生物合成的RNA和有关装置
(一)、核糖体：主要存在于粗面ER
每个亚基的大小, 组分和三维结构 在所有生物体都 十分相似
大亚基:23S rRNA 为转肽酶活性
L1~L36
L7=L12
L26=S20
小亚基:16S rRNA 为 识别mRNA 5’- 端的 起始密码所必需
二聚体。
类型II：含有三个高度保守的序列基序，这类 酶所催化的氨酰化发生在tRNA上同一个腺苷 的3‘-羟基上，并且酶分子通常的活性形式为 二聚体或四聚体。
例外的是苯丙氨酰tRNA合成酶，虽然被归类于 类型II，它催化的氨酰化发生2'-羟基上。
无论氨酰基开始被连接到腺苷上的哪一个羟基 上，最终都会连接到3'羟基上，因为2'-O-氨 酰-tRNA会通过酯交换反应 （transesterification）转移到3'羟基上。
S1可以使16S rRNA 3’ 端的发夹式二级结构松 开,从而使16S rRNA 3’ 端与mRNA 5’ 端的一 个特殊区域相结合,便于翻译开始. S5与S2和S4的结合可提高蛋白质合成时延伸 因子的GTP酶活性.
核糖体蛋白质
氯化铯密度梯度离心
核心蛋白
脱落蛋白
与rRNA保温
自动装配 30S亚基
50S亚基
2个亚基的拆分需要借助一些可溶性蛋白因子
(二) tRNA与氨酰tRNA 合成酶
tRNA的表示方法：
tRNAAla
Ala-tRNAAla
tRNAMet i
tRNAfMet e
fMet-tRNAfMet
i
携带同一种AA 的几种不同 tRNA分子称 同工受体tRNA.
起始肽链合成的氨基酰-tRNA