第五章protein的翻译
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当…………，有S-D 序列的特征）
• Prok中多顺反子mRNA中各基因的产物数量不一定相 等
• 比如乳糖操纵元中，Z：Y：A=1：0.5：0.2
Spacer 较长 Spacer 较短
• 其他特征
• 5’ 端有300个左右NT的leader（A/G－－－－AUG）
• AUG作为起始密码子（GUG、UUG）
• D臂、反密码子臂、TψC臂、附加臂 ； • DHU环、反密码子环、 TψC环、附加环
tRNA真实的空间构型
“ L”形三级结构
“L”结构域的功能
• aa accept arm 位于“L”一端，契合于核糖体的肽基； • 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； • TΨC 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。
tRNA 的种类
• 附加臂的大小
• Ⅰ类tRNA：3-5 bp (75%) • Ⅱ tRNA: 13-21 bp (25%)
• 起始tRNA
• Prok中， 携带甲酰甲硫氨酸（fMet） • Euk中， 携带甲硫氨酸（Met）
• 副密码子将AARS分为两类
• type I： Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyr，paracodon 大多位于反密码子臂
• type II： paracodon 大多位于氨基酸接受臂，个别还同时 在附加臂上有相应碱基
两类酶与tRNA反应时－－接近模式不同
生命的中心法则
5.1 基本元件
• tRNA • mRNA • rRNA与核糖体
5.1.1 tRNA
• 最小的 RNA，4S，70 ~ 80个base; • 1964年，Holly. R. 鉴定出 tRNAphe 的二级结构为三
叶草形（77个NT）; • 三叶草结构包括5个臂、4个环
• 氨基酸接受臂 • tRNA 的5’与3’-末端碱基配对形成 • 3’ 端永远为不配对的CCA序列 • 最后的A的 3’ 或 2’-OH可以被氨酰化
原核生物mRNA的特征
• 大部分为多顺反子
• spacer: 各顺反子之间（基因之间）的非编码区长度变化很大 ，从重叠到100个碱基不等；
• 因此，多顺反子的mRNA翻译有两种情况：
• spacer较长时，下一个基因的产物合成起始是独立的 • spacer长度较短时,两个顺反子使用相同的核糖体或小亚基( 相
• AUG前有 S – D 序列
• S – D序列（Shine-Dalgarno sequence）： 位于AUG 上游 4 ~13 个NT处的富含嘌呤的 3 ~9个NT的共同序列 ，其一致序列为 AGGAGG；与核糖体小亚基内16S rRNA 的 3’端富含嘧啶的序列3’------UCCUCC-----5’互 补，使 tRNA正确定位于起始codon。
Prok.mRNA转录、翻译和降解周期
真核生物mRNA的特征
• 一般为单顺反子 • 5’ 端的帽子对翻译有增强作用，且 5’ 帽子和3’polyA尾
对翻译效率的调节有协同作用 • “第一AUG规律” 即----- 绝大部分以AUG作为起始
codon • 起始AUG有如下特点
• C C A C C AUG G；－3位的A和＋4位的G….. 对于准确翻译 至关重要
5.1.2 mRNA
• 单顺反子mRNA（monocistronic mRNA）
• 编码一个蛋白质的….. • 部分Prok 所有Euk的mRNA • 多顺反子mRNA（polycistronic mRNA ）: • 部分原核mRNA • mRNA 分子的组成： • 编码区 起始AUG到终止密码子 • 前导序列 AUG之前的 5’ 端非编码区（5’UTR） • 尾巴 终止密码子之后，不翻译的 3’ 端
• TypeⅡ类酶 直接将氨酰基转移至 3’ –OH 上
• Paracodon (副密码子)
• tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码，为同一种AARS 所 识别的一组同功受体具有相同的副密码子
tRNA
Ala (GGC)
tRNA
Ala (UGC)源自文库
具有G3 ：U70 paracodon
• AARS 对paracodon 的识别与结合是通过氨基酸与碱基之间的 连接实现的
5.1.3 核糖体及rRNA的结构
• 是翻译进行的场所 ，含大小亚基 • Prok. protein 约占细胞的10％，rRNA占总RNA的80％
，Euk中相对比例小些； • 细菌中常以多聚核糖体的形式； • Euk中大多与细胞骨架和内质网膜结合在一起
核糖体的结构
• 需要三种底物: AA、tRNA 、ATP • 因此有三个位点：aa binding site、tRNA binding site、
ATP site • Prok中AARS有20种，对AA专一 • 按反应机制AARS分为两类
• Type Ⅰ类酶 先将氨酰基转移到 tRNA 3’ 端A的 2’-OH 然后通过转酯反应转移到 3’ –OH上
Chapter 5
Protein 翻译 Protein translation
从DNA转录到RNA可以利用碱基互补配对，但mRNA 与的碱基序列与蛋白质的氨基酸序列却没有直接的对 应关系，他们之间也没有直接的作用力，那么在这两 种完全不同的遗传语言之间是如何沟通、如何传递信 息的呢？
信息的传递者就是tRNA，准确的来说，应该是氨酰基 tRNA，它利用反密码子与mRNA配对，通过氨酰 tRNA 合成酶、利用副密码子来选择特异的氨基酸。
• 同工tRNA
• 携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA • 结构上能被AA– tRNA合成酶识别的共性
副密码子与氨酰基tRNA的合成
• 氨酰基tRNA的合成执行着双重功能 • 为肽建的合成提供能量 • 执行遗传信息的解读 • 模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是AA
• AA– tRNA合成酶（AARS）
• Prok中多顺反子mRNA中各基因的产物数量不一定相 等
• 比如乳糖操纵元中，Z：Y：A=1：0.5：0.2
Spacer 较长 Spacer 较短
• 其他特征
• 5’ 端有300个左右NT的leader（A/G－－－－AUG）
• AUG作为起始密码子（GUG、UUG）
• D臂、反密码子臂、TψC臂、附加臂 ； • DHU环、反密码子环、 TψC环、附加环
tRNA真实的空间构型
“ L”形三级结构
“L”结构域的功能
• aa accept arm 位于“L”一端，契合于核糖体的肽基； • 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； • TΨC 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。
tRNA 的种类
• 附加臂的大小
• Ⅰ类tRNA：3-5 bp (75%) • Ⅱ tRNA: 13-21 bp (25%)
• 起始tRNA
• Prok中， 携带甲酰甲硫氨酸（fMet） • Euk中， 携带甲硫氨酸（Met）
• 副密码子将AARS分为两类
• type I： Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyr，paracodon 大多位于反密码子臂
• type II： paracodon 大多位于氨基酸接受臂，个别还同时 在附加臂上有相应碱基
两类酶与tRNA反应时－－接近模式不同
生命的中心法则
5.1 基本元件
• tRNA • mRNA • rRNA与核糖体
5.1.1 tRNA
• 最小的 RNA，4S，70 ~ 80个base; • 1964年，Holly. R. 鉴定出 tRNAphe 的二级结构为三
叶草形（77个NT）; • 三叶草结构包括5个臂、4个环
• 氨基酸接受臂 • tRNA 的5’与3’-末端碱基配对形成 • 3’ 端永远为不配对的CCA序列 • 最后的A的 3’ 或 2’-OH可以被氨酰化
原核生物mRNA的特征
• 大部分为多顺反子
• spacer: 各顺反子之间（基因之间）的非编码区长度变化很大 ，从重叠到100个碱基不等；
• 因此，多顺反子的mRNA翻译有两种情况：
• spacer较长时，下一个基因的产物合成起始是独立的 • spacer长度较短时,两个顺反子使用相同的核糖体或小亚基( 相
• AUG前有 S – D 序列
• S – D序列（Shine-Dalgarno sequence）： 位于AUG 上游 4 ~13 个NT处的富含嘌呤的 3 ~9个NT的共同序列 ，其一致序列为 AGGAGG；与核糖体小亚基内16S rRNA 的 3’端富含嘧啶的序列3’------UCCUCC-----5’互 补，使 tRNA正确定位于起始codon。
Prok.mRNA转录、翻译和降解周期
真核生物mRNA的特征
• 一般为单顺反子 • 5’ 端的帽子对翻译有增强作用，且 5’ 帽子和3’polyA尾
对翻译效率的调节有协同作用 • “第一AUG规律” 即----- 绝大部分以AUG作为起始
codon • 起始AUG有如下特点
• C C A C C AUG G；－3位的A和＋4位的G….. 对于准确翻译 至关重要
5.1.2 mRNA
• 单顺反子mRNA（monocistronic mRNA）
• 编码一个蛋白质的….. • 部分Prok 所有Euk的mRNA • 多顺反子mRNA（polycistronic mRNA ）: • 部分原核mRNA • mRNA 分子的组成： • 编码区 起始AUG到终止密码子 • 前导序列 AUG之前的 5’ 端非编码区（5’UTR） • 尾巴 终止密码子之后，不翻译的 3’ 端
• TypeⅡ类酶 直接将氨酰基转移至 3’ –OH 上
• Paracodon (副密码子)
• tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码，为同一种AARS 所 识别的一组同功受体具有相同的副密码子
tRNA
Ala (GGC)
tRNA
Ala (UGC)源自文库
具有G3 ：U70 paracodon
• AARS 对paracodon 的识别与结合是通过氨基酸与碱基之间的 连接实现的
5.1.3 核糖体及rRNA的结构
• 是翻译进行的场所 ，含大小亚基 • Prok. protein 约占细胞的10％，rRNA占总RNA的80％
，Euk中相对比例小些； • 细菌中常以多聚核糖体的形式； • Euk中大多与细胞骨架和内质网膜结合在一起
核糖体的结构
• 需要三种底物: AA、tRNA 、ATP • 因此有三个位点：aa binding site、tRNA binding site、
ATP site • Prok中AARS有20种，对AA专一 • 按反应机制AARS分为两类
• Type Ⅰ类酶 先将氨酰基转移到 tRNA 3’ 端A的 2’-OH 然后通过转酯反应转移到 3’ –OH上
Chapter 5
Protein 翻译 Protein translation
从DNA转录到RNA可以利用碱基互补配对，但mRNA 与的碱基序列与蛋白质的氨基酸序列却没有直接的对 应关系，他们之间也没有直接的作用力，那么在这两 种完全不同的遗传语言之间是如何沟通、如何传递信 息的呢？
信息的传递者就是tRNA，准确的来说，应该是氨酰基 tRNA，它利用反密码子与mRNA配对，通过氨酰 tRNA 合成酶、利用副密码子来选择特异的氨基酸。
• 同工tRNA
• 携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA • 结构上能被AA– tRNA合成酶识别的共性
副密码子与氨酰基tRNA的合成
• 氨酰基tRNA的合成执行着双重功能 • 为肽建的合成提供能量 • 执行遗传信息的解读 • 模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是AA
• AA– tRNA合成酶（AARS）