第2节多肽链合成机理

❖ IF1、IF3促进下，30S与 mRNA起始部位结合；
SD序列
❖ 然后与fmet- tRNAifMet 、 GTP 、 IF2结合，形成3 0S起始复合物：
mRNA-30S- fmet- tRNAifMet
2) 70S起始复合物的形成 ❖ 30S起始复合物与50S亚基
结合→形成70S起始复合物 （具有生物学功能）， ❖ 同时GTP水解生成GDP和P i， IF1 、IF2 、IF3被释放。
、——三个阶段。 ❖ 4、在蛋白质多肽链的合成过程中，消耗能量
的步骤有——、——。
❖ 5、肽键的形成由——催化合成，在移 位反应中，需要——的参与，一次移动 的距离为——密码子的。
❖ 6、哪些机制可保证翻译的准确性？ ❖ 7、大肠杆菌细胞中，多肽链是如何合
成的？
5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较
甲酰化等。 ❖ 3) 二硫键的形成： 专一性氧化酶 ❖ 4) 肽段的切除
2、高级结构的形成：
1）构象的形成
➢ 在分子伴侣、折叠酶等蛋白质因子协助下， 形成特定的空间构象。
2）亚基的聚合 3）辅基的连接
3、靶向输送
❖ 蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的 场所称为靶向输送。
❖ 在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段 疏水性的肽段，称为信号肽。
信号肽图示
Basic residue
Hydrophobic core
Small and neutral residue
分泌型蛋白质的靶向运输
作业
❖ 1、真核生物与原核生物蛋白质多肽链的 区别有哪些？
❖ 2、多肽链合成后，一级结构的加工方式 有哪些？
❖ 3、什么是信号肽？理解信号肽在分泌型 蛋白质的定向运输中的作用。
第2节 蛋白质合成机理
教学目标
❖ 1、理解肽链延伸的方向以及mRNA上翻译的方向； ❖ 2、理解与掌握大肠杆菌中多肽链合成的机理（过程） ❖ 3、了解真核生物与原核生物多肽链合成的区别； ❖ 4、了解蛋白质合成的抑制剂； ❖ 5、了解多肽合成后加工及定向运输；
本节主要内容
❖ 1、肽链延伸的方向和速度 ❖ 2、 mRNA上翻译的方向 ❖ 3、氨基酸的活化 ❖ 4、多肽链合成的过程 ❖ 5、真核生物与原核生物蛋白质合成比较 ❖ 6、 蛋白质合成的抑制剂
met-tRNAiMet 、fmet- tRNAiMet、 met- tRNAMet 形成图示
fmet- tRNAiMet合成图示
甲酰化位点
met-tRNAiMet
甲酰基
fmet- tRNAiMet
fmet- tRNAifMet甲酰化的作用
❖ ① 甲酰化后才能与起始因子、30S小亚基结合； ❖ ② 使fMet- tRNAifMet结合在核糖体P位点 ❖ ③甲酰化可防止起始氨基酸进入延伸中的肽链， ❖ ④ EF-Tu识别未甲基化的 Met- tRNAMet ，使Met掺入
❖ 1）核糖体更大 ： 真核细胞为80S ❖ 2）起始tRNA： 真核细胞为met-tRNAmet ❖ 3）起始密码子： AUG ，mRNA的5′端, 无SD序列, 但
其5′-帽子与起始因子的识别有关。 mRNA为单顺反子， 每种mRNA只转译出1种多肽。 ❖ 4）80S起始复合物：9种起始因子 ➢ eIF-1、eIF-2 、eIF-3、eIF-4A、eIF-4B、IF-4C、
❖ ① 酶: 肽酰转移酶(peptidyl transferase); ❖ ②肽键的形成
➢ 肽酰基从P位转到A位, 肽酰-tRNA的羧基与 氨酰-tRNA的氨基之间形成肽键;
❖ ③) 嘌呤霉素:
➢ 在肽酰转移酶作用下,可与肽酰-tRNA结合,形成肽酰嘌呤霉 素(易从核糖体上脱落),导致多肽链合成的中断.
3 氨基酸的活化(氨酰tRNA的合成)
高能酯键 只有 3’-酯参与转肽反 应
游离-OH
氨酰tRNA合成酶 活性位点
氨酰-AMP
氨酰tRNA 酯键
Gln-tRNA Amino acid arm
ATP
Anticodon arm Gln-tRNA合成酶
synthetase
氨酰-tRNA合成酶
❖ 对氨基酸和tRNA（同功tRNA ）两者都具有专一性； 20种 ❖ 氨酰tRNA合成酶对氨基酸和与之对应的tRNA专一性称为 “第
4.2.2 多肽链延伸的过程
❖ 1） 进位
➢ ① 新的氨酰-tRNA进入A位，
➢ ② 延伸因子EF-Tu、EF-Ts参与此过程
➢ ③ 消耗1分子GTP
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
go
❖ 2） 转肽(transpeptidation )
❖ 3） 移位(translocation)
2) 转肽 (transpeptidation )
移位图示
新的肽键
4.3 多肽链合成的终止(termination)与释放
❖ 4.3.1 终止信号 ❖ 1）终止密码子: UAA、UGA、UAG ❖ 2） 释放因子(Releasing factor, RF)
➢ RF1: 识别UAA、UAG ➢ RF2 : 识别UAA、UGA ➢ RF3: 不识别终止密码子，激活RF1、 RF2的活性。
6 蛋白质合成的抑制剂
❖ 抗菌素: 氯霉素、四环素、链霉素，与70S亚 基结合， 抑制原核细胞的翻译,但对真核细胞 不起作用。
❖ 亚胺环己酮: 只作用真核生物的80S 核糖体。 ❖ 白喉霉素与EF2，抑制肽链的移位作用。
第3节 多肽链合成后的加工与定向运输 ❖ 1、一级结构的加工修饰
❖ 1) N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除 ❖ 2)氨基酸的修饰：糖基化、羟基化、磷酸化、
❖ fmet- tRNAifMet 占据 P位点；
4.2 多肽链合成的延伸(elongation)
❖ 4.2.1肽链的延伸因子(elongation factor,EF) ❖ EF-Tu、EF-Ts、 EFG （原核） ❖ EF-Tu、EF-Ts：促使氨酰-tRNA进入A位点 ❖ EFG：促进移位
❖ 4.3.2 终止机制
❖ RF与终止密码子结 合, 使肽酰转移酶 活性转变成酯酶活 性.
❖ 水解P位点上肽酰tRNA的酯键，然后 释放了多肽链和tR NA。
蛋白质合成过程总结
❖ 1) 原料：氨基酸（活化），消耗2个高能磷酸键（2ATP）;
❖ 2) 多肽合成过程分为：起始、延伸（进位、转肽、移位）、终 止三个阶段，能量消耗情况：进位（1GTP），移位（1GTP）， 终止（1GTP），每掺入1个氨基酸（形成1个肽键）共消耗 4ATP。
eIF-4D、eIF –4E、 eIF-5
❖ 5）肽链延伸因子与终止因子
➢ 真核生物细胞的延伸因子为EF1α和EF1 βγ ➢ 终止因子只有1种，eRF，可识别3种终止密码
❖ 6）翻译与转录不偶联
➢ 原核细胞翻译与转录可同时进行
❖ 7） 合成速度
➢ 真核细胞:慢 3个肽链/核糖体/秒； ➢ 原核细胞:快 10-15个肽链/核糖体/秒
❖ 1) 起始氨基酸
➢ 甲酰甲硫氨酸(fMet, 原核),甲硫氨酸(Met, 真核)
❖ 2) 携带Met的 tRNA
➢ ① tRNAiMet : 负责起始氨基酸的掺入 ➢ ② tRNAMet : 负责Met掺入多肽链内部
❖ 3)起始氨酰-tRNA:甲硫氨酰-tRNA合成酶
➢ met- tRNAiMet (真核) ➢ fmet- tRNAifMet ( 原核 )
❖ 3）多肽合成过程中，多种因子参与：
➢ 氨酰tRNA合成酶，起始因子（IF1、 IF2、 IF3），延伸因子（EF-Tu、 EF-Ts 、EFG）,释放因子（RF1、 RF2、 RF3）等。
练习
❖ 1、蛋白质多肽链的延伸方向为——；沿信使 RNA模板的解读方向为——。
❖ 2、1分子AA活化，需消耗——个高能磷酸键。 ❖ 3、蛋白质多肽链的合成可分为——、——
靶向输送图示
信号肽
❖ 由10~40个氨基酸残基组成，N端为带正电荷的氨基酸 残基，中间为疏水的核心区，而其组成可被信号肽酶 识别并裂解， C端由小分子氨基酸残基组成。
❖ 分泌型蛋白质的定向输送：信号肽与信号肽识别粒子 （SRP）识别并特异结合→SRP与膜上的停泊蛋白 （DP）识别并结合→分泌型蛋白质进入ER腔内→高 尔基体→细胞外
4、多肽链合成的过程（大肠杆菌）
❖ 4.1 多肽链合成的起始(initiation) ❖ 4.2 多肽链合成的延伸(elongation) ❖ 4.3 多肽链合成的终止(termination)与释放
4.1 多肽链合成的起始
❖ 4.1.1 起始密码子（起始信号）
❖ 1) 起始密码子
➢ AUG， GUG（少数）
到多肽链内。
4.1.3 70S起始复合物的形成
❖ 起始因子（initiation factor, IF) ❖ IF1 、IF2 、IF3（原核） ❖ IF3: 70S核糖体的30S和50S亚基分开； ❖ IF1与IF2 ：促进fmet- tRNAifMet、mRNA与
30S 亚基的结合
1) 30S起始复合物的形成
❖ 2） SD序列——Shine和Dalgarno（20世纪70年代）
➢ 在距AUG上游约10个碱基左右的位置,有一段富含嘌呤碱基 的序列,称为SD序列; SD序列能与16S rRNA 3`端的嘧啶碱 基进行碱基互补性的识别，帮助起始，也是与核糖体结合的 位点。
SD序列
10 10
4.1.2 起始氨基酸
转肽图示1
转肽图示2
新的肽键
嘌呤霉素抑制蛋白质合成的机理
3) 移位(translocation)
❖ ①延伸因子EFG （也称移位酶）,消耗 1GTP。
❖ ②移位
➢ 核糖体沿mRNA(5’→ 3’)作相对移动。每次移动1个 密码子的距离。
➢ 空载tRNA从P位点移出，肽酰－tRNA进入P位点，A 位点空出，为新的氨酰－tRNA的进位做准备。
二遗传密码” ❖ 活性部位
➢ 氨基酸——专一性很高，tRNA——专一性较低，氨酰tRNA ❖ 校正部位（水解活性，第2个活性部位）
➢ Ile-氨酰tRNA合成酶：Ile-tRNAIle，错载：Val-tRNAIle ➢ Val-tRNAIle + H2O → Val + tRNAIle ➢ 蛋白质多肽链合成忠实性起重要作用