基础分子生物学Chapter遗传密码的使用

7.13 There are nonsense suppressors for each termination codon. 每个终止密码子都有相应的 无义抑制子.
• 每种类型的无义密码子都被带有突变的反 密码子的tRNA抑制.
• 一些稀有抑制子的突变发生在分子的其他 部位.
无义抑制子由反密码子的突变产生.
无义突变可被具有 一个突变反密码子 的tRNA所抑制. 此 tRNA在突变密码子 上插入一个氨基酸, 产生一个全长蛋白 质, 原有密码子的亮 氨酸残基被酪氨酸 取代.
错义抑制发生在 tRNA反密码子突 变后, 它识别错误 的密码子. 因为野 生型tRNA和抑制 子tRNA都可以识 别AGA, 所以抑制 仅仅是部分的抑制.
在旁路模式中, 核糖 体P位的占用可停止 翻译. 核糖体沿着 mRNA滑动到一个位 点, 此处肽酰-tRNA和 一个新密码子在P位 配对, 接着蛋白质合 成重新开始.
复习题
• 什么是密码子摆动? • 什么是抑制子tRNA? • 重新编码包括几种形式?
tRNA 中所 有4种碱基 都能被修饰.
7.6 Modified bases affect anticodon-codon pairing. 修饰的碱基影响反密码子和密码子 的配对.
• 反密码子的修饰影响摆动配对的方式, 因此 它对tRNA特异性的确定很重要.
次黄嘌呤核苷酸 可以和尿嘧啶, 胞 嘧啶, 腺嘌呤中的 任何一种配对.
• 读框可通过“移码”或“旁路”而改变. 这 两种方式都是由mRNA的性质决定的.
个别tRNA(通常 在反密码子上)的 突变可以抑制相 应密码子的通常 含义. 在一个特 例中, 特殊tRNA 通过结合不寻常 的延伸因子, 识 别与发夹环结构 相邻的终止子.
tRNA 滑动一个 碱基后与密码子 配对, 导致了抑制 终止的移码突变, 这种效率一般为 5%.
Chapter 7
USING THE GENETIC CODE 遗传密码的使用
7.1 Introduction 引言
• mRNA 分子中每三个核苷酸序列决定一个 氨基酸，这就是通常所说的三联密码子。
• 与遗传密码子相对应的反密码子在转运 RNA（tRNA）分子中。
• 遗传密码的最终破译是收获于两位分子生 物学家无数艰苦的实验之后。
• 典型的抑制子tRNA在反密码子上发生突变, 改变了 其识别的密码子.
• 当相应于一个终止密码子的新的密码子出现时, 一 个氨基酸被插入, 肽链将延伸通过终止密码子, 这导 致无义突变的位点上的无义抑制, 或者在自然的终 止密码子上发生通读.
• 当tRNA识别一个与通常密码子不同的密码子时, 就 会发生错义抑制, 结果一个氨基酸被另外一个氨基 酸替换.
SelB是一个延伸因 子, 它将硒代半胱酰 -tRNA特异结合到 mRNA上UGA密码 子上, 此密码子后紧 随着一个颈环结构.
7.9 tRNAs Baidu Nhomakorabeare charged with amino acids by synthetases. 合成酶将氨基酸装载到tRNA上.
• 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸装载到tRNA上, 产生氨酰-tRNA, 这是一个两阶段反应, 需要 ATP供能.
2-硫尿嘧啶 仅限于与腺 嘌呤配对, 因为它与鸟 嘌呤只可形 成一个氢键.
7.7 There are sporadic alterations of the universal code. 通用密码子存在零星改变.
• 通用遗传密码在某些物种中发生变化. • 在线粒体基因组中, 这种变化更加常见, 我
• UGA密码子是遗漏性的, 它被Trp-tRNA错 读的概率到达1%-3%.
无义抑制子 也能通读正 常的终止密 码子, 合成了 比野生型蛋 白质更长的 产物.
7.16 Recoding changes codon meanings. 重新编码改变了密码子的含义.
• 密码子含义的改变是由突变的tRNA或有特 别性质的tRNA产生的.
• 每种细胞有20种氨酰-tRNA合成酶, 每种酶只 能装载与特定的氨基酸对应的tRNA.
• tRNA的识别基于tRNA序列上少数几个与接 触相关的位点.
氨酰-tRNA合成 酶将氨基酸装载 到tRNA上.
7.10 Aminoacyl-tRNA synthetases fall into two groups. 氨酰-tRNA合成酶分为两个类型.
密码子反密码子配对时, 第三位碱基涉及 到摆动.
7.4 tRNAs are processed from longer precursors. tRNA由较长的前体加工而来.
• 成熟的tRNA是由一个前体加工而来. • 5′端是由核酸内切酶P裂解而成. • 3′端是由裂解, 修剪最后几个碱基, 并加上
变(对生物体)的影响.
所有三联体密 码子都有含义: 61个编码氨基 酸, 3个导致翻 译终止.
7.3 Codon-anticodon recognition involves wobbling 密码子-反密码子识别涉及摆动.
• 多种密码子编码同一个氨基酸, 这些密码子 一般仅在第三位碱基上不同.
们可以根据这种变化描绘出进化树. • 在细胞核基因组中, 通用遗传密码子的改变
是零星的, 通常主要是影响终止密码子.
细菌或真核生物的细 胞核基因组的遗传密 码的改变通常是将氨 基酸放在终止密码子 上或改变一个密码子, 使它不再定义为一个 氨基酸. 而将一个氨基 酸变成另一个氨基酸 的变化则不常见.
7.14 Suppressors may compete with wild-type reading of the code. 抑制子可能与野生型tRNA 竞争阅读密码子.
• 具有相同反密码子的抑制子tRNA和野生型 tRNA竞争阅读相应的密码子.
• 完全抑制是有害的, 因为它将导致正常终止 密码子被通读.
• 根据序列和结构相似性, 氨酰-tRNA合成酶 分为I型和II型.
一个氨酰-tRNA 合成酶含有三到 四个不同功能的 区域.
7.12 Suppressor tRNAs have mutated anticodons that read new codons. 抑制子tRNA 使用突变的反密码子读取新的密码子.
• 滑动序列允许tRNA在其反密码子配对后, 滑动一个碱基, 从此改变了读框.
• 某些基因的翻译倚赖于程序性移码的规律 性发生.
酵母Ty元件上的tyb 基因的表达需要+1 位移码. 移码发生在 一个7-碱基序列上. 这个序列是两个亮 氨酸密码子, 后面跟 着一个罕见的精氨 酸密码子.
7.18 Bypassing involves ribosome movement. 旁路反应涉及到核糖体的移动.
7.8 Novel amino acids can be inserted at certain stop codons 新的氨基酸可以被插入 到特定的终止密码子上.
• 个别基因在读特异性密码子时会发生一些变化. • 硒代半胱氨酰-tRNA在特定UGA密码子上的插
入需要几种蛋白质来修饰半胱氨酰-tRNA, 并 将之插入到核糖体上. • 吡硌赖氨酸可以插入到特定的UAG密码子上.
当核糖体沿着 mRNA 移动, 以至 于P位的肽酰tRNA从其配对的 密码子上释放出 来, 接着与mRNA 上的下一个密码 子重新配对, 就发 生了旁路反应.
7.17 Frameshifting occurs at slippery sequences. 移码发生在滑动序列上.
• 读框可以受到mRNA的序列和核糖体的环 境影响.
• 反密码子环结构造成反密码子第一个碱基 和密码子的第三个碱基在配对时发生摆动.
密码子第三位碱 基对密码子含义 影响最小, 图中 每个方格所含的 几个密码子中, 第三位碱基具有 简并性, 每组所 代表的氨基酸意 义相同.
在密码子第三位 碱基与反密码子 第一位碱基之间, 碱基配对的摆动 允许形成G-U配 对.
• Nirenberg 和Matthei建立和优化了一种 对RNA高度敏感并可以及时检测多肽 合成的试管实验系统。
7.2 Related codons represent related amino acids. 相关的密码子代表相关的氨基酸
• 在64种可能的三联体密码子中, 61种编码20种氨基酸. • 遗传密码在进化的早期阶段就已固定并且是通用的. • 3种密码子不编码氨基酸而导致终止. • 大部分氨基酸都由一种以上密码子编码. • 一般编码同一种氨基酸的多个密码子都是相关的. • 相似的氨基酸通常由相近的密码子编码, 这可减少突
末端的三个核苷酸(CCA)而成.
tRNA 3′端通过 切割, 修整, 再加 上CCA而成; 5′端 由切割而成.
7.5 tRNA contains modified bases. tRNA 含有修饰碱基.
• tRNA的修饰碱基种类多于50个. • 修饰通常为tRNA中最初碱基的直接改变,
在一些例外中, 碱基可被去掉并被其他碱基 所代替.