(医学)蛋白质生物合成-翻译及翻译后过程

原核生物mRNA的特点
S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游8~13核苷酸 处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D 序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点
真核生物mRNA的特点
真核生物没有S-D序列， 靠帽子结构识别核糖体 真核生物的起始密码位 于Kozak序列 （CCACCAUGG）中， 增加翻译起始的效率
ATP
mRNA
③
elF4E, elF4G, elF4A,
elF4B,PAB
ADP+Pi
60S
①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6
40S
60S
Met
elF-5
④
各种elF释放 GDP+Pi
真核生物翻译起始复
Met
合物形成过程
二、肽链合成延长
根据mRNA密码序列的指导，顺序 添加的氨基酸从N端向C端延伸肽链，
核蛋白体大亚基结合
起始因子IF和eIF
原核：起始因子—— 三种； IF-l、2和3 真核：起始因子—— 十种； eIF 翻译起始： 1）IF-3 —结合核蛋白体30S亚基，使大、小亚基拆离 2）IF-1协助IF-3结合和亚基拆离 3）单独的30S亚基易于与mRNA及起始tRNA结合 4）IF-2促进fMet-tRNA结合mRNA及核蛋白体
（二）真核生物翻译起始复合物形成
1. 起始因子eIF3结合到核糖体（80S） 的小亚基（40S）上，使大亚基 （60S）与小亚基解离
2. 甲硫酰tRNA（ Met-tRNAimet ）结 合
3. mRNA结合（需帽结合蛋白CBP）
40S
elF-3
② met
Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP
原核延长因子
生物功能
对应真核延长 因子
EF-Tu EF-Ts EFG
促进氨基酰-tRNA进入A位，结合 分解GTP
调节亚基
有转位酶活性，促进mRNA-肽酰tRNA由A位前移到P位，促进卸载 tRNA释放
EF-1-α EF-1-βγ
蛋白质的生物合成的过程
1. 氨基酸的活化 2. 多肽链合成的起始 3. 肽链的延长 4. 肽链的终止和释放 5. 蛋白质合成后的加工修饰
一、肽链合成起始(initiation)
甲硫氨酰tRNA与mRNA结合到核蛋白体上， 生成翻译起始复合物
（一）原核生物翻译起始
①核蛋白体大小亚基分离—起始因子 IF3 、IF1介导，利 于小亚基与mRNA，fMet-tRNAfMet结合
碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象 3. 通用性：除个别细胞器的特殊密码子外，蛋白质生物
合成的整套密码，从简单生物到人类都通用 4. 连续性：mRNA的读码方向从5‘→3’，两个密码子之
间无任何核苷酸隔开 5. 偏爱性：密码子使用频率的差异
阅读框架(reading frames)
开放阅读框(open reading frame, ORF): 从起始密码AUG 到终止密码处的正确可阅读序列
蛋白质
rpS 21种 rpL 34种
rpS 33种 rpL 49种
小亚基与mRNA的结合
大亚基
P位
A位
P位(peptidyl site) ：结合肽酰tRNA的部位 A位(aminoacyl site) ：结合氨基酰tRNA的部位 E位(exit site) ：排出位
三、氨基酸的活化与转运—tRNA
一、生物合成的模板—mRNA
5′
CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU
3′
-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-
遗传密码(genetic code)——能编码蛋白质氨基酸序列的 基因中的核苷酸体系
密码子
mRNA分子上从5′→ 3′方向，由 起始密码子AUG开始，每3个核苷酸 组成的三联体，决定肽链上某一个 氨基酸或蛋白质合成的起始、终止 信号，称为三联体密码。
起始密码： AUG 终止密码： UAA、UAG、UGA
遗传密码的性质
1. 简并性：指一个氨基酸具有2个或2个以上的密码子 2. 摆动性：密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从
蛋白质生物合成
— 翻译及翻译后过程
翻译（Translation ）
将存在于mRNA上代表一个多肽的核苷酸残基序列转换 为多肽链氨基酸残基序列的过程
n 氨基酸
mRNA、tRNA、rRNA
蛋白质
酶、蛋白质因子、ATP、GTP
参与蛋白质生物合成的物质
1. 三种RNA—mRNA、rRNA、tRNA 2. 20种氨基酸（AA）作为原料 3. 酶及众多蛋白因子，如IF、eIF 4. ATP、GTP、无机离子
二、生物合成的场所 — 核蛋白体 (Ribosomes)
核蛋白体蛋白及rRNA的组成特点
原核生物
真核生物
核蛋 白体
小亚基
大亚基
核蛋 白体
小亚基
Biblioteka Baidu大亚基
S 70S 30S
50S
80S 40S
60S
rRNA
16S-rRNA
5S-rRNA 23S-rRNA
18SrRNA
28S-rRNA 5S-rRNA 5.8S-rRNA
直到合成终止的过程
肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行， 又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每 次循环增加一个氨基酸
进位(entrance)/注册（registration） 成肽(peptide bond formation) 转位(translocation)
延伸过程所需蛋白因子——延长因子 (elongation factor, EF)
②mRNA在小亚基定位结合—通过5’端S-D序列(AGGA) 配对结合到核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近3’-末端处 (UCCU)
③起始氨基酰-tRNA的结合—fMet-tRNAifMet和IF-2及 GTP形成复合物
④核蛋白体大亚基结合—70S起始复合物形成
起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfmet)结合 到小亚基上
A
C
C
氨基酸臂
反密码环
氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi 氨基酰-AMP-E ＋ tRNA→ 氨基酰-tRNA＋ AMP ＋ E