蛋白质 翻译

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朊病毒的生物学特性
PrPc→PrPsc
PrPsc : 朊病毒具有极强的生命力和感
染力。含有朊病毒的10g鼠脑可使上亿 只老鼠致病。朊病毒能抗甲醛、耐热， 在120—130度加热4小时，仍具有一定 的感染力。
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二、翻译后转运机制：
• 细胞质中游离核糖体上合成的蛋白质，需要进入
内质网等细胞器时，由20~80个（主要带正电荷）
氨基酸组成的信号肽，牵引穿过双层膜，在跨越
内膜时被内膜蛋白切除，释放蛋白。
• 信号假说
三、蛋白质降解是一个有序的过程
• 在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是通过一个依 赖于ATP的蛋白酶（称为Lon）来实现的。当细胞 中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，该蛋白 酶就被激活。每切除一个肽键要消耗两分子ATP。 • 在真核生物中，蛋白质的降解需要泛素Ubiquitin， 一个有76个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与。 与Ubiquitin相连的蛋白将被送到一个依赖于ATP的 蛋白质降解系统（Proteasome，Mr. 1×106）。
蛋白质的生物合成
蛋白质的生物合成参与物质 1. mRNA与密码子
2. 氨基酸的运载工具：tRNA
3. 核糖体—肽链合成的“装配机器”
多核糖体
二、蛋白质的生物合成过程 （一）、氨基酸的活化 氨基酸活化的总反应式是：
氨基酰-tRNA 合成酶
氨基酸 + ATP + tRNA 氨基酰-tRNA + AMP + PPi
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朊病毒生物学特性 一级结构 蛋 白 质 的 四 级 结 构
二级结构
三级结构
四级结构
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朊病毒的生物学特性
PrPc→PrPsc
二级结构出现→转 换，
PrPc 螺旋含量达到 42%，片层仅占3%； PrPsc 螺旋含量降到 30%， 片层达到45%；
仓鼠的PrP基因
朊病毒发现
一、朊病毒（prion）的发现
人和哺乳动物的研究,发现疯牛病 （BSE）、羊瘙痒病（SC）及人的纹状体脊 髓变性病（CJD），脑软化病（GSS），库 鲁病（kuru），致死性家族失眠症（FFI） 等特别是导致神经元进行性退化变性均由 于蛋白粒子造成的。
朊病毒发现
研究人员检测了羊搔痒病，发现感染因 子可以通过滤器，有点像病毒，但与病毒 不同，用福尔马林处理不能使之完全失活。 进一步的研究发现这种物质对254nm的紫外 线照射不敏感，而对237nm的紫外线敏感。 Prusiner与其同事在1982年从仓鼠脑 中得到羊搔痒病病原成分。其浓缩成分可 被蛋白酶K，二乙酰焦碳酸、尿素、酚和 SDS等失活，但不能被核酸酶或紫外线照射 破坏。
IF-3
IF-1
2、30S小亚基通过与mRNA的SD序列模板相结合
5' IF-3
AUG
3' IF-1
SD序列:
在蛋白质合成起始时，mRNA上有一个很短 的保守序列位于编码区前面，称为核糖体结合位 点，称为SD序列。
3.在IF-2和GTP的帮助下， fMet-tRNA进
入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与
（3） Ts循环 （Tu—Ts 循环）
EF—Ts 能够使 EF—Tu—GDP转变为 EF—Tu—GTP
因为----- EF—Tu—GDP 不能有效地结合氨酰基— tRNA
循环过程：
EF-Tu-GDP
EF--Ts GTP 取代
EF-Tu-EF-Ts EF-Tu--GTP
2、 肽键生成（转肽反应）
（1） 肽酰转移酶 （peptidyl transferase）
（1） 需要GTP 和 延伸因子 EF—G a、 过程：
EF—G 和 GTP 结合
------- 核糖体中具有GTP酶活性的蛋白 GTP水解 -------- A位生成的肽基转移到P位，P 位空 载的 tRNA进入E位 （此过程 mRNA 移动
了一个密码子）
b、 EF—G和 GDP 必须释放 c、 核糖体固有的移位性质可被 EF—G 所催化
c、 其mRNA 具有m7GpppNp帽子结构， 从而导致起始时识别信号的差异 d、 Met---tRNAMet不甲酰化 e、 有较多的起始因子
起始机制
对AUG的识别涉及： ＊ 密码子与反密码子的配对 ＊ 起始AUG上下文结构特点的作用 Euk 蛋白质合成起始中的重要参与者： Met—tRNAi 核糖体 eIF –2作用 eIF-4F
朊病毒基因结构
人类定位于20号染色体，小鼠定位于2号染色体
神经元
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二、朊病毒的致病机制
朊病毒本身不能繁殖，它是通过胁迫PrPc 畸变进行自我复制的。一个PrPsc 分子击中一个 PrPc ， PrPc分子在PrPsc的胁迫下结构发生改变， 形成PrPsc二聚体，接着2个PrPc在2个PrPsc的攻 击下，产生4个PrPsc，如此循环，当PrPsc达到 一定浓度后就会破坏神经元。
☆ 位于核糖体大亚基，催化肽键生成 ☆ 若干蛋白质、 23S rRNA 、5S rRNA
（2） 形成过程：
把两个氨酰－tRNA 定位于调准的位置
将处于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移 到A位的氨酰基－tRNA 的氨基上形成肽键
肽链延伸一个AA
3、 移位（translocation）
⊙ 肽键生成后，核糖体沿mRNA 向前移动一个 密码子的距离
（2） 释放因子： a、RF
原核中，RF1 ---- 识别 UAA 和 UAG RF2 ---- 识别 UAA 和 UGA RF3 ---- 刺激RF1 和 RF2 的活性
真核中 只有 eRF ----- 识别三种终止密码子
2、 终止机制
（1）原核生物
a、 RF 作用于A 位点体外实验证实，RF 与
40S
elF-3
②
met Met Met-tRNAMet-elF-2 -GTP 60S Met ①
eIF-2B、eIF-3、 eIF-6 elF-5
③
ATP elF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PAB
ADP+Pi
mRNA
④
各种elF释放 GDP+Pi
40S 60S Met 真核生物翻译起始 复合物形成过程
真核生物翻译起始复合物形成 (区别原核生物)
原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相
结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S
大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚
基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板
mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成
80S· mRNA· Met-tRNAMet起始复合物。
氨基酸的活化 －－苯丙氨酸
（二)、合成的起始
原核生物（细菌）为例： 所需成分： 30S小亚基、 50S大亚基、模板mRNA、
fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+
翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、
翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步： 1.核蛋白体大小亚基分离
IF3--------- 促使 30S亚基结合于 mRNA 起始部位，阻止30S亚基与50S亚基 的结合，或者说促进70S核糖体的解离
fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
4、 真核肽链的延伸
与 原核 相似
﹡ ﹡ ﹡ eEF—1 取代 EF—Tu 和 EF—Ts eEF—2 取代 EF—G 真菌------ eEF—3 参与(维持翻译的准确性)
四、 多肽链合成的终止
1、 所需条件
（1） 终止信号：终止密码子 原核 和 真核都是：UAA、UAG、UGA
朊病毒
发
现
生物学特性 基因结构
复制过程
朊病毒病
朊病毒发现
•英国自1985年发现疯牛病到1996年，已确 诊有16142头牛患病，数以万计的牛被扑杀、 焚烧、处理，使英国蒙受巨大的经济损失, 特别是英国连续出现12个青年患新型克雅 氏病（new variant creutzfeldt-Jakob Disease nvCJD），人们怀疑该病是食用患 疯牛病的牛肉引起的，在欧洲引起了极大 的恐慌，疯牛病已成为欧洲严重的经济和 政治问题。
所以Prusiner称之为Prion,意为蛋 白性感染颗粒（Proteinaceous infectious particle）。这个成份中 只含一种蛋白质，称为朊病毒蛋白 （ prion protein, PrP），并命名为 朊病毒（Virino）。
生物学特性
本质：传染性蛋白因子，主要成分是一种
蛋白水解酶抗性蛋白（PrPsc）
生物学特性：
• 不具有病毒结构，未检出核酸；
• 对福尔马林、加热、电离辐射、紫外线抵 抗力强；
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朊病毒的蛋白结构
PrPc→PrPsc
PrPc：称之为朊蛋白，在人和动物细胞中 普遍存在的朊病毒蛋白前体。为正常无害 的蛋白，由宿主细胞一条染色体上的一个 基因产生，多数存在于神经元中。 PrPsc：感染形式的朊病毒前体经蛋白酶的 酶切作用转化为PrP27~30，最后通过纤维 聚合自我成核作用，形成朊病毒蛋白。
初级产物多肽链
天然蛋白质
残基的去除、AA侧链的修饰、多肽链 折叠成二级、三级甚至四级结构
前胰岛素原的加工
第五节 翻译后转运机制
一、蛋白质转运的意义(translocation)：
• 蛋白质的合成场所为胞浆中游离的核糖体或内 质网上相对固定的核糖体。 • 细胞是分隔、分区的结构，所有的蛋白质在合 成、加工完成后需要各就各位。 • 蛋白质的转运途径与其合成场所有关。
三、 肽链的延伸
原核生物肽链的延伸以氨酰－tRNA 进入
70S 起始复合物的A位为标志（第一个进位
过程）
1、 进位
（ 1） 三元复合物生成
EF—Tu + GTP + 氨酰基--tRNA
EF—Tu--GTP
三元复合物
（2） 三元复合物进入A位
§ § 要求P位点被起始 氨酰tRNA 或肽酰－tRNA占据 同时，EF-Tu催化GTP水解，释放 EF-Tu-GDP
mRNA上的起始密码子配对。
IF-2 GTP
5'
IF-3
AUG
3'
IF-1
4. 70s起始复合物的形成 •50s亚基与上述的30s前起始复合物结合，同时 IF-2脱落，形成70s起始复合物。
IF-2 GTP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
真核蛋白质合成起始的特点
a、 核糖体较大 b、 mRNA 是单顺反子
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白喉毒素（diphtheria toxin)
• 对真核生物剧毒，实质是一种修 饰酶，对真核生物的eEF—2 起 共价修饰作用，使其失活。 • 由于肿瘤细胞对白喉毒素比正常 细胞更敏感，故用它与抗肿瘤细 胞的特异抗原结合以消灭肿瘤细 胞。
Leabharlann Baidu
四、 蛋白质合成后的加工 • • • • • N端fMet或Met的切除 二硫键的形成 特定氨基酸的修饰 切除新生肽链中非功能片段(信号肽等) 蛋白质的剪接：内含肽和外显肽
终止密码子之间特异的相互作用，类似于反
密码子和密码子之间的碱基配对的相互 作用
b、 RF 的某种作用改变肽基转移酶的肽基转 移特性将P位上的肽基转移到水分子上而并不
形成新的肽键，导 致肽基 – tRNA的水解
c、 RF3 与 GTP 结合为肽基转移及随后的 核糖体释放提供能量
三、蛋白质合成抑制剂