蛋白质的合成与定位

蛋白质的合成与定位

摘要:生物体的一切生命活动几乎都离不开蛋白质,生物体内的蛋白质从开始合成到最终形成大概可以分为三个阶段:起动阶段,肽链的延长,肽链合成的终止.合成以后的蛋白质根据自己不同的作用,通过不同的途径被输送到细胞的各个位置.

关键词:合成起动延长终止转运定向

蛋白质是细胞的工作分子,它们催化大量的化学反应，提供各种结构的支架，参与细胞运动，控制膜的通透性，调节代谢物质的浓度，识别其他生物分子及控制基因的工作等等.可以说细胞所进行的一切功能活动，都离不开蛋白质的参与，同时蛋白质也遍布细胞的每一个角落,每一个细胞器.这里我就简单得介绍一下蛋白质在细胞内的合成与如何到达它应到的位置,即蛋白质的定位.

一、蛋白质的生物合成过程

蛋白质的合成过程可以人为的分为三个阶段:起动阶段,肽链的延长,肽链合成的终止.下面我就简单的介绍一下这三个阶段.

(一)起动阶段----起始复合物的生成

翻译起始点即把带有甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核糖体上，生成翻译起始复合物（translational initiation complex）.此过程需要各种起始因子参加,原核生物与真核生物所需要的起始因子不相同,但却需要包括核糖体与mRNA及起动tRNA的结合，都需要三磷酸核苷酸供给能量，大致上是一样的.

1.起始复合物的合成(以原核生物为例)

(1)核糖体亚基的拆离:翻译过程是在核糖体上连续进行的.翻译进行中,核糖体的大小亚基是连结成整体的.翻译终止的最后一步,实际上也是下一轮起始的第一步,核糖体大小亚基必须先分开,以利于mRNA和fmet-tRNA先结合到小亚基

上.

(2)mRNA在核糖体小亚基上就位：研究发现多种原核生物mRNA的碱基序列，在翻译起始密码子AUG的上游，相距约8～13个核苷酸组成的富含嘌呤的序列以……AGGA……为核心，称为S-D序列.后来又发现,原核细胞核糖体小亚基上的16S-rRNA，在其近3`末端处，有一段短序列是与S-D序列互补区.mRNA上的S-D序列又称为核糖体结合位点（ribosomal binding site, RBS）.紧接AGGA的小段核苷酸，又可以被核糖体小亚基蛋白（rps-1）辨认结合.原核细胞就是靠这种核酸-核酸、核酸-蛋白质之间的辨认结和,而把mRNA连结到核糖体小亚基上的.

(3)fmet-tRNA的结合：此过程与mRNA在核糖体小亚基就位的同时发生，fmet-tRNA只能辨认和结合于mRNA的起始密码子AUG上，推动了mRNA的前移，保证了mRNA就位的准确性.

(4)核糖体大亚基的结合:最后,在已有的mRNA和fmet-tRNA的小亚基上,加入核糖体的大亚基,成为一个已经准备好的翻译系统整体,即翻译起始复合物.此时,核糖体的p位已被fmet-tRNA上的AUG所占据,但A位是空的,而且mRNA上仅次于AUG的第二个三联体已相应于A位上,所对应的氨酰-tRNA即可加入A位而进入延长阶段.

二、肽链的延长

每次核糖体循环又可分为三个步骤,进位(entrance)又称注册(registration)、成肽(peptide board formation)和转位(translocation).循环一次,肽链延长一个氨基酸,如此不断重复,直至肽链合成终止.

1.进位

与起始合成复合物受位上的mRNA密码相对应的氨酰-tRNA进入受位,形成复

.

合物,此步骤需要GTP、Mg2+和EFT

1

2.成肽

大亚基的给位上有转肽酶(transpeptidase)存在,可催化肽键的形成.在转肽酶的催化下,”给位"上的他RNA所携带的甲硫氨酰基或肽链转移给”给位”上新进入的氨酰-tRNA,形成肽链,此步骤需Mg2+及K+的存在.原在给位上的、脱去甲硫氨酰基的tRNA,从复合物中迅速脱落,使P位留空.

3.转位

在A位的二肽连同mRNA从A位进入P位,实际上是整个核糖体的相对位置移动.催化转位作用的是转氨酶(translocase).现在证明:转位酶的活性存在于延长因子G(EFG),由于肽-tRNA-mRNA与核糖体位置的相对变更,此时肽-tRNA占据了P 位,A位是留空的,并对应着mRNA链上第三号三联体密码,于是,第三氨基酸就按密码的指引进入A位注册,从而开始下一循环.

肽链上每增加一个氨基酸残基,就按进位、成肽、和转位这三个步骤一遍一遍地重复,直至肽链增加到应有的长度.肽链合成到一定长度的同时,在甲硫氨基肽酶的作用下,氨基端的甲硫氨酸残基从肽链上被水解脱落.

(三)肽链合成的终止

肽链合成的终止包括:终止密码子的辨认.肽链从肽酰-tRNA水解出来,mRNA 从核糖体中分离及大小基的拆开.终止过程需要蛋白质因子,被称为释放因子(RF,RR).RF的作用是辨认终止密码子和促进肽链C端与tRNA 3、-OH脂键的水解,事肽链从翻译中的核糖体上释放下来.RR的作用是把mRNA从核糖体释放,RF现至少发现有三种:RF-1和RF-2都能辨认BAA终止密码子,而RF-1也能辨认UGA,RF-2也辨认UGA.RF-3是酯酶的激活物,酯酶水解肽-tRNA之间的脂键.

(1)当翻译至A位出现mRNA的终止密码子时,因无AAcyl-tRNA与之对应,即A位不能接纳AAcyl-tRNA.RF-1或RF-2能识别终止密码子,进入A位.

(2)RF-3激活核糖体上的转肽酶.转肽酶受RF-3作用后发生变构,表现出酯酶的水解活性,从而使P位上的肽与tRNA分离.

(3)在RF的作用下,tRNA、mRNA及RF均从核糖体上脱落,然后在IF的作用下,核糖体的大小亚基分离,大小亚基可再进入翻译过程,循环利用.

二、蛋白质合成后的定向运输

我们知道蛋白质的合成是在核糖体上进行的,但是合成后的蛋白质是需要送到细胞的各个地方发挥自己的作用,合成后的蛋白质主要三个去向:保留细胞质;进入细胞核、线粒体或其他细胞器;分泌到体液中,然后输送至该蛋白质应起作用的靶细胞或靶器官.下面具体介绍几种输送方式.

(一)分泌蛋白和膜蛋白的转运

进入RER中的蛋白质往往进行修饰与加工，如糖基化、羟基化、酰基化以及二硫键的形成，在RER腔中新合成的多肽还要进行正确的折叠与组装.然后RER