第七章 翻译与翻译后加工.ppt

The universal genetic code
First position (5’end)
U
Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val Val UUU UUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AUU AUC AUA AUG GUU GUC GUA GUG
肽链的共价修饰
糖基化
二硫键的形成
7.2.4 肽链的折叠
原核肽链跨膜运输过程
N端的信号序列 膜
正在被翻译 的肽链
肽链折叠
坞蛋白 内质网 SRP
核糖体受体蛋白
肽链 被折叠
•肽链的折叠在合成没有结束前就 开始了。 •三级结构的形成几乎和肽链合成 的终止同时完成。
信号肽
氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA
氨酰-tRNA合成酶 同源的tRNA结合 的快，分开的慢
AA-AMP
tRNA诱 使酶构象 发生变化
氨酰-tRNA 很快形成
氨酰-tRNA合成酶 同源的tRNA结合 的快，分开的慢
AA-AMP 异源的tRNA结合 的慢，分开的快 反 应 向 此 方 向 进 行 异源的 tRNA 不诱使酶 构象变化
2，氨酰-tRNA合成酶的结构
氨基酸结合位点
1）三个结合位点 tRNA结合位点 ATP结合位点 氨基酸结合位点 ATP结合位点
tRNA结合位点
氨基酸结合位点 1）三个结合位点 tRNA结合位点 ATP结合位点
2）四个活化区域
催化区域 tRNA接受臂结合区域
tRNA反密码子结合区域 聚合区域
第一类
G
Cys Cys Stop Trp Arg Arg Arg Arg Ser Ser Arg Arg Gly Gly Gly Gky UGU UGC UGA UGG CGU CGC CGA CGG AGU AGC AGA AGG GGU GGC GGA GGG
Third position (3’end)
细胞表面蛋白质 1）三类分泌蛋白 分泌蛋白质 溶酶体蛋白质 2）分泌蛋白的信号肽结构 与原核微生物的信号序列类似
•N端的正电荷氨基酸（ Lys, Arg ） •大部分为疏水氨基酸 •两个α-螺旋的发夹结构
3）跨膜运输的机构
•信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP） 位置：细胞质 SRP是RNA-protein复合体，包括2个结构域： 信号识别结构域-识别信号肽 延伸制动结构域-使肽链的延伸暂停-翻译的负调控 SRP的翻译的负调控作用的意义： 许多分泌蛋白都是降解酶，如蛋白酶、核酸酶。如在细胞质成 熟，将会降解自身的蛋白质和核酸，带来巨大的灾难。因此这 些分泌蛋白被运输到达安全地带之前必须暂停延伸。 •坞蛋白（docking protein） 位置：内质网 SRP的受体蛋白；解除SRP对肽链合成的抑制 •核糖体受体蛋白 位置：内质网
tRNA诱 使酶构象 发生变化
氨酰-tRNA 很快形成
氨酰-tRNA 形成的很慢
某一特定的氨基酸才能与相应的tRNA结合。 因此，氨酰-tRNA合成酶必须既能识别氨基酸又能识别 相应的tRNA。 对于氨基酸而言，可供合成酶识别的信号是氨基酸不同的 侧链；对于tRNA而言，可供合成酶识别的信号是tRNA的 副密码子。
接受正在合成肽链的核糖体
坞蛋白 内质网 SRP
核糖体受体蛋白 肽链 被折叠
信号肽
4）跨膜运输 过程
•SRP识别信号肽并结合正在合成肽链 的核糖体； •核糖体因结合SRP而终止肽链的合成； •结合着核糖体的SRP与坞蛋白结合， 肽链继续合成； • SRP与坞蛋白的复合体离开核糖体； Fra Baidu bibliotek核糖体与核糖体受体蛋白结合，肽链 一边继续合成，一边作跨膜运输； •肽链完成合成、完成跨膜运输后信号 肽被去除。
7.1.5 肽链的合成
氨基酸的去向
AA
tRNA
AA-肽链
氨酰-tRNA 合成酶
AA-tRNA-A位点
AA-tRNA AA-tRNA-P位点 合成的起始 肽链的合成 肽链的延长 AA，AA-tRNA，与核糖体-mRNA结合 AA-肽链
合成的终止
AA-肽链从核糖体-mRNA分开
poly-ribosomes
16S rRNA
核糖体有如下活性位点
1，mRNA结合位点
在核糖体上负责结合mRNA的蛋白质是S1蛋白， S1蛋白结合mRNA，防止mRNA链内配对。
在核糖体上负责结合mRNA的rRNA是16S rRNA， 16S rRNA 3’ 端的嘧啶富含区（保守序列CCUCC） 与mRNA 上起始密码子AUG之前的S-D序列(AGGAGG) 互补，该结合为翻译起始不可缺少。 mRNA 结合位点 S1蛋白：结合mRNA，防止链内配对 16S rRNA：结合mRNA，为翻译起始不可缺少
16S rRNA 3’ 端与mRNA 的结合
嘧啶富含区 保守序列
S-D序列
mRNA 上起始密码子
mRNA的伸展与S1蛋白的结合分不开
1，mRNA结合位点 2，P位点 结合肽基- tRNA
结合从A位点转移来的长肽链- tRNA
核糖体的 活性位点
3，A位点 结合从氨酰-tRNA合成酶合成的 氨酰-tRNA 4，肽基转移酶活性位点 5，延长因子 (EF-Tu)活性位点 6，转位因子 (EF-G)活性位点
5）一般的运输线路
细胞质
肽链
内质网
高尔基体
细胞表面
7.2.2 肽链的分解
A链
有些肽链只有当被 分解后才有功能。 例1 胰岛素的成熟
有活性的胰岛素
B链
连接 序列 信号肽
信号肽被去除
连接序列被分解
例2 教材P276, Fig7-20
7.2.3 肽链的共价修饰
乙酰化 甲基化 磷酸化 泛酸化 转氨基酸作用 多聚ADP核糖基化
Second position C A
Ser Ser Ser Ser Pro Pro Pro Pro Thr Thr Thr Thr Ala Ala Ala Ala UCU UCC UCA UCG CCU CCC CCA CCG ACU ACC ACA ACG GCU GCC GCA GCG Tyr Tyr Stop Stop His His Gln Gln Asn Asn Lys Lys Asp Asp Glu Glu UAU UAC UAA UAG CAU CAC CAA CAG AAU AAC AAA AAG GAU GAC GAA GAG
正在延长的肽链
核糖体，tRNA, mRNA大小的比较
tRNA
200A0
60A0
220A0
核糖体能容纳tRNA和mRNA
Eukaryotic Ribosome Structure
60S
80S 40S 5.8S rRNA 28S rRNA 5S rRNA 31 proteins 30 proteins 18S rRNA
第七章 翻译与翻译后加工
7.1 翻译
7.1.1 tRNA的结构
Amino acid acceptor stem
Amino acid linker
D-arm and D-loop
Anticodon loop
Variable arm
T-arm
1. Amino acid acceptor stem
U C A G U C A G U C A G U C A G
U C
A
G
•密码子的简并性 •密码子的通用性 •密码子的摇摆性
•密码子的使用频率
7.1.4 核糖体（ ribosome ）
Prokaryotic Ribosome Structure
50S 70S 30S 23S rRNA 5S rRNA 31 proteins 21 proteins
翻译终止点
翻译起始点
正在延伸的肽链 被释放的肽链需要 加工后才有功能
翻译结束 后肽链被 释放
7.2 翻译后加工
肽链的跨膜运输 肽链的分解
翻译后加工
肽链的共价修饰 肽链的折叠
7.2.1 肽链的跨膜运输
1 原核微生物肽链的跨膜运输 跨膜运输的肽链在其N端有一信号序列
正电荷段（前端，一小段） 以Lys, Arg为特征。 疏水段（后端，一大段） 以疏水氨基酸为特征。
一条mRNA链被多个核糖体有序地翻译
翻译结束后 核糖体两亚基分开
翻译终止点
翻译起始点
正在延伸的肽链
翻译结束 后肽链被 释放
一条mRNA链被多个核糖体有序地翻译的电镜照片
正在翻译的核糖体 正在延伸的肽链 正在被翻译的mRNA
poly-ribosomes
一条mRNA链被多个核糖体有序地翻译
翻译结束后 核糖体两亚基分开
信号序列 肽链 α-螺旋段
signal sequence
α-螺旋段
跨膜运输过程
N端的信号序列
膜
正在被翻译 的肽链
因子B与肽链结 合防止肽链折叠
肽链作跨 膜运输 肽链折叠 信号序列 被去除
肽链跨膜运输过程：
分泌因子B与肽链结合； 肽链作跨膜运输； 肽链上的信号序列被去除; 肽链折叠.
2 真核微生物肽链的跨膜运输 真核微生物需要跨膜运输的肽链统称为分泌蛋白
2.D-arm and D-loop
tRNA二级结构
3.Anticodon loop
4.Variable arm 5.T-arm
1
5 4
2
3
tRNA二级结构向三级结构的转变
7.1.2 氨酰-tRNA合成酶
（Aminoacyl-tRNA synthesisase）
氨酰-tRNA合成酶
1，氨酰-tRNA 合成酶的功能
3）二种 类型 第二类
催化区域由β 折叠与α 螺旋组成交替平行结 构 形成多聚物 催化区域由α 螺旋围绕反向平行的β 折叠组 成 不形成多聚物
氨酰-tRNA合成酶
三个结合位点
氨酰-AMP的形成
3，氨酰-tRNA合成酶催化机制
氨酰- tRNA的形成
tRNA的进入
7.1.3 密码子（ genetic code ）