分子生物学16

Summary of prokaryotic translation initiation
六、翻译
1. 起始（initiation） （2）真核生物的翻译起始 • 与原核生物的翻译起始的差异
– 起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸；起 Met 始tRNA则为tRNA i
– 真核mRNA不含SD序列，但有5’帽子，有助于起始 复合体的形成 – 通过扫描寻找起始密码子
六、翻译
1. 起始（initiation） （2）真核生物的翻译起始 • mRNA二级结构与翻译起始的关系
– mRNA 5’端附近的二级结构对翻译起始既可有正 效应，也可有负效应
– 紧接AUG后（AUG后12 ~ 15 nt）的发夹结构能 使核糖体停顿，因而使该AUG更有可能成为起始 位点（即使其周围的序列与起始位点的共同序列 相差较大）
六、翻译
1. 起始（initiation） （3）起始的控制 • 原核生物的起始控制
– mRNA二级结构对翻译起始的影响 – 反馈抑制（feedback repression）
Potential secondary structure in MS2 phage RNA and its effect on translation
Elongation in translation
六、翻译
2. 延伸（elongation） （2）氨酰tRNA结合到核糖体的A位（step 1） • 需延伸因子（elongation factor）EF-Tu及 GTP，另还需EF-Ts
• 在真核生物中由eEF1和eEF1分别起到 EF-Tu和EF-Ts的作用
六、翻译
1. 起始（initiation） （2）真核生物的翻译起始 • 扫描（scanning）
– 核糖体小亚基（真核生物为40S）与起始因子、 起始tRNA及其携带的氨基酸（甲硫氨酰tRNA， Met Met-tRNA i ）、GTP一道，通过识别mRNA 5’ 端的帽子（7-甲基鸟苷），结合到mRNA的5’端， 然后从5’ 3’扫描，寻找起始密码子 – 找到起始密码子后，再加上核糖体大亚基，就可 开始翻译
Summary of prokaryotic translation initiation
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • 起始tRNA
– 携带甲酰甲硫氨酸的tRNA（tRNA Met ），识别密 f 码子AUG、GUG和UUG
– tRNA Met f 与携带甲硫氨酸到蛋白质链内部的tRNA （tRNA Met ）稍有不同，后者只识别AUG m
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • mRNA与核糖体小亚基的结合
– 在起始密码子的上游（数个核苷酸），有一共同序列 AGGAGGU，与16S rRNA 3’端的序列（3’ HOAUUCCUCCAC 5’）互补配对，是核糖体的结合位 点；这一序列又称SD序列（Shine-Dalgarno sequence）
– 要比原核生物的复杂，但也有相应的因子
– 主要的起始因子有6种（类）
• eIF1、 eIF2、 eIF3、 eIF4、 eIF5、 eIF6
Summary of translation initiation in eukaryotes
Initiation of protein synthesis in eukaryotes
A simplified version of the scanning model for translation initiation
六、翻译
1. 起始（initiation） （2）真核生物的翻译起始 • 扫描（scanning）
– 在大多数情况下，扫描遇到的第一个AUG就是翻 译的起始位点；在其周围，往往有共同序列 CCRCCAUGG
Effect of secondary structure in an mRNA leader on translation efficiency
六、翻译
1. 起始（initiation） （2）真核生物的翻译起始 • 起始因子（eIF：eukaryotic initiation factors）
Sensitivities of Thermus aquaticus fragment reaction to peptidyl transferase inhibitors and RNase
六、译
2. 延伸（elongation） （4）移位（translocation, step 3） • mRNA与肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移动1 个密码子的距离，使肽基tRNA进入P位，而原 在P位的tRNA离开核糖体 • 移位需EF-G及GTP
• 在真核生物中由eEF2起到EF-G的作用
Dependence of translocation on EF-G and GTP
六、翻译
3. 终止（termination） （1）终止密码子及终止抑制 • 终止密码子（termination codon）
– UAG：琥珀密码子（amber codon） – UAA：赭石密码子（ochre codon）
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • tRNA装载（tRNA charging）
– 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase） 的作用下，使氨基酸连接到tRNA 3’端的腺苷酸上， 形成氨酰tRNA（aminoacyl-tRNA）
Aminoacyl-tRNA synthetase activity
– UGA：乳白密码子（opal codon）
六、翻译
3. 终止（termination） （1）终止密码子及终止抑制 • 过早终止突变
– 琥珀型突变（amber mutation）：在编码区经突 变产生了琥珀密码子，使蛋白质翻译过早终止
– 赭石型突变（ochre mutation）
– 乳白型突变（opal mutation）
– mRNA与核糖体小亚基的结合还需要有起始因子的 协助：IF-3最重要，IF-1和IF-2也起一定的作用
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 Met • 甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNA f ）与 30S起始复合物的结合
– 主要由IF-2负责，IF-1和IF-3辅助，此外还需要 GTP（GTP的作用是使IF-2能顺利地结合到核 糖体小亚基上）
Rib：ribosome TC：ternary complex (EF-Tu, GTP, aa-tRNA)
Probable mechanism of incorporation of amino acids into protein
六、翻译
2. 延伸（elongation） （3）肽键的形成（step 2） • 通过肽基转移酶（peptidyl transferase），把P 位的肽链（或起始氨基酸）与A位的氨酰tRNA 中的氨基酸以肽键连结起来 • 肽基转移酶是核糖体的组成部分，且存于核糖体 大亚基中
六、翻译
2. 延伸（elongation） （3）肽键的形成（step 2） • 肽基转移酶
– 核糖体大亚基中的23S（真核生物中为28S）rRNA 在催化肽键形成中起主要作用，具肽基转移酶活性
Effect of proteinremoving reagents on peptidyl transferase activities of E. coli and Thermus aquaticus ribosomes
Identity elements in various tRNA molecules
甲酰甲硫氨酸tRNA 丝氨酸tRNA
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • 核糖体解离（dissociation of ribosomes）
– 翻译起始复合物首先是在核糖体小亚基上组装起来 – 每一次翻译后，核糖体的大小亚基必须解离，以让 新的翻译起始复合物形成 – 核糖体解离需要起始因子（initiation factors，IF） 的协助
网织红细胞 （reticulocyte）
蛋白激酶HCR（hemecontrolled repressor）
Repression of translation by phosphorylatio n of eIF2
六、翻译
2. 延伸（elongation） （1）基本过程
– Step 1：一个新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位 – Step 2：形成肽键 – Step 3：移位
IF-1促进核糖体大小亚基 的解离；IF-3则通过与小 亚基结合，阻止其与大亚 基重新结合
Summary of prokaryotic translation initiation
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • 30S起始复合物的形成
– 由核糖体小亚基（30S）、mRNA、氨酰tRNA及起 始因子等构成
Model of binding aminoacyl-tRNA to the ribosome A site
P
A
六、翻译
2. 延伸（elongation） （2）氨酰tRNA结合到核糖体的A位（step 1） • 校对（proofreading）
– 如错误的氨酰tRNA进入了A位（反密码子与密码 子不能很好配对），可进行校正
六、翻译
1. 起始（initiation） （1）原核生物的翻译起始 • tRNA识别（tRNA identity）
– “第二遗传密码”常在tRNA的受体茎 （acceptor stem）上，但在其他区域的也有不 少 – “第二遗传密码”较复杂，且是非简并的，但专 一性同样很强