第六章 翻译4
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在摆动位置上所有可能的碱基配对
嘌呤-嘌呤或嘧啶-嘧啶碱基对不能维持核糖体的正 常距离,因此这种配对关系是不正确的
A 通过脱氨基酶可转变成I
摆动碱基对: 非Watson-Crick 碱基对
3.核糖体结合位点
(Shine-Dalgarno sequence or element,SD序列 ;8-13 nt)
大肠杆菌中的起始 tRNA, fMet-tRNAfMet
A 脱烷基化会使碱基 识别配对更加灵活 (AUG 和GUG).
大肠杆菌中tRNA 的形成
1. 无论是起始 tRNA 还是非起始 tRNAmet 都是 在甲酰-tRNA合成酶的作用下将甲硫氨酸传给 tRNAmet形成甲硫氨酰-tRNA的。 2. 只有起始甲硫氨酰-tRNA 在转换酶的作用下修 饰成 N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfmet.
判断 1、核不均一RNA是mRNA和rRNA的前体,而不是tRNA 的前体。 ( ) 2、真核生物RNA不需要加工的是5S rRNA ( ) 3、核糖体是生物体中最大的RNA-蛋白复合体,是蛋 白质合成的场所。 ( ) 4、无论是原核生物还是真核生物都有多聚核糖体的 存在,真核生物中的多聚核糖体发现于细胞质中, 而原核生物中由于转录和翻译同时进行,多聚核糖 体被发现于活化基因上。( )
AUG
TAG
AAAAA
1. 单顺贩子 2. 5’-帽子和3’-poly(A) 尾 3. 特征性序列: 5‘-GCCCCAUG-3’
与原核生物相比较,真核生物的起始 在40S亚单位结合mRNA之前,起始 tRNA先结合到40S亚单位上. 运载起始 tRNA的eIF2发生磷酸化, eIF2 是一个重要的调控点 (virus & interferon).
1、一种突变细菌从群落形态学(即表型)不能与其野生型 相区别,这一突变可能是( ) A. 一个点突变或错义突变 B. 一个无义突变或错义突变 C. 密码子第三个碱基的替换 D. 一个点突变或无义突变 2、遗传密码的兼并性是指 ( ) A.蛋氨酸密码用作起始密码 B. mRNA上的密码子与tRNA上的反义密码子不需严格配对 C. 从最低等生物直至人类都用同一套密码 D. AAA、AAG、AAC、AAU都是赖氨酸密码 3、基因表达是指 ( ) A.复制+转录 B.复制+转录+翻译 C.转录+翻译 D.转录+转录后加工 4、下列哪一项是翻译后加工? ( ) • 5`-端帽子结构 B. 3`-端聚苷酸尾巴 C. 酶的激活 D. 蛋白质糖基化
由于内在的多级间隔使得真核蛋 白靶标过程需要更多的复合体参 与,主要有两种靶标途径的基本 形式。 1. 2.
真核分泌途径 (co-translational targeting)
(SRP receptor)
SRP: signal recognition particle
核定位信号: 通常是 5 个连续的 带正电的氨基酸,如 KKKRK
磷 酸 化
4.蛋白质降解
不同的蛋白质具有不同的半衰期. 调节蛋白趋于 迅速的转变,而且细胞必须能够处理缺陷和受损 的蛋白,才能维持细胞的正常生命活动.
蛋白质降解过程:缺陷或受损的蛋白(具有不稳定的N端残基) 与泛素粘附 (泛素化). 26S 蛋白酶复合体 (proteasome)所降解, 此过程需要 ATP 并且释放泛素以被重新利用。
终止
释放因子与终止密码相互作用引起完整多肽链的 释放 RF1 和 RF2 在 RF3的帮 助下识 别终止 密码 释放因子作用 于肽基转移酶 转移多肽链进 入溶液中,蛋 白质被释放。 释放因子和 EF-G: 移动卸 载 tRNA 并 释放 mRNA.
RF1: UAA/UAG; RF2: UAA/UGA
真核的
eIF3 eIF4C eIF6 eIF4B eIF4F eIF2B eIF2 eIF5 eEF1α eEF1βγ eEF2
功能
结合核糖体亚单位 结合 mRNA 起始tRNA传递 代替其他因子 氨酰tRNA传递 EF-Tu 或eEF1α的循环 转位
eRF
多肽链的释放
四、 翻译后事件
聚合蛋白
根据功能,真核翻译起始因子可以分为以下 几类:
结合核糖体亚单位 结合 mRNA 参与起始 tRNA 传递 替代其他因子 eIF6 eIF3 eIF4c eIF4B & eIF4F (4F=eIF4A, E & G) eIF2 eIF2B eIF5
起始 tRNA+eIF2 +GTP
recycle
eIF3+4C +40S
蛋白质靶标
蛋白质修饰 蛋白质降解
1. 聚合蛋白
单一翻译产物 裂解产生两个 或多个单独的 蛋白称为聚合 蛋白。许多病 毒可以产生聚 合蛋白.
2. 蛋白质靶标
信号序列对蛋白质的分泌起作用,能够将蛋白 输入到细胞核中或者是定位到其他细胞器中。 原核生物蛋白靶标过程: 分泌
真核生物蛋白靶标过程
存在于原核生物mRNA起始密码上游区,富含嘌呤 的短核苷酸序列 ,通常含有全部或部分5’AGGAGGU-3’序列,与 16S rRNA 的3’-末端的序 列互补;单独用于原核生物翻译。一般位于 mRNA的起始密码AUG的上游5~10个碱基处。
4.多聚核糖体 ( polyribosomes or polysomes )
二、 蛋白质合成的机制
无论原核生物还是真核生物,蛋白质合成都经历 以下三个阶段: A.起始(initiation):核糖体在一个 mRNA分子 上的富集. B.延伸(elongation):氨基酸重复性添加. C.终止(termination):新合成的蛋白质的释放.
1.原核生物翻译
起始
IF1 和 IF3 结合到结合到 mRNA的30S亚基上. IF2 与 GTP 复合物结合小亚 基, 形成复合体. 起始 tRNA 在P位点处结 合复合物和AUG密码配对.
三聚体复 合物
+
43S 核糖体复 合物
43S 前起始复合体 ATP
+mRNA+eIF 4F+eIF4B
ADP+Pi 48S 前起始复合体
扫描,更多的因子参与进来
扫描发现 AUG
4C
Elongation
真核生物与原核生物的蛋白质合成的延伸 过程及其相似. 真核生物中相当于原核生物 EF-Tu, EF-Ts & EF-G 的延伸因子分别称为 eEF1, eEF1 & eEF2。
每个 mRNA 转录物都同时由一个以上的核糖体进 行阅读;在第一个核糖体对mRNA尚未阅读完成前, 其他核糖体即开始阅读 mRNA;多个核糖体在一条 mRNA上称为多聚核糖体或多核糖体;多核糖体彼 此相距不能少于70-80 nt.
5.起始tRNA
起始 tRNAs 是识别真核生物和原核生物起始密码 AUG (GUG)的特殊tRNAs.甲硫氨酸是原核生物和 真核生物蛋白质合成的第一个氨基酸. 起始 tRNAs 不同于内部的运载Met残基的tRNAs.
第六章 翻译
以mRNA为模板,以tRNA为运载体携带氨基酸在 核糖体上合成多肽链,进而产生蛋白质的过程即称 为翻译。
一、蛋白质合成的基本问 题 二、蛋白质合成的机制 三、原核和真核生物蛋白 质合成的异同 四、翻译后事件
一、 蛋白质合成的基本问题
1.密码子和反密码子的相互作用 2.摆动性 3.核糖体结合位点 4.多核糖体(Polysomes) 5.起始tRNA
2.真核生物的翻译 Initiation
与原核生物相比较,在真核生物中需要更多 量的eIFs 和一个扫描过程. 真核生物中的 Met 起始 tRNA 不发生甲基化.
扫描机制
真核生物的40s核糖体亚单位复合物识别mRNA 的5’-cap并且沿着它扫描AUG起始密码.
真核 mRNAs特征
cap ORF
Termination
真核生物只需要一个终止因子 eRF, 需要 GTP, 它识别所有的终止密码。 终止密码 (UAG, UAA, UGA) 可引起蛋白质 合成终止。
三、原核和真核生物蛋白质合成的异同
原核的
起始因子 IF1 IF3 IF2 延伸因子 EF-Tu EF-Ts EF-G 终止因子 RF1 RF2 RF3
30S initiation complex
50S 结合上来. GTP 水解, 然后 IFs 从 70S 起始复 合物上释放
延 伸
当 70S 起始复合物形成后, 延伸循环开始. 延伸包括 EF-Tu (45kD), EF-Ts (30)和EF-G (80) 3个因子参 与,加上 GTP, 负载 tRNA 和 70S 起始复合体.
分泌蛋白的信号序列能够使正在进行 翻译的核糖体结合相应的因子进而使 之停靠在膜上,再将合成的蛋白转移 过膜。通常信号序列随后被信号肽酶 裂解。
3.蛋白质修饰
裂解:
去除信号蛋白 从聚合蛋白质中释放 成熟片断 移除内部多肽同时将 N-和 C-末端连接
Covalent modification: 乙酰化作用; 羟基化作用 (Pro, Lys); 磷酸化作用 (Y,T,S); 甲基化作用; 糖基化作用: oligosaccharide to NH2 group of N (Asn-X-Ser or Asn-X-Thr) (N-linked glycosylation ER-Golgi) and to OH group of S & T (O-linked glycosylation). 核苷的添加.
1.密码子与反密码子相互作用
在核糖体缝隙 中,mRNA上的 密码子与tRNA上 的反密码子互补 配对形成反向平 行结构.
2.摆动性
用于解释遗传密码的冗余性. 18 种氨基 酸都由一个以上的通常与反密码子5`端 的碱基不同的密码子所编码。
5‘-反密码碱 基 能承受比 其他两个碱基 更大的移动性, 因此只要核糖 体距离正常就 能够形成非标 准的碱基对。
EF-Tu-Ts 交换循环
在P位点的肽酰 -tRNA的多肽 与A位点的氨酰 -tRNA的氨基 酸之间形成肽 键
转位
A-site P-site E-site
• 在细菌中, 卸载 tRNA
经过另一位点——the E site离开核糖体. • 在真核生物中, 卸载 tRNA 直接离开核糖体进 入细胞液中. • EF-G (translocase)和 GTP 与 ribosome结合, 并且卸载 tRNA 从 P-site 被排出需要消耗能量。 •肽酰-tRNA 从 A-site 移 动到P-site并且mRNA 相 对于核糖体移动一个密码 子的位置
P site
百度文库
A site
装配好的核糖体有两个 tRNA结合位点, 分别是 氨酰基(Aminoacyl) 和肽酰基(Peptidyl) 位点. 只有 fMet-tRNAfMet 能 够用于和30S 亚基作用 起始翻译; 其他的氨酰 tRNAs 被用于在70S 核糖体中进行延伸.
延伸的三个步骤
a. 负载 tRNA 与EF-Tu和 GTP 结合成复合物 被传送. b. 肽基转移酶 (50S ribosomal subunit) 在不需 要能量的情况下将两个比邻的氨基酸连接形 成肽键. c.在GTP提供能量下, 转位酶 (EF-G) 将核糖体 沿着mRNA 移动一个密码子的位置,逐出 空载tRNA并将核糖体多肽链从mRNA上转 移。
在真核生物中,已经发现N-末端残基在蛋白固有的 稳定性方面具有重要的作用。
8 N-末端氨基酸与稳定性相关: Ala Cys Gly Met Pro Ser Thr Val (t1/2> 20h) Arg His Ile Leu Lys Phe Trp Tyr (t1/2 =2-30min) 4 N-末端氨基酸通过化学修饰变得不稳定: Asn Asp Gln Glu