分子生物学--蛋白质的生物合成课件

ProteinBiosynthesis蛋白质的生物合成概述遗传密码tRNA核糖体蛋白质的生物合成过程一般特征原核生物真核生物蛋白质的运输和翻译后修饰主要内容二、蛋白质的生物合成过程三种RNA：mRNA、tRNA、rRNA原料：20种aa需要酶及众多蛋白因子、ATP、GTP等蛋白质合成方向：N端→C端mRNA的翻译方向：5ˊ→3ˊ（一）蛋白质合成的一般特征（二）蛋白质生物合成的过程两个前提：氨基酸活化核糖体解离核糖体解离氨基酸活化氨基酸+tRNA氨酰-tRNA氨酰-tRNA合成酶ATPAMP＋PPi氨基酸＋ATP—→氨基酰-AMP＋PPi氨酰-tRNA合成酶第一步：第二步：氨基酰-AMP＋tRNA氨酰-tRNA＋AMP氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶将氨基酸装载到tRNA上的过程氨酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMetE.coli蛋白质的生物合成过程肽链起始(Initiation)肽链延伸(Elongation)肽链终止(Termination)起始密码子多数是AUG，少数是GUG。SD序列：起始密码子的上游约10个核苷酸的地方往往有一段富含嘌呤的序列。SD序列与核糖体16SrRNA3’端的核苷酸序列互补，可促使核糖体与mRNA的结合。肽链的起始1.起始信号：2.起始tRNA甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf）（1）tRNAfMet带上Met后能甲酰化，是起始tRNA，用于肽链合成的起始。（2）tRNAmMet带上Met后不能甲酰化，在肽链延伸中起作用。2种可携带Met的tRNAThestructureoffMet-tRNAfDifferenceswithothertRNAs3.原核生物翻译起始因子IF-1:增加IF-2和IF-3活性IF-2：使Met-tRNAfMet与30S亚基结合，需GTPIF-3：与30S亚基结合，使50S不能与30S结合inactive70SribosomeSDsequence30Sinitiationcomplex70SinitiationcomplexGDP+Pi肽链的延伸进位成键移位1.进位：一个新的氨酰-tRNA进入核糖体的A位需GTP和两个延伸因子EFTu和EFTs延长因子EFTu和EFTs催化进位2.成键：肽酰基从P位点转位到A位点，同时形成肽键。由肽酰转移酶催化3.移位核糖体沿mRNA的5ˊ→3ˊ方向移动一个密码子的距离。肽酰tRNA由A位移到P位空载的tRNA进入E位。需GTP和延伸因子G(EFG)进位移位成键肽链的终止和释放1.终止信号的识别：有三种蛋白因子RF1识别UAA、UAG，RF2识别UAA、UGA。RF3协助肽链释放。2.肽链释放：释放因子使肽酰转移酶活性转变为水解活性，并释放tRNA，然后核糖体离开。1.核糖体：更大，80S，可解离成60S和40S。2.起始tRNA：（三）真核生物蛋白质合成的过程二种携带Met的tRNA：起始tRNA:用于肽链内部的tRNAMet。即tRNAiMet，携带Met后，并不甲酰化。3.起始密码子：AUG，上游无SD序列，通常mRNA上最靠近5’端的AUG为起始部位。40S核糖体与mRNA5’端帽子结合，向3’方向移动，搜索AUG密码子，这过程要消耗ATP。命名为eIF-neIF-3：与40S亚基结合，使大小亚基解离；eIF-2：与Met-tRNAiMet及GTP结合；eIF-4：与mRNA的帽子结合。eIF-5：释放起始因子，使核糖体亚基结合4.起始因子1.80S核糖体解离40S60S60S62.形成Met-tRNAiMet.eIF-2.GTP三元复合物Met+elF-2GTPMet-tRNAiMetMet-tRNAiMet.eIF-2.GTP40S314C真核生物mRNA翻译的起始3.形成40S前起始复合物40S314C+MetMet-tRNAiMet.eIF-2.GTP40S314CMet4.40S前起始复合物结合mRNAmRNA+40S314CMet复合物对mRNA进行滑动搜索，寻找起始密码子AUG40S314CMet40S314CMetAUG5.生成80S起始复合物eIF-540SMetAUG60S各种elF释放GDP+PiMetmet40S60SMet40S60SmRNAeIF-3、6、1、4C①②ATPADP+Pi③MetelF-2-GTP-Met-tRNAiMet搜索AUGMetAUGGDP+Pi各种elF释放elF-5④Met真核生物翻译起始复合物形成过程原核生物和真核生物翻译起始的比较原核：mRNA先与小亚基结合，再有起始tRNA加入真核：起始tRNA先结合小亚基，然后在多种因子参与下结合mRNA原核：依靠小亚基内16SrRNA3’端序列与SD序列互补、结合来定位于mRNA真核：mRNA依靠5’帽子的结合因子结合小亚基，然后以搜索机制寻找起始AUG5．延伸因子和终止因子：原核延伸因子生物功能真核延伸因子EF-Tu促进氨酰-tRNA进入A位，分解GTPEF-Ts调节亚基eEF-1EFG促进移位eEF-2真核生物中多肽终止因子称为信号释放因子(signalreleasefactor)写成eRF蛋白质合成总结起始密码子Met-tRNAiMeteIF-n至少9种GTP,ATP起始密码子，SD序列fMet-tRNAfIF-1,IF-2,IF-3GTP肽链起始氨酰-tRNA合成酶，ATP氨酰-tRNA合成酶，ATPaa的活化真核生物所需因子原核生物所需因子过程终止密码子eRFGTP终止密码子RF-1,RF-2,RF-3GTP肽链的终止和释放eEF-1，GTP肽酰转移酶eEF-2，GTPEF-Tu,EFTs,GTP肽酰转移酶EF-G，GTP肽链的延长进位成键位移蛋白质合成总结真核生物所需因子原核生物所需因子过程三、蛋白质的运输和翻译后修饰（一）概述高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网翻译后转运（游离核糖体）共翻译转运(内质网结合的核糖体)胞浆细胞核线粒体、叶绿体过氧化酶体Whatdetermineproteins’fates?Signalsinproteinsrecognizedbytransportationsystem（二）共翻译转运(Co-translationaltransport)高尔基体溶酶体细胞膜分泌到胞外内质网内质网结合的核糖体1.蛋白质进入内质网信号肽（signalsequence）10-4010-15CleavagesiteHydrophobicresidues引导多肽穿过内质网膜进入腔内；一般位于新生肽的N端，某些位于中部；长度为10－40个残基；N端至少有一个带正电荷的残基；中部有疏水性核；羧基端有信号肽酶酶切位点。信号肽的一级结构信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网1.蛋白开始合成2.SRP结合信号肽，肽链合成终止3.SRP结合膜上的SRP受体，SRP被释放，蛋白合成重新开始4.信号肽被切割下来5.肽链继续延伸并穿过膜信号肽识别蛋白（signalrecognitionparticle,SRP）SRP受体（SRPreceptor，也称锚定蛋白dockingprotein）信号肽的切除二硫键的形成高级结构的折叠糖基化作用蛋白在内质网的修饰2.蛋白质从ER到高尔基体及内膜其他区室的转运主要形式：转运小泡高尔基体是细胞内的分拣中心特定的转运信号指导蛋白质转运到其他区室多数由游离核糖体合成翻译后运输（post-translationaltransport）蛋白含有前导序列（leadersequences）与定位有关进入线粒体和叶绿体前先解折叠,进入后重新折叠,需要分子伴侣（三）线粒体、叶绿体蛋白的转运蛋白质跨膜前需解折叠，跨膜后重新折叠成熟的构型前导序列(Leadersequences)碱性aa丰富基本上不含酸性aa羟基aa含量较高前导序列介导翻译后的跨膜转运酵母细胞色素C氧化酶IV亚单位的前导序列开头的12个氨基酸足以将多肽链导入线粒体的基质中去。Tom(trans-outermembrane，外膜转运受体蛋白)形成受体复合物线粒体蛋白跨膜转运需要受体Tim(trans-innermembrane，内膜转运受体蛋白)形成受体复合物。当蛋白质通过Tom复合物时，暴露于膜间腔。并不被释放而是直接转运到Tim复合物上。•Recognition•Passingthrough•Cleavage（剪切）前导序列决定蛋白在细胞器中的定位位于N端，介导蛋白进入基质前导序列基质导向信号(matrix-targetingsignal)：膜导向信号(membrane-targetingsignal)：负责导向膜或膜间质每个信号序列后都有自己的水解部位Leaderofyeastcytochromec1containsamitochondrionsignal,followedbyaninnermembranesignal.Theleaderisremovedbytwocleavageevents.叶绿体蛋白跨膜运输方式与线粒体相同（四）蛋白质通过核孔进入细胞核核定位信号（nuclearlocationsignal,NLS）指引蛋白质从胞质到核内的信号序列。NLS富含碱性aa蛋白转运需要胞质中的蛋白作核定位的受体受体与底物结合，与核孔相互作用；GTP水解提供能量，将蛋白转运入核；入核后，受体与蛋白解离，回到胞质，可再次利用本章总结名词解释（※）：遗传密码（geneticcode）、SD序列、信号肽（signalsequence）、核定位信号（NLS）遗传密码的基本特点比较mRNA、tRNA、rRNA的结构及功能（※）原核生物蛋白质合成过程（※）比较真核和原核生物蛋白质合成的异同（※）试述蛋白质的转运途径。