翻译及翻译后加工

蛋白质的生物合成（翻译）ProteinBiosynthesisorTranslationDNA复制RNA转录翻译蛋白质多肽链靶向运输折叠遗传信息的传递过程逆转录▼.三种RNA:mRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白体RNA）tRNA（transferRNA,转移RNA）▼20种氨基酸(aminoacid)作为原料▼酶及众多蛋白因子，如IF、eIF▼ATP、GTP、无机离子一.生物合成的模板－mRNA（一）原核生物mRNA的特点原核生物mRNA的起始密码AUG上游４～7个核苷酸以外有一段5-UAAGGAGG-3的保守序列称为S-D(Shine-DalgarnoSequence)该序列是核糖体识别结合的位点．1.S-D(Shine-Dalgarno)序列2.多顺反子(polycistron)顺反子(cistron)遗传学将编码一个多肽的mRNA上的遗传单位称为顺反子．5’3’3’5’YAZ乳糖操纵子模型5’3’mRNA转录翻译多顺反子ZYAOPDNA调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶转录mRNA多肽链1多肽链2多肽链3乳糖操纵子结构翻译多顺反子（二）真核生物mRNA的特点起始密码子常处于－CCACCAUGG－序列中，这段保守序列的存在能增加翻译起始的效率，这段序列称为Kozark序列(MarilynKozark).１．Kozark序列(MarilynKozark)原核生物mRNA真核生物mRNA非翻译区核蛋白体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP5'3'蛋白质PPPmG-5'3'蛋白质AAA二、蛋白质生物合成的场所场所：核糖体（ribosome)结构:Mg2+,蛋白质，rRNA（一）核蛋白体（rRNA）蛋白质－蛋白质，rRNA－蛋白质组成两个亚单位，称之为大小亚基．完整核糖体大亚基小亚基原核生物70S50S30S真核生物80S60S40S核糖体的沉降系数(S)和亚单位不同细胞核蛋白体的组成原核生物真核生物S核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种原核生物各组分的功能:1.大亚基rRNA具有肽酰基转移酶活性,催化肽键的合成.2.小亚基具有mRNA上S-D互补的序列,是识别结合mRNA的位点.3.核糖体大亚基5SrRNA具有两个保守序列,其中一个与tRNA的Tψ互补识别序列,另一个与23SrRNA互补识别序列,稳定核糖体结构.(二)核糖体蛋白作用1.维系核糖体稳定结构的骨架2.保护rRNA防止被核酸酶降解.3.与rRNA构成功能活性区域.如:肽酰基转移酶活性蛋白因子结合位点P、A、E氨基酰－tRNA结合位点。mRNA结合位点核蛋白体与起始fmet－tRNAfmet的结合三、蛋白质生物合成的机制（一）合成元件－tRNA、rRNA和蛋白因子1.tRNA◆tRNA种类：30种◆同工tRNA：指携带不同的密码子，但识别相同的氨基酸的一组tRNA。2.tRNA与氨基酸的活化：反密码环氨基酸臂tRNA的三级结构示意图核塘体活性结合位点（1）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)2.氨基酸的活化①活化反应：氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶活化反应:形成酯键◆.氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。通过其活性部位实现的。◆.氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性，将错配的进行校正。氨基酰-tRNA合成酶的特点（2）活化过程：第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi第二步反应氨基酰-AMP-E＋tRNA↓氨基酰-tRNA＋AMP＋E（3）活化氨基酸的表示方法：氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAlaSer-tRNASerMet-tRNAMet4．蛋白因子3．rRNA（１）起始因子：原核生物IF：IF－１，IF－２,IF－３真核生物eIF：eIF－２．eIF－３,eIF－４帽结合蛋白（CBP/eIF－４)eIF－５（２）延长因子EF：原核生物：EF-T，EF-G真核生物：EF-１EF-２（３）释放因子RF：原核生物：RF-1，RF-2,RF-3，真核生物：eRF第一节遗传密码(geneticcode)一.遗传密码及密码的破译(一)遗传密码(geneticcode):指编码蛋白质氨基酸序列基因中的核苷酸体系.从mRNA5端起始密码子AUG开始，每三个核苷酸为一组决定肽链中的一种氨基酸，称为三联体密码。三联体密码(terminationcorden):◆起始密码（initiationcoden):第一个AUGAUG意义：编码甲硫氨酸，原核生物为甲酰化甲硫氨酸（二）特殊密码：(specialcoden)UAA、UAG、UGA（赭石）（琥珀）（乳白石）◆终止密码（terminatiomcoden）（三）密码总数：61个编码20种氨基酸（四）阅读方向：5→3新生肽链方向从N→C二、遗传密码的特性（一）连续性(commaless)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。mRNA简图５’３’AUGGGCAAU每三个一组连续阅读氨基酸氨基酸氨基酸(二).简并性(degeneracy)遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有一个以上密码子。目录两种简并性第一和第二位碱基简并性第三位碱基简并性（最常见）异亮氨酸密码子精氨酸密码子AUUAUCAUAAGACGACGGAGG密码子家族（codenfamily)：编码相同氨基酸的密码子。例如：GUUGUCGUAGUG编码缬氨酸同义密码子：密码子家族成员之间互称同义密码子。转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码第一位与密码子的第三位不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。活化的氨基酸与与密码子结合UAUmRNA3'5'摆动配对tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG结果：一种tRNA能与多个一二位相同的三联体密码配对（简并密码子）（四）通用性(universality)•蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用,又称通用遗传密码。•已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。•密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。遗传密码的偏爱性（biasorpreference)■多数氨基酸有一个以上的密码子但这些密码子使用的频率各不相同，称之遗传密码的偏爱性。■密码子使用的频率与细胞内相应的tRNA含量有关．线粒体密码（mitochondrialcoden)AUAAUGAUCAUU=起始MetAUAAUG=链内部Met密码子UGA=TrpUAA/UAG=GLnAGA/AGG=stopcoden三、阅读框架（readingframe)指mRNA中一段含有翻译密码的碱基序列．密码阅读从5→3，且以三个核苷酸为一组连续阅读．阅读框架1UUAUGAGCGCUAAAU阅读框架2UUAUGAGCGCUAAAULeuStopAlaLeuAsnTyrGluArgStop阅读框架3UUAUGAGCGCUAAAUMetSerAlaLys阅读框架可能存在的形式核糖体选择正确的开放框架封闭指mRNA中从5端起始密码子AUG开始到3端终止密码子之间正确可读序列.开放阅读框架（openreadingframe)５’３’AUGGGCAAUCCCUAA终止密码开放阅读框架（二）合成过程——起始、延长、终止核糖体读码方向:5’→3’肽链合成方向:N→C1.起始：指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物.需起始因子（initiationfactor,IF)参与,并消耗能量GTP(1个）原核生物翻译起始复合物(30S)的形成•核蛋白体大小亚基分离；•mRNA在小亚基上定位结合；•起始fMet-tRNAiMet的结合；•核蛋白体大亚基结合。起始氨基酸的进位消耗能量GTP（IF-2分解）原核生物合成起始IF-1核蛋白体大小亚基分离目录IF1促进大小亚基分离mRNA在小亚基定位结合IF-3促进mRNA在小亚基定位结合IF-1IF3AUG(1).mRNA位于起始密码上游8-13核苷酸部位,存在4-9个核苷酸保守序UAAGGAGG(S-D)（2）原核生物小亚基的3‘端存在与之互补序列AUUCCUCC反向互补配对．mRNA定位基础：RNA-RNA识别RNA-蛋白质识别mRNA固定小亚基,使AUG固定于P位IF-1IF-2GTP起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'目录反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基就位.IF-3IF-2GTP起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)三元复合物IF-3IF-1IF-2GTPAUG5'3'目录反密码子识别P位密码子,使起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基就位.IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'目录大亚基结合，水解GTP消耗能量,释放起始因子IF-3IF-1AUG5'3'IF-2-GTPIF-2GDPPi目录4.核蛋白体大亚基结合。消耗GTP,释放各因子.1.核蛋白体大小亚基分离；2.起始氨基酰-tRNA与小亚基P位结合；3.mRNA在核蛋白体小亚基准确就位；．40S60S真核生物翻译起始复合物形成过程40S60SeIF-2B、eIF-3、GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③帽子结合蛋白，pollyA结合蛋白mRNAAUGMetAUGmetPeIF-6①elF-3②MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTPMeteIF-2B、eIF-3、AUG扫描至kozak序列概述肽链合成：指根据mRNA密码序列的指导，按次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链到合成终止的过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：核蛋白体循环(ribosomalcycle)：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation.延长因子(elongationfactor,EF)•延伸过程所需蛋白因子称为延长因子•原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts);EF-G原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-αEF-Ts调节亚基EF-1-βγEF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放EF-2肽链合成的延长因子1.进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。目录合成过程延长因子EF-T催化进位（原核生物）目录①②③④TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP目录A位成肽A位UAC3‘CCAC=ONH2-C-HR1P位AUGmRNA3‘CCAC=ONH2-C-HR2-H2OC=ONH-C-HR2C=ONH2-C-HR1N端延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。EF-G转位酶活性，消耗1GTPfMetAUG5'3'fMetTuGTP目录进位转位成肽真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。（三）真核生物延长过程三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多