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1、Protein Biosynthesis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：53,（一）蛋白质合成的一般特征,（二）蛋白质生物合成的过程,核糖体解离,氨基酸活化,第一步：,第二步：,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-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRN
2、AMet,E.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16S rRNA 3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）tRNAf Met 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
3、种可携带Met的tRNA,The structure of fMet-tRNAf,3.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-tRNAf Met 与30S亚基结合，需GTP IF-3：与30S亚基结合，使50S不能与30S结合,inactive 70S ribosome,SD sequence,30S initiation complex,70S initiation complex,GDP + Pi,肽链的延伸,进位 成键 移位,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
4、形成肽键。,由肽酰转移酶催化,3.移位,核糖体沿mRNA的53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),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：,即tRNAiMet，携带 Met后，并不甲酰化。,3.起始密码子
5、：,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mRNA 5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,2.形成Met- tRNAiMet.eIF-2.GTP三元复合物,Met- tRNAiMet.eIF-2.GTP,真核生物mRNA翻译的起始,3.形成40S前起始复合物,4. 40S前起始复合物结
6、合mRNA,复合物对mRNA进行滑动搜索，寻找起始密码子AUG,5.生成80S起始复合物,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16S rRNA 3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AUG,5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,eEF-1,eEF-2,真核生物中多肽终止因子称为信号释放因子(signal release factor
7、) 写成eRF,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,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,What determine proteins fates ?,Signals in proteins recognized by transportation system,（二）共翻译转运 (Co-translational transport),1.蛋白质进入内质网,信号肽（signal sequence）,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1040个残基； N端至少有一个带
8、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,5. 肽链继续延伸并穿过膜,信号肽识别蛋白（signal recognition particle, SRP） SRP受体（SRP receptor，也称锚定蛋白 docking protein）,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-translational tr
9、ansport） 蛋白含有前导序列（leader sequences）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(Leader sequences),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-outer membrane，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-inne
10、r membrane，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 Passing through 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,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,Leader of yeast cytochrome c1 contains a mitochondrion signal, followed by an inner membrane signal. The leader is removed by tw
11、o cleavage events.,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（nuclear location signal, 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（genetic code）、 SD序列、信号肽（signal sequence）、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。,
