主要內(nèi)容第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成體系第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過程第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后加工和輸送第四節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制當(dāng)前第1頁\共有87頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)合成體系

ProteinBiosynthesisSystem

第一節(jié)當(dāng)前第2頁\共有87頁\編于星期六\11點20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子如IF、eIFATP、GTP參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)：三種RNAmRNA（messengerRNA）rRNA（ribosomalRNA）tRNA（transferRNA）當(dāng)前第3頁\共有87頁\編于星期六\11點一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼

mRNA是遺傳信息的攜帶者遺傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。原核細(xì)胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron)mRNA

。真核細(xì)胞中一個mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子(singlecistron)mRNA。

當(dāng)前第4頁\共有87頁\編于星期六\11點原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG-53蛋白質(zhì)當(dāng)前第5頁\共有87頁\編于星期六\11點

mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5至3方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。起始密碼(initiationcoden):AUG終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA當(dāng)前第6頁\共有87頁\編于星期六\11點遺傳密碼表當(dāng)前第7頁\共有87頁\編于星期六\11點從mRNA5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。當(dāng)前第8頁\共有87頁\編于星期六\11點1.連續(xù)性(commaless)遺傳密碼的特點編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。當(dāng)前第9頁\共有87頁\編于星期六\11點基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshiftmutation)。TyrGlySerArgProThrAsp當(dāng)前第10頁\共有87頁\編于星期六\11點2.簡并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。當(dāng)前第11頁\共有87頁\編于星期六\11點2.簡并性(degeneracy)當(dāng)前第12頁\共有87頁\編于星期六\11點3.通用性(universal)蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。少數(shù)例外，如動物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。當(dāng)前第13頁\共有87頁\編于星期六\11點4.擺動性(wobble)轉(zhuǎn)運氨基酸的tRNA的反密碼需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動配對。當(dāng)前第14頁\共有87頁\編于星期六\11點U擺動配對當(dāng)前第15頁\共有87頁\編于星期六\11點密碼子、反密碼子配對的擺動現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG當(dāng)前第16頁\共有87頁\編于星期六\11點二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置當(dāng)前第17頁\共有87頁\編于星期六\11點原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種不同細(xì)胞核蛋白體的組成當(dāng)前第18頁\共有87頁\編于星期六\11點核蛋白體的組成當(dāng)前第19頁\共有87頁\編于星期六\11點原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)當(dāng)前第20頁\共有87頁\編于星期六\11點三、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂當(dāng)前第21頁\共有87頁\編于星期六\11點tRNA的三級結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前第22頁\共有87頁\編于星期六\11點氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)氨基酸的活化當(dāng)前第23頁\共有87頁\編于星期六\11點

tRNA與酶結(jié)合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP當(dāng)前第24頁\共有87頁\編于星期六\11點第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋PPi

當(dāng)前第25頁\共有87頁\編于星期六\11點第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E當(dāng)前第26頁\共有87頁\編于星期六\11點氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

當(dāng)前第27頁\共有87頁\編于星期六\11點真核生物：Met-tRNAiMet(initiator-tRNA)原核生物：fMet-tRNAifMet(N-formylmethionine)（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA當(dāng)前第28頁\共有87頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)生物合成過程

TheProcessofProteinBiosynthesis

第二節(jié)當(dāng)前第29頁\共有87頁\編于星期六\11點翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(elongation)翻譯的終止(termination)整個翻譯過程可分為：當(dāng)前第30頁\共有87頁\編于星期六\11點一、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物(translationalinitiationcomplex)。當(dāng)前第31頁\共有87頁\編于星期六\11點原核、真核生物各種起始因子的生物功能e當(dāng)前第32頁\共有87頁\編于星期六\11點（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物形成1.核蛋白體大小亞基分離；2.mRNA在小亞基定位結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。當(dāng)前第33頁\共有87頁\編于星期六\11點IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離當(dāng)前第34頁\共有87頁\編于星期六\11點AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合當(dāng)前第35頁\共有87頁\編于星期六\11點S-D序列：mRNA起始密碼前的一段富含嘌呤核苷酸的序列,可與核糖體小亞基16S-rRNA上富含嘧啶序列相結(jié)合。

當(dāng)前第36頁\共有87頁\編于星期六\11點IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'當(dāng)前第37頁\共有87頁\編于星期六\11點IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成AUG5'3'當(dāng)前第38頁\共有87頁\編于星期六\11點（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基準(zhǔn)確就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。當(dāng)前第39頁\共有87頁\編于星期六\11點met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程當(dāng)前第40頁\共有87頁\編于星期六\11點二、肽鏈合成延長指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)包括以下三步：進(jìn)位(entrance)成肽(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位(translocation)當(dāng)前第41頁\共有87頁\編于星期六\11點延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2當(dāng)前第42頁\共有87頁\編于星期六\11點原核延長因子生物功能對應(yīng)真核延長因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合分解GTPEF-1-αEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-1-βγEF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成的延長因子當(dāng)前第43頁\共有87頁\編于星期六\11點又稱注冊(registration)（一）進(jìn)位指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。

當(dāng)前第44頁\共有87頁\編于星期六\11點延長因子EF-T催化進(jìn)位（原核生物）

當(dāng)前第45頁\共有87頁\編于星期六\11點當(dāng)前第46頁\共有87頁\編于星期六\11點TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP當(dāng)前第47頁\共有87頁\編于星期六\11點（二）成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。當(dāng)前第48頁\共有87頁\編于星期六\11點（三）轉(zhuǎn)位延長因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3'側(cè)移動。當(dāng)前第49頁\共有87頁\編于星期六\11點fMetAUG5'3'fMetTuGTP當(dāng)前第50頁\共有87頁\編于星期六\11點進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽當(dāng)前第51頁\共有87頁\編于星期六\11點三、肽鏈合成的終止當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。

當(dāng)前第52頁\共有87頁\編于星期六\11點終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)一是識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)轷ッ富钚?，使肽鏈從核蛋白體上釋放。釋放因子的功能:原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物釋放因子：eRF當(dāng)前第53頁\共有87頁\編于星期六\11點原核肽鏈合成終止過程當(dāng)前第54頁\共有87頁\編于星期六\11點UAG5'3'RFCOO-當(dāng)前第55頁\共有87頁\編于星期六\11點多聚核蛋白體(polysome)——使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)行。當(dāng)前第56頁\共有87頁\編于星期六\11點電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象當(dāng)前第57頁\共有87頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)合成后加工和輸送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation第三節(jié)當(dāng)前第58頁\共有87頁\編于星期六\11點主要包括一、多肽鏈折疊為天然三維結(jié)構(gòu)二、肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾三、空間結(jié)構(gòu)的修飾當(dāng)前第59頁\共有87頁\編于星期六\11點一、多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象蛋白質(zhì)新生肽鏈N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。當(dāng)前第60頁\共有87頁\編于星期六\11點促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子:1.分子伴侶

(molecularchaperon)2.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶

(proteindisulfideisomerase,PDI)3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶

(peptideprolylcis-transisomerase,PPI)當(dāng)前第61頁\共有87頁\編于星期六\11點熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)

是指細(xì)胞在應(yīng)激原特別是環(huán)境高溫誘導(dǎo)下所生成的一組蛋白質(zhì)。

HSP70、HSP40和GrpE族2)伴侶素(chaperonins)

具有獨特的雙層7-9元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的寡聚蛋白,它們以依賴ATP的方式促進(jìn)體內(nèi)正常和應(yīng)急條件下的蛋白質(zhì)折疊。

GroEL和GroES家族1.分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞中一類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天然構(gòu)象并與之結(jié)合，幫助多肽在體內(nèi)折疊、組裝、轉(zhuǎn)運或降解等，完成功能后與之分離，不構(gòu)成這些蛋白質(zhì)執(zhí)行功能時的組份。當(dāng)前第62頁\共有87頁\編于星期六\11點HSP促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊基本作用——結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進(jìn)行折疊，形成HSP70和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。HSP40結(jié)合待折疊多肽片段HSP70-ATP復(fù)合物HSP40-HSP70-ADP-多肽復(fù)合物ATP水解GrpEATPADP復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進(jìn)行正確折疊當(dāng)前第63頁\共有87頁\編于星期六\11點伴侶素的主要作用——為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。當(dāng)前第64頁\共有87頁\編于星期六\11點2、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶可催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。當(dāng)前第65頁\共有87頁\編于星期六\11點3、肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶多肽鏈中肽酰-脯氨酸間的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進(jìn)上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)前第66頁\共有87頁\編于星期六\11點二、一級結(jié)構(gòu)的修飾（一）肽鏈N端的修飾（二）個別氨基酸的修飾（三）多肽鏈的水解修飾當(dāng)前第67頁\共有87頁\編于星期六\11點鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾NC信號肽PMOCKRKR103肽

(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin當(dāng)前第68頁\共有87頁\編于星期六\11點三、空間結(jié)構(gòu)的修飾（一）亞基聚合

（二）輔基連接（三）疏水脂鏈的共價連接當(dāng)前第69頁\共有87頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)合成后經(jīng)過復(fù)雜機制，定向輸送到最終發(fā)揮生物功能的細(xì)胞靶部位的過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。

四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送?蛋白質(zhì)的靶向輸送(proteintargeting)當(dāng)前第70頁\共有87頁\編于星期六\11點所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號，主要為N末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱為信號序列。

?信號序列(signalsequence)當(dāng)前第71頁\共有87頁\編于星期六\11點靶向輸送蛋白信號序列或成分分泌蛋白信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)線粒體蛋白N端靶向序列（20～35氨基酸殘基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）過氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向輸送蛋白的信號序列或成分當(dāng)前第72頁\共有87頁\編于星期六\11點（一）分泌蛋白的靶向輸送真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過程首先要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。信號肽(signalpeptide)新生分泌蛋白N端的保守氨基酸序列稱信號肽。當(dāng)前第73頁\共有87頁\編于星期六\11點信號肽的一級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第74頁\共有87頁\編于星期六\11點信號肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)當(dāng)前第75頁\共有87頁\編于星期六\11點（二）線粒體蛋白的靶向輸送當(dāng)前第76頁\共有87頁\編于星期六\11點（三）細(xì)胞核蛋白的靶向輸送當(dāng)前第77頁\共有87頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制

Interferenc