1、第1頁/共27頁蛋白翻譯通論 一.合成過程 1. 翻譯的起始-2. 肽鏈的延伸-3. 肽鏈的終止及釋放 二. 蛋白質生物合成體系 1、mRNA; 2、核糖體; 3、氨基酸; 4、 tRNA; 5、氨基酰-tRNA 合成酶; 6.起始因子、延長因子和終止因子 三.氨基酸的活化與搬運 AA-tRNA 四. 蛋白質前體的加工, 折疊 五. 蛋白的定向轉運 六. 蛋白的降解第2頁/共27頁密碼子的特點遺傳密碼：三聯體密碼遺傳密碼的特點： 連續性 有起始密碼(AUG, (AUG, (原核中也用GUG)GUG)和終止密碼(UAA,UAG,UGA)(UAA,UAG,UGA) 簡并性 擺動性 通用性 偏好性第

2、3頁/共27頁三聯體密碼（triplet code)mRNA5AUCGACCUGAGC3420()42=1620()43=6420()mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5AUCGACCUGAGC3mRNA5UUUUUUUUUUUU3多肽多肽NPhe-Phe-Phe-PheC第4頁/共27頁 tRNA反密碼子堿基反密碼子堿基IUG mRNA密碼子堿基密碼子堿基A,C,UA,GC ,U密碼子與反密碼子配對的擺動現象1. 密碼子的第三位密碼子的第三位 / 反密碼子的第一位反密碼子的第一位;2. G = U;3. G X I;4. I 只出現在反密碼子上只出現在反密碼子上;5. 書寫規則書寫

3、規則 53第5頁/共27頁 密碼子: GCA, AUG, CGU 反密碼子: GCA, AUG, CGU , I AC第6頁/共27頁核糖體A A位位P P位位大大亞亞基基小小亞亞基基m mR RN NA A 原核原核 真核真核小亞基小亞基 30s 40s大亞基大亞基 50s 60s-合計合計: 70s 80s第7頁/共27頁tRNA：接合器 一種tRNA只能與一種氨基酸結合，一種氨基酸可與幾種tRNA結合。(tRNA數目20) 結合位點為：3端CCA-OH。 Ala-tRNAala; 起始tRNA fmet-tRNAfmet： (原核生物） Met-tRNAimet 起始tRNA (真核生物

4、） met-tRNAemet;攜帶延長中的肽鏈上的蛋氨酸(真核生物）第8頁/共27頁tRNA的二級結構的二級結構 和三級結構和三級結構三葉草型三葉草型倒倒 L 型型第9頁/共27頁氨基酰-tRNA合成酶既能識別特定的氨基酸，又能識別轉運該氨基酸的tRNA。氨酰tRNA合成酶的專一性很高，共有20種，每一種只用于單一種氨基酸與相應tRNA的結合 (氨基酸專一, tRNA有多個).氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰-tRNA +AMP +PPi氨基酰-tRNA合成酶可發揮較對功能，使誤載的氨基酰-tRNA從tRNA上釋下，保證遺傳信息翻譯的準確性。第10頁/共27頁 1. tRNA裝載 在氨酰tRN

5、A合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸連接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA) 2. 核糖體解離 翻譯起始復合物首先是在核糖體小亞基上組裝起來 每一次翻譯后，核糖體的大小亞基必須解離，以讓新的翻譯起始復合物形成 核糖體解離需要起始因子（initiation factors，IF）的協助原核生物的蛋白翻譯第11頁/共27頁3. mRNA與小亞基結合: AUG上游813個堿基處存在SD序列能與小亞基中16S rRNA 3端序列互補。4、fmet-tRNA的結合： fMet-tRNA進入小亞基的P位, 反密碼子與mRNA起始密

6、碼子配對; 5、大亞基結合第12頁/共27頁 6. 延伸Step 1：進位 (注冊) (1) 一個新的氨酰tRNA結合到核糖體的A位 (2) 校對（proofreading）:如錯誤的氨酰 tRNA進入了A位 （反密碼子與密碼子不能很好配對），可進行校正. Step 2：轉肽 大亞基的23S rRNA, 肽基轉移酶, 形成肽鍵Step 3：移位 mRNA與肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移動1個密碼子的距離，使肽基tRNA進入P位，而原在P位的tRNA離開核糖體第13頁/共27頁7. 終止(1) 翻譯到達終止密碼子后，釋放因子及GTP結合到核糖體的相應位點，促使肽鏈與tRNA的連結斷

7、開(2) 接著釋放因子和tRNA從核糖體解離(3) 最后，核糖體與mRNA解離，核糖體大小亞基解離第14頁/共27頁第15頁/共27頁多聚核糖體（polyribosome) 在一條mRNA鏈上常結合有多個核糖體，呈串珠狀排列，同時進行多肽鏈的合成。 每個獨立的核糖體都能合成一條完整的多肽鏈，因此從同一模板上同時能合成多條多肽鏈。可提高mRNA的利用率和蛋白質生物合成的速度。第16頁/共27頁第17頁/共27頁 IF-2、EF-Tu、EF-G、RF3等因子都需要與GTP結合，并通過GTP水解而發揮作用 它們是G蛋白（G proteins），具有內在的GTPase活性GTPase與翻譯第18頁/共

8、27頁Generalized G protein cycle 腺苷酸交換蛋白GTAase激活蛋白第19頁/共27頁真核生物蛋白質合成的特點 起始階段（1）在核內合成mRNA前體，加工并與多種蛋白質結合成核蛋白顆粒，轉入胞漿。起始時其二級結構需要松解，并放出多余的蛋白質。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始復合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）沒有SD序列。5cap 和3 ployA參與形成翻譯起始復合物.第20頁/共27頁起始密碼子的尋找-掃描模型 掃描（scanning） 找到起始密碼子后，再加上核糖體大亞基，就可開始翻譯第21頁/共27頁 第一個AUG不一定是起始密

9、碼 與在其周圍，往往有共同序列Kozak 序列CCRCCAUGG (R,嘌呤=G/A) 還與高級結構有關第22頁/共27頁（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫鍵的形成（3）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等（4）多聚蛋白前體的切割, 切除新生肽鏈中非功能片段, 信號肽的處理.（5）蛋白質剪接：除去蛋白質內含子（intein） (6) 新生肽鏈的折疊 (7) 亞單位聚合肽鏈的翻譯后加工第23頁/共27頁新生肽鏈的折疊折疊酶(foldase)或分子伴侶(molecular chaperone)分子伴侶:是一個結構上互不相同的蛋白質家族,可識別肽鏈的非

10、天然構象,促進蛋白質正確折疊。如熱休克蛋白（heat shock protein,HSP)70與60。第24頁/共27頁蛋白的定向轉運機制 1.信號肽假說 (1)分泌蛋白 翻譯-轉運同步機制 (2)細胞器(葉綠體, 線粒體等) 翻譯后轉運機制 (3)膜蛋白(ER等) 兩者兼有 (4)核定位 翻譯后轉運機制 2. 信號肽, 導肽, 核定位信號的特點第25頁/共27頁蛋白質的降解 細菌: Lon蛋白酶 真核: 泛素(ubiquitin) 降解 (1) 泛素, 76氨基酸; (2) 成熟蛋白N端第一個氨基酸嚴重影響蛋白的壽 命.(精氨酸,賴氨酸最不穩定, 2-3min) (3) 需要E1, E2,

11、E3三個降解因子參與和ATP. (4) 泛素標記后, 運送到蛋白降解體系降解.第26頁/共27頁第27頁/共27頁tRNA的二級結構的二級結構 和三級結構和三級結構三葉草型三葉草型倒倒 L 型型第9頁/共27頁 1. tRNA裝載 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）的作用下，使氨基酸連接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA (fmet-tRNA) 2. 核糖體解離 翻譯起始復合物首先是在核糖體小亞基上組裝起來 每一次翻譯后，核糖體的大小亞基必須解離，以讓新的翻譯起始復合物形成 核糖體解離需要起始因子（initiation factors，IF）的

12、協助原核生物的蛋白翻譯第11頁/共27頁 6. 延伸Step 1：進位 (注冊) (1) 一個新的氨酰tRNA結合到核糖體的A位 (2) 校對（proofreading）:如錯誤的氨酰 tRNA進入了A位 （反密碼子與密碼子不能很好配對），可進行校正. Step 2：轉肽 大亞基的23S rRNA, 肽基轉移酶, 形成肽鍵Step 3：移位 mRNA與肽基tRNA（peptidyl-tRNA）移動1個密碼子的距離，使肽基tRNA進入P位，而原在P位的tRNA離開核糖體第13頁/共27頁真核生物蛋白質合成的特點 起始階段（1）在核內合成mRNA前體，加工并與多種蛋白質結合成核蛋白顆粒，轉入胞漿。起始時其二級結構需要松解，并放出多余的蛋白質。（2）Met-tRNAiMet（3） 起始復合物：40S-mRNA-Met-tRNAiMet（4）沒有SD序列。5cap 和3 ployA參與形成翻譯起始復合物.第20頁/共27頁（1）N末端的甲酰甲硫氨酸（原核）或甲硫氨酸（真核）的切除; （2）二硫鍵的形成（3）修飾：磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化等（4）多聚蛋白前體的切割, 切除新生肽鏈中非