生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞

蛋白質的生物合成，就是以mRNA為模板合成蛋白質的過程。即將mRNA中4種核苷酸的語言解讀為蛋白質中20種氨基酸的語言，又稱翻譯（Translation）生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞ORFS

是指新測DNA序列中，由計算機辨別出的可能的編碼區，是從起始密碼子到終止密碼子的一段連續密碼子區域。也有人認為是DNA或RNA中一段意義不明的、連續的、不重疊的編碼區，有起始密碼子而無終止子。OpenreadingframesORFS

開放閱讀框，讀碼框生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞重疊基因指一個基因的編碼區和另一個基因的編碼區部分或全部重疊AUGUAAAUGUAA在原核生物中，核糖體基因有第二個起始密碼子，不需要從模板上分離即可開始翻譯重疊基因。EukaryotestendtomakeuseofalternativeRNAprocessing.Overlappinggenes

重疊基因生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞第一節蛋白質生物合成體系

生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞一、mRNA(messengerRNA)是翻譯的直接模板實驗1：系統中加入RNase，蛋白質合成立刻終止；實驗2：系統中加入DNase，蛋白質合成在30分鐘后終止。說明：蛋白質合成是以RNA為模板；而RNA合成又是以DNA為模板的。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞DNARNA前體成熟mRNAmRNA蛋白質轉錄加工運輸翻譯細胞核細胞質生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞三聯體密碼（tripletcode)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′420(×)42=1620(×)43=6420(√)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′mRNA5′AUCGACCUGAGC3′mRNA5‘UUUUUUUUUUUU3‘多肽NPhe-Phe-Phe-PheC生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞密碼子與反密碼子配對的擺動現象tRNA反密碼子堿基IUCmRNA密碼子堿基A,C,UA,GC,G,U生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞二、核糖體（ribosome)—蛋白質生物合成的場所1、有容納mRNA的通道；2、能結合起始、延長及終止因子等；3、有A位（acceptorsite)和P位(donorsite).4、有轉肽酶活性，催化肽鍵形成；5、大亞基上有延長因子依賴的GTP酶活性，可為轉肽提供能量。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞（二）核糖體的結構與功能1、P位點（肽酰基位點）結合肽基-tRNA的位點2、A位點（氨酰基位點）結合氨基酰-tRNA的位點3、轉肽酶活性催化肽鍵的形成4、識別mRNA的位點小亞基上，可容納2個密碼生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞三、tRNA—氨基酸搬運工具和譯碼員（一）tRNA(transferRNA)的結構三葉草形結構1）含有稀有堿基2）反密碼環有三個反密碼子3）氨基酸臂有CCA結構

由70-90個核苷酸組成。分子較小，常含有稀有堿基。其自身可以折疊成三葉草形的結構。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞tRNA三維結構生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞一種tRNA只能與一種氨基酸結合，一種氨基酸可與幾種tRNA結合。結合位點為：3`端CCA-OH。Ala-tRNAala;met-tRNAemet;攜帶延長中的肽鏈上的蛋氨酸fmet-tRNAfmet：起始tRNA(原核生物）Met-tRNAimet生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞（二）氨基酸與tRNA分子的連接

在氨基酰tRNA合成酶催化下，其3‘端氨基酸臂與氨基酸連接，其反密碼子與mRNA的密碼子互補配對，使特定的氨基酸在多肽鏈形成過程中準確定位

tRNA結合氨基酸的過程，也稱為氨基酸活化。Met+tRNAmet+ATP氨基酰-tRNA合成酶Met-tRNAmet+AMP+PPi生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞四、起始因子（initiationfactor)

參與蛋白質起始復合物的形成。

IF-1：促進IF-2和IF-3的活化。

IF-2：促進fmet-tRNAfmet與30S小亞基結合的作用，并有依賴核糖體的GTP酶活。

IF-3：使30S亞基釋放，輔助mRNA與小亞基結合，并阻止大小亞基重新聚合。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞五、延長因子(elongationfactor)EF-Tu:與氨酰-tRNA及GTP結合形成EF-Tu.GTP.AA-tRNA，將氨酰tRNA轉入A位。EF-Ts：在GTP供能時，使EF-Tu.GDP轉變為EF-Tu.GTP。EF-G：依賴于核糖體的GTPase，使GTP水解，并有移位酶作用。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞六、終止因子(terminationfactor

又稱為釋放因子(releasefactor,RF)功能是識別mRNA上的終止密碼子,終止肽鏈的合成并釋放出肽鏈。RF-1:識別密碼子UAA及UAGRF-2:UAA及UGARF-3:結合GTP,并促進RF-1及RF-2與核糖體的結合。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞七、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。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞氨基酰-tRNA合成酶1）選擇催化其特異氨基酸，具有絕對專一性2）選擇與氨基酸相應的tRNA，通過酯鍵相連3）校正活性結果：密碼-反密碼-氨基酸之間“對號入座”，保證從核酸到蛋白質信息傳遞的準確性。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞第二節蛋白質生物合成過程（initiation)

一、蛋白質合成的起始1、核糖體大小亞基的解離：IF-3、IF-12、mRNA與小亞基結合。AUG上游8-13個堿基處存在SD序列（Shine-Dalgarnosequence),能與小亞基中16SrRNA3`端序列互補。3、fmet-tRNA的結合：IF-2、GTP、IF-14、大亞基結合：IF-2有GTP酶活，各IF釋放。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞二、肽鏈的延長(elongation)

進位（注冊）：先形成EF-Tu.GTP.AA-tRNA復合物轉肽肽酰轉移酶，不需GTP，位于大亞基，中心含23SrRNA。移位

EF-G，GTP供能。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞三、肽鏈合成的終止（termination)

RF核糖體轉肽酶變為水解酶活性。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞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。帽子結合蛋白結合mRNA上的帽子結構。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞（5）至少9種起始因子。eIF-2：GTP結合蛋白，與GTP結合后攜帶起始Met-tRNAiMet進入40S小亞基。eIF-4A：ATPase，eIF-4B：解鏈酶，松解mRNA二級結構eIF-4E：帽結合蛋白（cap-bindingprotein,CBP)eIF-4F:通過eIF-4E與mRNA的5`帽結構結合，eIF-3參與尋找AUG。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞延長、終止階段延長：僅延長因子不同

eEF-1α相當于EF-TueEF-1β相當于EF-TseEF-2相當于EF-G。終止：僅一種釋放因子，可識別3種密碼子（UAA、UAG、UGA），并需GTP。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞四、肽鏈的翻譯后加工新生肽鏈的折疊肽鏈中氨基酸的共價修飾糖苷共價修飾（covalentmodification)

脂質共價修飾其它共價修飾新生肽鏈的水解修飾亞單位聚合生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞1、新生肽鏈的折疊折疊酶(foldase)或分子伴侶(molecularchaperone)

分子伴侶:是一個結構上互不相同的蛋白質家族,可識別肽鏈的非天然構象,促進蛋白質正確折疊。如熱休克蛋白（heatshockprotein,HSP)70與60。生物信息下從mRNA到蛋白質的信息傳遞2、肽鏈中氨基酸的共價修飾（1）糖苷共價修飾（covalentmodification)：多肽鏈的糖苷化與肽鏈的合成同時進行。（2）脂質共價修飾：脂肪酸與多肽鏈中的絲、蘇氨酸的羥基以酯鍵結合，影響蛋白質的生物功能。（3）其它共價修飾：羥基化、磷酸化、甲基化、乙酰化等。生物信息下從mRNA到