第十二章蛋白質(zhì)合成鞏固性評(píng)價(jià)mRNA:蛋白質(zhì)合成的模板1.說(shuō)出三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用。rRNA：與蛋白質(zhì)一起組成核蛋白體，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所tRNA：轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具2.大腸桿菌中DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶全酶的亞基組成為

，去掉

因子的部分稱為核心酶,這個(gè)因子使全酶能識(shí)別DNA上的

位點(diǎn)。啟動(dòng)子α2ββ′σα2ββ′1．掌握三類RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用；翻譯、遺傳密碼的概念；蛋白質(zhì)生物合成的基本過(guò)程。2．熟悉氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)、核蛋白體循環(huán)、翻譯后加工的方式和過(guò)程。3．了解參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)。蛋白質(zhì)生物合成理論在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)

蛋白質(zhì)的生物合成，即翻譯，就是將核酸中由4種核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過(guò)遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中20種氨基酸的排列順序。概念：第一節(jié)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、無(wú)機(jī)離子

三種RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白體RNA）tRNA（transferRNA,轉(zhuǎn)移RNA）一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼（一）mRNA是遺傳信息的攜帶者遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順?lè)醋?cistron)。原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)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?lè)醋?polycistron)。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順?lè)醋?singlecistron)。原核生物的多順?lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP5

3

蛋白質(zhì)PPPmG-5

3

蛋白質(zhì)（二）mRNA上存在遺傳密碼

mRNA分子上從5

至3

方向，由AUG開(kāi)始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。遺傳密碼表目錄從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(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開(kāi)放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。

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)。（三）遺傳密碼的特點(diǎn) 1.連續(xù)性(commaless)

編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉。2.簡(jiǎn)并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個(gè)或多至6個(gè)三聯(lián)體為其編碼。

起始密碼子：AUG

終止密碼子：UAA,UAG,UGA密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)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,CUG3.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。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。4.擺動(dòng)性(wobble)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過(guò)堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見(jiàn)的堿基配對(duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)。二、核糖體是多肽鏈合成的裝置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S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種

不同細(xì)胞核糖體的組成原核生物翻譯過(guò)程中核糖體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)三、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具－－tRNA反密碼環(huán)氨基酸臂tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA

synthetase)氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶1.氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。2.氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。3.氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：

fMet-tRNAifMet第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程翻譯過(guò)程從閱讀框架的5′-AUG開(kāi)始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。整個(gè)翻譯過(guò)程可分為：翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(zhǎng)(elongation)翻譯的終止(termination)IF-3IF-11.核糖體大小亞基分離AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA與小亞基結(jié)合一、原核生物的翻譯過(guò)程（一）起始階段1.核糖體大小亞基分離；2.mRNA與小亞基結(jié)合；3.起始氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合；4.核糖體大亞基結(jié)合；IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)與小亞基結(jié)合AUG5'3'（二）延長(zhǎng)階段

肽鏈延長(zhǎng)在核糖體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核糖體循環(huán)，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：1.進(jìn)位(entrance)2.成肽(peptidebondformation)3.轉(zhuǎn)位(translocation)延伸過(guò)程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2原核延長(zhǎng)因子生物功能對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)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-βγEFG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(zhǎng)因子又稱注冊(cè)(registration)1.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。

TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP2.成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過(guò)程。3.轉(zhuǎn)位延長(zhǎng)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(dòng)。進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽（三）終止階段終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)

原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；而RF-2可識(shí)別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?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肽鏈合成終止過(guò)程多聚核糖體(polysome)第三節(jié)

蛋白質(zhì)合成后加工和輸送主要包括多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾靶向輸送一、多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)（一）分子伴侶(molecularchaperon)

分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。

1.熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)HSP70、HSP40和GreE族

2.伴侶素(chaperonins)GroEL和GroES家族伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過(guò)程伴侶素的主要作用——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。（二）蛋白二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfideisomerase,PDI)

在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯(cuò)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。二、一級(jí)結(jié)構(gòu)修飾（一）肽鏈N端的修飾（二）個(gè)別氨基酸的修飾（三）多肽鏈的水解修飾三、高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾（一）亞基聚合（二）輔基連接（三）疏水脂鏈的共價(jià)連接四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送(proteintargeting)

蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜機(jī)制，定向輸送到最終發(fā)揮生物功能的細(xì)胞靶部位，這一過(guò)程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。第四節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)抗生素類－－抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理抗生素作用點(diǎn)作用原理應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素新霉素、土霉素）鏈霉素、卡那霉素、新霉素氯霉素、林可霉素紅霉素梭鏈孢酸

放線菌酮嘌呤霉素原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體大亞基真核核蛋白體大亞基真核、原核核蛋白體抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位與EFG-GTP結(jié)合，抑制肽鏈延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)氨基酰-tRNA類似物，進(jìn)位后引起未成熟肽鏈脫落抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥醫(yī)學(xué)研究抗腫瘤藥形成性