分子生物学--蛋白质的生物合成课件.ppt
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-tRNAMet,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GTPIF-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：,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-neIF-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)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 transport）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-inner 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。,RecognitionPassing throughCleavage（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 two 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。,
