第五章蛋白質(zhì)翻譯

翻譯：指將mRNA鏈上的核甘酸從一個(gè)特定的起始位點(diǎn)開(kāi)始，按每三個(gè)核甘酸代表一個(gè)氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過(guò)程。蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所是蛋白質(zhì)合成的模板是模板與氨基酸之間的接合體是蛋白質(zhì)合成的原料是核糖體mRNAtRNA20種氨基酸5.1

蛋白質(zhì)合成裝備

5.2遺傳密碼及其性質(zhì)5.3蛋白質(zhì)的翻譯5.4蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制5.5中心法則的發(fā)展Contents5.1.1.mRNA●

InProkaryote5’-end;300±Ntleadingseq.(A/G-------------AUG)S.Dseq---------------------AUGpoly-cistron7－9NtbetterrichA,U,Shine-Dalgarnoseq.(S.Dseq)GGAGG→Gmut.translationgodown●

InEukaryotemono-cistron5’m7Gppp--------CCACC-----A-3---A1U2G3G4—leadingseq.核糖體小亞基掃描AUG的信號(hào)序列

至關(guān)準(zhǔn)確翻譯5.1.2.tRNA●

miniRNA,4s,(70-80Nt)●tRNAphe,77Ntcloverleafform(1964HollyR.)●

5arms&4loops●

Ntmoremodifiedbymethylation（一）tRNA的結(jié)構(gòu)

1、二級(jí)結(jié)構(gòu)：三葉草形TψC環(huán)附加環(huán)反密碼子環(huán)D環(huán)

aa接受臂

2、三級(jí)結(jié)構(gòu)：“L”形氫鍵“L”結(jié)構(gòu)域的功能---aaacceptarm位于“L”的一端，契合于核糖體的肽基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合位點(diǎn)PA,以利肽鍵的形成---anti-codonarm位于”L”另一端，與結(jié)合在核糖體小亞基上的codonofmRNA配對(duì)

APaa’-tRNAaa---“L”結(jié)構(gòu)中堿基堆積力大使其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定

wobblebase

位于“L”結(jié)構(gòu)末端堆積力小自由度大使堿基配對(duì)搖擺---TΨCloop&DHUloop

位于“L”兩臂的交界處，利于“L”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定（二）tRNA的功能1、解讀mRNA的遺傳信息2、運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，運(yùn)載氨基酸t(yī)RNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●與mRNA結(jié)合部位—反密碼子部位3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA憑借自身的反密碼子與mRNA鏈上的密碼子相識(shí)別，把所帶氨基酸放到肽鏈的一定位置。3.tRNA對(duì)氨基酸的識(shí)別-副密碼子（Paracodon）(1)tRNA怎樣接受特定的氨基酸，氨基酰－tRNA合成酶（AARS）怎樣識(shí)別tRNA；(2)tRNA中的哪些結(jié)構(gòu)和接受特定氨基酸有關(guān)。副密碼子（Paracodon）：tRNA中決定負(fù)載特定氨基酸的空間密碼。a、

1988.Schimmel和侯雅明G3:U70

是決定tRNA負(fù)載Ala的特異密碼信息

b、1991.schummanL.

證明；tRNAmetf的paracodon位于anti-codonc、paracodon的特征---為同一種AARS所識(shí)別的一組同功受體具有相同的副密碼子---paracodon是為AARS所識(shí)別的若干堿基（并非均為一對(duì)核苷酸）---AARS對(duì)paracodon的識(shí)別與結(jié)合是通過(guò)氨基酸與堿基之間的連接實(shí)現(xiàn)的。tRNAAla(GGC)tRNAAla(UGC)具有G3：U70

paracodond、按氨基酸序列將AARS分為兩類(lèi)typeI包括

Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyrparacodon大多位于反密碼子臂typeIIparacodon大多位于氨基酸接受臂個(gè)別還同時(shí)在附加臂上有相應(yīng)堿基1、起始tRNA和延伸tRNA（三）tRNA的種類(lèi)能特異地識(shí)別mRNA模板上起始密碼子的tRNA稱(chēng)起始tRNA，其他tRNA統(tǒng)稱(chēng)為延伸tRNA。真核生物：起始密碼子AUG所編碼的氨基酸是Met，起始AA-tRNA為Met-tRNAMet。原核生物：起始密碼子AUG所編碼的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA為fMet-tRNAfMet2、同工tRNA代表同一種氨基酸的tRNA稱(chēng)為同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密碼子以識(shí)別該氨基酸的各種同義密碼，又要有某種結(jié)構(gòu)上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶識(shí)別。3、校正tRNA基因或密碼子發(fā)生的突變，tRNA能經(jīng)過(guò)其反密碼子上發(fā)生某種突變，以“代償”或校正原有突變所產(chǎn)生的不良后果，這種tRNA稱(chēng)為校正tRNA。校正tRNA分為無(wú)義突變校正和錯(cuò)義突變校正。無(wú)義突變：在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因中，一個(gè)核苷酸的改變可能使代表某個(gè)氨基酸的密碼子變成終止密碼子（UAG、UGA、UAA），使蛋白質(zhì)合成提前終止，合成無(wú)功能的或無(wú)意義的多肽，這種突變就稱(chēng)為無(wú)義突變。

錯(cuò)義突變：由于結(jié)構(gòu)基因中某個(gè)核甘酸的變化使一種氨基酸的密碼子變?yōu)榱硪环N氨基酸的密碼子，這種基因突變叫錯(cuò)義突變。

GGA（甘氨酸）AGA（精氨酸）無(wú)義突變-帶有突變反密碼子的tRNA可抑制無(wú)義突變錯(cuò)義抑制-反密碼子發(fā)生突變可抑制錯(cuò)義突變

haveGCcontentof60%&Richmethylation

eachcellcontainsfromseveralhundredtoover20,000copiesofrDNAgene

rRNAsynthesizedinnucleolusandwasstimulatedbylowionicstrength&Mg+2Ribosomalgenes(rDNA)aredifferentinseveralwaysfromothernucleargene5.1.3.rRNA核糖體的組成

原核和真核生物核糖體的組成及功能核糖體亞基rRNAs蛋白R(shí)NA的特異順序和功能

細(xì)菌

70S50S23S=2904b31種(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互補(bǔ)2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21種(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

順序(AGGAGG)互補(bǔ)

哺乳動(dòng)物

80S60S28S=4718b49種有GAUC和tRNAfMat的TψCG互補(bǔ)4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33種和Capm7G結(jié)合

Two-dimensionalgelelectrophoresisofribosomeproteinsfromprokaryote(a)E.coil30Ssubunits(b)E.coil50Ssubunits.Kaltschmidt&WittmannPNAS67(1970)f.1-2,pp.1277-78.)21proteins31proteins●

5sRNA與TΨCloopoftRNA部分同源，并可配對(duì)●

InProk.3’-endof16srRNArichCCU

conservativeseq.complementarywith5’leadingseq.ofmRNAShine-Dilgarnoseq.ofrich

AGG●

23srRNA---6domains---有的與對(duì)抗生素的抗性有關(guān)---2660±Ntregionα-Iloop(alphaSarcin)bindingwithcomplexofaa-tRNAaa~(EF)-Tu~GTP(引起核糖體變構(gòu)?。?G2661

C,aa-tRNAaaintoAsitegodown---G2252,G2253雙突變?yōu)镃,將對(duì)轉(zhuǎn)肽酶的活性產(chǎn)生抑制●

InEuk.3’-endof18srRNA與原核生物高度相似,但無(wú)與S.D.seq.互補(bǔ)的保守序列在mRNA的AUG上游存在CCACC核糖體scanningseq成為核糖體識(shí)別第一個(gè)AUG的信號(hào)AMEAMECCUGCGGUUGGAUGACCUCCUUAMEAMECCUGCGGAAGGAUGAUUA16SBacterial18srRNAMammalian高度相似5.1蛋白質(zhì)合成裝備5.2遺傳密碼及其性質(zhì)5.3蛋白質(zhì)的翻譯5.4蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制5.5中心法則的發(fā)展Contents一、遺傳密碼——三聯(lián)子（一）三聯(lián)子密碼定義

mRNA鏈上每三個(gè)核甘酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核甘酸就稱(chēng)為密碼子或三聯(lián)子密碼(tripletcoden)

。mRNA5’GCUAGUACAAAACCU3’（二）三聯(lián)子密碼破譯核甘酸序列氨基酸序列遺傳密碼的破譯，即確定代表每種氨基酸的具體密碼。蛋白質(zhì)中的氨基酸序列是由mRNA中的核苷酸序列決定的，所以，要知道它們之間的關(guān)系就要弄清核苷酸和氨基酸數(shù)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系。mRNA中只有4種核苷酸，而蛋白質(zhì)中有20種氨基酸。mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′420(×)mRNA5′

AUCGACCUGAGC3′42=1620(×)mRNA5′AUCGACCUGAGC3′43=6420(√)Crick等人首先證實(shí)三聯(lián)子密碼的構(gòu)想是正確的用吖啶類(lèi)試劑處理T4噬菌體DNAmRNA5`---GUA

GCC

UAC

GGA

U---3`

插入5`---GUA

GCC

UCA

CGG

AU---3`刪除5`---GUA

CCU

ACG

GAU---3`同時(shí)進(jìn)行插入和刪除5`---GUA

AGC

CAC

GGA

U---3`一次刪除5`---GUA

UAC

GGA

U---3`(+)(-)(+)(-)讀碼框恢復(fù)(-)(-)(-)讀碼框不變◆以共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成制備大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞合成體系：在含DNA、mRNA、tRNA、核糖體、AA-tRNA合成酶及其他酶類(lèi)的抽提物中加入DNase，降解體系中的DNA，耗盡mRNA時(shí)，體系中的蛋白質(zhì)合成即停止，當(dāng)補(bǔ)充外源mRNA或人工合成的各種均聚物或共聚物作為模板以及ATP、GTP、氨基酸等成分時(shí)又能合成新的肽鏈，新生肽鏈的氨基酸順序由外加的模板所決定。因此，分析比較加入的模板和合成的肽鏈即可推知編碼某些氨基酸的密碼。

MarshallNirenberg(1961)InvitroPoly(U)poly(Phe)peptidePoly(C)poly(Pro)peptidePoly(A)poly(Lys)peptidePoly(G)poly(Gly)peptideButpoly(UCUCUC…)p