第7章蛋白質(zhì)翻譯（ProteinTranslation）

1ppt課件第7章蛋白質(zhì)翻譯1ppt課件1

概述

第一節(jié)基本元件

第二節(jié)遺傳密碼（Geneticcode）

第三節(jié)肽鏈的合成

第五節(jié)蛋白質(zhì)前體的加工與轉(zhuǎn)運機制

第四節(jié)準確翻譯的機制2ppt課件概述第一節(jié)基本元件2精品資料精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”分子生物學--蛋白質(zhì)翻譯--ppt課件4概述★

蛋白質(zhì)翻譯是基因表達的第二步★tRNA在翻譯過程中起“譯員”的作用★參與翻譯的RNA除tRNA外，還有rRNA和mRNA★tRNA既是密碼子的受體,也是氨基酸的受體★tRNA接受AA要通過氨酰tRNA合成酶及其自身的

paracodon的作用才能實現(xiàn)5ppt課件概述★蛋白質(zhì)翻譯是基因表達的第二步★tRNA5★tRNA通過其自身的anticodon而識別codon★密碼子有自身的特性三聯(lián)體前兩個重要通用性搖擺性有一定的使用效率★多種翻譯因子組成翻譯起始復(fù)合物，完成翻譯的起始、延伸和終止，并且保證其準確性6ppt課件★tRNA通過其自身的anticodon而識別6第一節(jié)基本元件

7ppt課件第一節(jié)基本元件7ppt課件7一、tRNA

最小的RNA，4S，70~80個base

1、tRNA的高級結(jié)構(gòu)

1964Holly.R.鑒定出tRNAphe的二級結(jié)構(gòu)為三葉草形（77個NT）

（1）三葉草結(jié)構(gòu)（5個臂4個環(huán)）

a、氨基酸接受臂（aaacceptarm）

?tRNA的5’與3’-末端堿基配對形成?3’端永遠為不配對的CCA序列?最后的A的3’或2’-OH可以被氨?；?ppt課件一、tRNA最小的8

b、另外是D（DHU環(huán)雙氫脲嘧啶）環(huán)D臂c、含豐富的稀有堿基（約70余種堿基核糖殘基）反密碼子3’端鄰近部位………..

反密碼子環(huán)反密碼子臂(anti—codonarm)

附加臂（extraarm）TψC環(huán)TψC臂

其中附加臂通常是可變的

9ppt課件b、另外是D（DHU環(huán)雙氫脲嘧啶）環(huán)9TψC環(huán)附加環(huán)反密碼子環(huán)DHU環(huán)aa接受臂10ppt課件TψC環(huán)附加環(huán)反密碼子環(huán)DHU環(huán)aa接受臂10ppt課件10（2）“L”形三級結(jié)構(gòu)---anti-codonarm位于”L”另一端，與結(jié)合在核糖體小亞基上的codonofmRNA配對b、“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PA,以利肽鍵的形成a、“L”構(gòu)型的結(jié)構(gòu)力

?二級結(jié)構(gòu)中的堿基堆積力和氫鍵?二級結(jié)構(gòu)中未配對堿基形成的氫鍵11ppt課件（2）“L”形三級結(jié)構(gòu)---anti-codonarm11---TΨCloop&DHUloop

位于“L”兩臂的交界處，

利于“L”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定---“L”結(jié)構(gòu)中堿基堆積力大使其拓撲結(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搖擺12ppt課件---TΨCloop&DHUloop---“L”122、tRNA的種類（2）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）

（1）起始tRNA和延伸tRNA

起始tRNA:

Prok中，攜帶甲酰甲硫氨酸（fMet）

Euk中，攜帶甲硫氨酸（Met）

延伸tRNA：其他tRNA…..

攜帶AA相同而反密碼子不同的一組tRNA

?不同的反密碼子識別AA的同義密碼?結(jié)構(gòu)上能被AA–tRNA合成酶識別的共性13ppt課件2、tRNA的種類（2）同工tRN13

(3)校正tRNA

14ppt課件(3)校正tRNA14ppt課143、副密碼子與氨?；鵷RNA的合成

（1）氨?；鵷RNA的合成執(zhí)行著雙重功能

?為肽建的合成提供能量?執(zhí)行遺傳信息的解讀（2）AA–tRNA合成酶（AARS）

★需要三種底物AAtRNAATP

實驗證實—模板mRNA只能識別特異的tRNA而不是AA[14C]-Cys-tRNACysNi[14C]-Ala-tRNACys15ppt課件3、副密碼子與氨?；鵷RNA的合成（1）15氨酰基與tRNA的3’端A的2’/3’—OH結(jié)合AA–tRNA+AMP+ppiAARS★因此有三個位點

aabindingsitetRNAbindingsiteATPsite

★

反應(yīng)為

AA+tRNA+ATP16ppt課件氨酰基與tRNA的3’端A的2’/3’—OH結(jié)合AA–1617ppt課件17ppt課件1718ppt課件18ppt課件18氨酰－tRNA合成酶結(jié)合錯誤氨基酸的校正氨酰－tRNA合成酶結(jié)合tRNA的校正化學校正動力學校正增加了負載前水解掉的機會19ppt課件氨酰－tRNA合成酶結(jié)合錯誤氨基酸的校正氨酰－化學校正動力學19

★Prok中AARS有20種，對AA專一（同工受體）★Prok和Euk有一定的差別★可分為兩類反應(yīng)機制的差別：

TypeⅠ類酶先將氨酰基轉(zhuǎn)移到

tRNA3’端A的2’-OH

然后通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)轉(zhuǎn)移到3’–OH上

TypeⅡ類酶直接將氨?；D(zhuǎn)移至3’–OH上20ppt課件★Prok中AARS有20種，對AA專一（同工受體）2021ppt課件21ppt課件21兩類酶與tRNA反應(yīng)時－－接近模式不同合成酶與tRNA相互束縛的普通模型提出：蛋白沿L型分子的一側(cè)束縛tRNA（tRNA的兩端被束縛）22ppt課件兩類酶與tRNA反應(yīng)時－－接近模式不同合成酶與tRNA相互束22（3）Paracodon(副密碼子)的概念；

tRNA中決定負載特定氨基酸的空間密碼AARStRNAbindingsite

aabindingsiteParacodonoftRNA

裝載

AminoAcid（R）

tRNA中的特定序列與AARS的tRNAbindingsite的特異基團間的分子契合23ppt課件（3）Paracodon(副密碼子)的概念；tRNA中決23a、

1988.Schimmel和侯雅明G3:U70

是決定tRNA負載Ala

的特異密碼信息b、1991.schummanL.

證明；tRNAmetf的paracodon位于anti-codon24ppt課件a、1988.Schimmel和侯雅明G3:U24c、

paracodon的特征---為同一種AARS所識別的一組同功受體具有相同的副密碼子---paracodon是為AARS（特定氨基酸）所識別的若干堿基（并非均為一對核苷酸）---AARS對paracodon的識別與結(jié)合是通過氨基酸與堿基之間的連接實現(xiàn)的。屬于生物II型空間密碼tRNAAla(GGC)tRNA

Ala(UGC)具有G3：U70

paracodon25ppt課件c、paracodon的特征---為同一種AARS25d、按氨基酸序列將AARS分為兩類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別還同時在附加臂上有相應(yīng)堿基26ppt課件d、按氨基酸序列將AARS分為兩類typeI包括2627ppt課件27ppt課件27二、mRNA

單順反子mRNA（monocistronicmRNA）：只編碼一個蛋白質(zhì)的…..

部分Prok所有Euk的mRNA

多順反子mRNA（polycistronicmRNA）:mRNA分子的組成：?

編碼區(qū)起始AUG到終止密碼子?

前導序列

AUG之前的5’端非編碼區(qū)（5’UTR）?尾巴終止密碼子之后，不翻譯的3’端28ppt課件二、mRNA單順反子mRNA（mono281、原核生物mRNA的特征

（1）大部分為多順反子

spacer:各順反子之間（基因之間）的非編碼區(qū)長度變化很大

因此，多順反子的mRNA翻譯有兩種情況：a、spacer較長時，下一個基因的產(chǎn)物合成起始是獨立的b、spacer長度較短時,兩個順反子使用相同的核糖體或小亞基(相當…………，有S-D序列的特征）

所以-----Prok中多順反子mRNA中各基因的產(chǎn)物數(shù)量不一定相等29ppt課件1、原核生物mRNA的特征（129Spacer較長時Spacer較短時30ppt課件Spacer較長時Spacer較短時30ppt課件30上節(jié)課內(nèi)容回顧：1、tRNA

三級結(jié)構(gòu)、種類2、氨酰tRNA合成酶（AARS）氨酰tRNA合成執(zhí)行雙重功能AARS反應(yīng)位點、校正活性、種類3、副密碼子特征4、mRNA31ppt課件上節(jié)課內(nèi)容回顧：1、tRNA2、氨酰tRNA合成酶（AARS31

(2)其他特征

a、5’端有300個左右NT的leader（A/G－－－－AUG）b、AUG作為起始密碼子（GUG、UUG）

c、AUG前有S–D序列

S–D序列（Shine-Dalgarnosequence）：位于

AUG上游4~13個NT處的富含嘌呤的3~9

個NT的共同序列，其一致序列為AGGAGG32ppt課件(2)其他特征a32

?可受核糖體結(jié)合并保護?與核糖體小亞基內(nèi)16SrRNA的3’端富含嘧啶的序列

3’------UCCUCC-----5’互補，使tRNA正確定位于起始

codon33ppt課件?可受核糖體結(jié)合并保護3334ppt課件34ppt課件34

(3)Prok.mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯和降解周期

35ppt課件(3)Prok.mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯和降解周期352、真核生物mRNA的特征

（1）一般為單順反子

（2）5’端的帽子對翻譯有增強作用，且5’帽子和

3’polyA尾對翻譯效率的調(diào)節(jié)有協(xié)同作用

（3）“第一AUG規(guī)律”即-----絕大部分以AUG作為起始codon36ppt課件2、真核生物mRNA的特征36

（4）起始AUG有如下特點

a、其合適“上下文”為（Kozak等人）

CCACCAUGG-3

只有5~10％的情況下………+1+4

b、－3位的A和＋4位的G…..至關(guān)準確翻譯

（5）雙功能mRNA

許多病毒都具有如SV40的衣殼蛋白VP2和VP337ppt課件（4）起始AUG有如下特點CCACCAUG37

三、核糖體及rRNA的結(jié)構(gòu)

Euk中大多與細胞骨架和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合在一起

(游離、多聚)●是翻譯進行的場所，含大小亞基●Prok.protein約占細胞的10％，RNA占總RNA的

80％，Euk中相對比例小些●細菌中常以多聚核糖體的形式38ppt課件三、核糖體及rRNA的結(jié)構(gòu)3839ppt課件39ppt課件391、核糖體的結(jié)構(gòu)

(2)核糖體的裝配

（1）ProkE.coli

小亞基16SRNA21種proteinsS1-------S21

大亞基23SRNA5SRNA34種proteinsL1----L34

Euk

大亞基28SRNA5SRNA5.8SRNA49種proteins

小亞基18SRNA33種proteins

核糖體蛋白質(zhì)＋rRNA－－－－－按一定的順序形成完整的核糖體40ppt課件1、核糖體的結(jié)構(gòu)(2)核糖4041ppt課件41ppt課件4142ppt課件42ppt課件423、核糖體的活性位點30S小亞基頭部基底部中間有一豁口

50S大亞基三個突起

43ppt課件3、核糖體的活性位點3043

?

兩者之間形成一個mRNA通道

(Prok.與Euk.之間互有異同)

?根據(jù)功能將核糖體上的活性部位分為兩類

?翻譯區(qū)域7個活性位點占2/3

?逐出位點2個位點（多肽的逐出）占1/3

(1)mRNA結(jié)合位點

a、位于30S亞基的頭部b、S1（可防止mRNA鏈內(nèi)堿基對的形成）（與S18和S21－－mRNA、起始tRNAIF3）

44ppt課件?兩者之間形成一個mRNA通道44c、16SrRNA3’端是mRNA與小亞基初始結(jié)合不可缺少的（2）P位點：肽酰－tRNA位點

a、大部分在小亞基內(nèi)，小部分在大亞基內(nèi)

16SrRNA的3‘末端、L2等蛋白b、能夠與起始tRNA（fMet--tRNAf）相結(jié)合，且P

位點會影響A位點的活性45ppt課件c、16SrRNA3’端是mR45

（3）A位點：氨?；鵷RNA位點

a、主要在大亞基上b、A位點內(nèi)mRNA表面只對特定的aa—tRNA分子表現(xiàn)出特異性，且A位點結(jié)合aa—tRNA要求在P

位點上必須有肽酰tRNA存在

（4）肽基轉(zhuǎn)移酶活性位點

活性中心在大亞基上，位于P位點和A位點的連接處靠近tRNA的接受臂46ppt課件（3）A位點：氨?；鵷RNA位點46

（5）5srRNA位點（與tRNA進入有關(guān)）

（6）EF—Tu位點

位于大亞基內(nèi)，與氨?；鵷RNA的結(jié)合有關(guān)

（7）EF—G轉(zhuǎn)位因子結(jié)合位點

大亞基靠近小亞基的界面處

（8）E位點（包括兩個：脫?；鵷RNA和多肽的逐出位點）

?E1為脫?；鵷RNA離開核糖體提供出口?E1對蛋白質(zhì)合成的準確性起重要作用?E2為多肽離開核糖體提供出口（占核糖體1／3）47ppt課件（5）5srRNA位點（與tRNA進入有關(guān)）（647PeptidyltransferaseEF-Tusite48ppt課件PeptidyltransferaseEF-Tusite48E2位點膜fMet--tRNAmetf(Met--tRNAmeti)wayinPsite49ppt課件E2位點膜fMet--tRNAmetf(Met--tRN4950ppt課件50ppt課件50第二節(jié)遺傳密碼(Geneticcode）51ppt課件第二節(jié)51ppt課件51

一、通用的三聯(lián)體密碼

DNA遺傳信息mRNA蛋白質(zhì)遺傳密碼

1、

Codon的特征a、概念：mRNA上連續(xù)排列的三個NT序列，編碼一個

AA信息的遺傳單位b、具有四大生物系統(tǒng)（病毒、細菌、動植物）的通用性和保守性（Mt除外）C、一個基因序列中，有不重疊性和無標點性52ppt課件一、通用的三聯(lián)體密碼mRNA蛋白質(zhì)遺傳密碼522、密碼子破譯

實驗基礎(chǔ)：

Ⅰ

蛋白質(zhì)體外合成的實驗基礎(chǔ)

?E.coli的無細胞體系（DNA、mRNA、tRNA、核糖體、AA—tRNA合成酶）

?破壞掉DNA、耗盡mRNA后

?加入模板（外源mRNA或人工合成的多聚NT）加入ATP、GTP、AA等成分合成新的肽鏈

推知編碼某些AA的密碼（比較………）53ppt課件2、密碼子破譯53

Ⅱ1955Grunberg-Mango和Ochoa從細菌中分離出的多核苷酸磷酸化酶

?催化合成RNA而不需要模板DNA或RNA

?合成各異的多聚核苷酸poly(A)、poly(AU)………

（依據(jù)所加核苷二磷酸的比例不同）54ppt課件Ⅱ1955Grunberg-Mango和54

（1）以均聚物為模板指導多肽的合成

1961Nirenberg和MatthaeipolyU-----UUU-------編碼PhepolyC------PropolyA--------Lys（2）用tRNA結(jié)合法破譯codon

1964Nirenberg和Leder

?

沒有蛋白質(zhì)合成所需的全部因子存在時,特異

AA—tRNA也能與核糖體---mRNA復(fù)合物結(jié)合55ppt課件（1）以均聚物為模板指導多肽的合成55

?于是作如下實驗

?人工合成多種三核苷酸（UUU、UCU、UGU等）為模板

?與含核糖體、20種AA—tRNA和適當離子強度的反應(yīng)液保溫

?使反應(yīng)液通過硝酸纖維素濾膜，其中只有核糖體或結(jié)合AA—tRNA的核糖體能留在濾膜上

56ppt課件?于是作如下實驗?56

實驗為20組：

SerC14

、Leu、Lys、Arg………….（20種）

Ser、LeuC14、Lys、Arg………….Ser、Leu、LysC14、Arg………….……

分析留在濾膜上的核糖體中的AA—tRNA和其相應(yīng)的模板

?此方法未能破譯全部的codon

（結(jié)合效率）57ppt課件實驗為20組：57Ser-C14….

Leu-C14

….

Lys-C14

….

Gly-C14

….

58ppt課件Ser-C14….Leu-C1458

(3)Khorana、Nirenberg和Ochoa等又進一步確定和驗證了全部密碼子1968Nirenberg和Khorana因破以遺傳密碼的貢獻而

獲Nobel獎（1966）59ppt課件(3)Khorana、Nirenb59

二、密碼子的簡并現(xiàn)象（Degeneracyofcodon）2、簡并現(xiàn)象的機理

（1）同工tRNA（isoacceptingtRNAs）

1、簡并現(xiàn)象的概念：

一種AA受兩個以上codon編碼的遺傳現(xiàn)象

同義codon：

密碼子家族（codonfamily）:編碼一個AA的4個密碼子中，僅第三個NT不同

★codon的簡并可把突變對生物體的影響降到最小60ppt課件二、密碼子的簡并現(xiàn)象（Degeneracyof60（2）搖擺假說（Wobblehypothesis）

mRNA5’…CGU...CGC...CGA…CGG…AGA…AGG…3’擺動tRNAGCG3’→5’GCU5’UCU5’1961Crick提出又稱“變偶假說”

內(nèi)容：codon的前兩位堿基和反密碼子配對時遵循

Watson—Crick原則，而第三位堿基有一定的靈活性

即codon的3rd-Nt

與anti-codon的1st-Nt（Nt34）61ppt課件（2）搖擺假說（Wobblehypothesis）61（3）搖擺堿基的搖擺配對原則

搖擺配對原則anti-codon的1st-Ntcodon的3rd-NtI-------次黃嘌呤

搖擺堿基－－－anti-codon的1st-Nt62ppt課件（3）搖擺堿基的搖擺配對原則搖擺配對原則ant62

(4)搖擺堿基搖擺配對的機理b、anti-codon的1st-Nt(搖擺位點)被修飾的頻率很高，導致配對范圍增大a、由tRNA反密碼子環(huán)的空間結(jié)構(gòu)所決定

?搖擺位點34th-Nt處于堆積堿基的末端，所受堆積力較小，有較大的自由度來進行選擇配對63ppt課件(4)搖擺堿基搖擺配對的機理b、6364ppt課件64ppt課件6465ppt課件65ppt課件65

三、tRNA豐度和密碼子的使用頻率

?tRNA的豐度和codon的使用頻率是進化過程中形成的基因表達調(diào)控機制之一

生物GC％不等→→各種codon出現(xiàn)的頻率不等

因此?識別同一AA的不同tRNA－－－同工tRNA量不等

?不同生物間同一同工tRNA的量不等66ppt課件三、tRNA豐度和密碼子的使用頻率661、tRNA豐度與codon的使用頻率正相關(guān)2、codon的使用頻率與codon與anti-codon間的作用強度有關(guān)a、需要量多的蛋白質(zhì)，有關(guān)密碼子的使用頻率高，相應(yīng)的tRNA量多

如：核糖體蛋白質(zhì)RecA蛋白質(zhì)b、需要量少的蛋白質(zhì)，有關(guān)codon的使用頻率低，相應(yīng)的tRNA的量少

即-----同義codon中，其使用頻率有一定差異（明顯）

67ppt課件1、tRNA豐度與codon的使用頻率正相關(guān)67

原因：

c、強配對作用形成的aa—tRNAaa需要較長的時間從核糖體的P位點卸載因此，進化過程中自然選擇codon／anti-codon間結(jié)合強度適度的codon以保證最佳的protein合成速率a、適中的作用強度有利于翻譯的進行b、弱配對作用形成的aa—tRNAaa需要較長的時間進入A位點68ppt課件原因：c、強配對作用形6869ppt課件69ppt課件6970ppt課件70ppt課件70

四、線粒體密碼的特殊性

1、線粒體中具有與通用密碼不同的編碼信息

（1）具體不同

（2）線粒體的codon表排列的比較整齊均為2、4、671ppt課件四、線粒體密碼的特殊性1、線71ArgIle起始72ppt課件ArgIle起始72ppt課件72（3）線粒體中“三中讀二”方式可減少tRNA

線粒體中只有22種tRNA

（搖擺假說使用通用密碼子至少得32種tRNA）a、識別一個密碼子家族的tRNA的anti-codon的搖擺堿基均為UU-------U、A、C、Gb、兩個一組的密碼子，其相應(yīng)tRNA的anti-codon的搖擺堿基配對情況分別為：G→C/U（Py）

U＊（經(jīng)過修飾）→G/A（Pu）73ppt課件（3）線粒體中“三中讀二”方式可減少tRNA73

第三節(jié)肽鏈的合成74ppt課件第三節(jié)肽鏈的合成74ppt課件74

蛋白質(zhì)合成速度很快Prok.15AAs／S（37?C）Euk.低些（血紅蛋白……..2AA／S）

合成方向……..N端→C端

一、合成的起始

★指A的第一次進位以前

★核糖體結(jié)合于mRNA→→→

起始復(fù)合物的形成（包括第一個aa－tRNA）

相對緩慢75ppt課件蛋白質(zhì)合成速度很快75★核糖體亞基…..游離存在的和終止后核糖體解離的亞基76ppt課件★核糖體亞基…..游離存在的和終76ppt課件761、起始tRNA與起始密碼子的識別

（1）細菌

?tRNAMetf

能識別AUG、GUG?tRNAMetf＋Met……….fMet---tRNAf

轉(zhuǎn)甲酰酶77ppt課件1、起始tRNA與起始密碼子的識別77?tRNAMetm識別內(nèi)部的AUG，內(nèi)部GUG由tRNAVal識別

（2）Euk中tRNAMeti

tRNAMetm

?tRNAMetf接受臂的兩個堿基均為不配對狀態(tài)

（3）線粒體中Met甲?；?/p>

（4）tRNAMetf和tRNAMetm

結(jié)構(gòu)上存在差異

?tRNAMetf.....TψCA，而tRNAMetm…..TψCG

?反密碼子的3’端臨位

tRNAMetf…AtRNAMetm…烷基化的A78ppt課件?tRNAMetm識別內(nèi)部的AUG，內(nèi)部G78起始tRNA的結(jié)構(gòu)G-CG烷基化的A79ppt課件起始tRNA的結(jié)構(gòu)G-CG792、起始復(fù)合物的生成

（1）起始因子及30S亞基與mRNA的結(jié)合

?

Prok.的三種起始因子（initiationfactorIF）

參與蛋白質(zhì)合成起始的可溶性蛋白因子－－輔助

起始復(fù)合物：核糖體、mRNA、aa--tRNA三元復(fù)合物

三種IF分別為：IF1IF2IF3IF1---------加強IF2、IF3的酶活80ppt課件2、起始復(fù)合物的生成（1）起始因80IF2---------促使fMet---tRNAMETf選擇性的結(jié)合在

30S亞基上

30S---IF3+mRNA30S+IF3+mRNA（30S復(fù)合物）IF3---------促使30S亞基結(jié)合于mRNA起始部位，阻止30S亞基與50S亞基的結(jié)合，或者說促進

70S核糖體的解離a、30S亞基與mRNA的結(jié)合

IF3+30S81ppt課件IF2---------促使f8182ppt課件82ppt課件82

☆I(lǐng)F3－－賦予30S亞基與mRNA結(jié)合的能力

（30S亞基沒有與mRNA主動結(jié)合的能力）

☆SD序列控制起始復(fù)合物形成的頻率……翻譯產(chǎn)物數(shù)量

☆I(lǐng)F3使30S亞基不能與50S亞基結(jié)合（形狀…..）

☆30S亞基與mRNA的結(jié)合

SD與16SrRNA的3’端………

☆30S復(fù)合物中，起始codon正好位于P位點，且只有

fMet—tRNAMetf才能進入83ppt課件☆I(lǐng)F3－－賦予30S亞基與mRNA結(jié)合的83

(2)起始tRNA的結(jié)合

IF2+fMet---tRNAfIF2---fMet---tRNAf

＋30S---IF3---mRNA30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP

GTP

◆IF2與起始tRNA之間作用嚴格專一很強的GTP酶活性84ppt課件(2)起始tRNA的結(jié)合IF2---84

（3）70S起始復(fù)合物的形成

a、IF3游離

30S---IF3---mRNA---IF2---fMet---tRNAf---GTP

與50S亞基的結(jié)合導致（IF3與50S亞基的競爭）b、70S起始復(fù)合物形成

50S亞基的結(jié)合激活I(lǐng)F2的GTP酶活性，水解

GTP并解離下來（IF1）GTP水解釋放的能量改變兩者的構(gòu)象IF－－－輔助因子

形成30S---mRNA---fMet---tRNA---50S

85ppt課件（3）70S起始復(fù)合物的形成85IF2---fMet---tRNAf結(jié)合上來86ppt課件IF2---fMet---tRNAf結(jié)合上來86ppt課件86c、Met的甲酰基的除去…..合成到15～30個AA3、Euk蛋白質(zhì)合成的起始

（1）機制與Prok.基本相同，差異主要是所涉及的因素本身的差異所導致◎去甲?；福毦?、線粒體）◎氨肽酶去除Met87ppt課件c、Met的甲酰基的除去…..合成到187a、核糖體較大b、mRNA是單順反子c、其mRNA具有m7GpppNp帽子結(jié)構(gòu)，從而導致起始時識別信號的差異d、Met---tRNAMet不甲?；痚、有較多的起始因子（2）Euk蛋白質(zhì)合成的起始因子88ppt課件a、核糖體較大b、mRNA8889ppt課件89ppt課件89（3）起始機制

對AUG的識別涉及：Euk蛋白質(zhì)合成起始中的重要參與者：

＊密碼子與反密碼子的配對

＊起始AUG上下文結(jié)構(gòu)特點的作用

Met—tRNAi核糖體AUG上下文特點

eIF–2作用eIF-4F90ppt課件（3）起始機制9091ppt課件91ppt課件91eIF-2MetMetMet92ppt課件eIF-2MetMetMet92ppt課件9293ppt課件93ppt課件93

二、肽鏈的延伸

EF—Tu--GTP+氨酰基--tRNA三元復(fù)合物起始tRNA不能結(jié)合，保證了……..Prok肽鏈的延伸以氨酰－tRNA進入70S起始復(fù)合物的A位為標志（第一個進位過程）

1、進位

（1）三元復(fù)合物生成

EF—Tu+GTP

94ppt課件二、肽鏈的延伸EF—Tu--GTP+94

（2）三元復(fù)合物進入A位

§要求P位點被起始氨酰tRNA或肽酰－tRNA占據(jù)

§同時，EF-Tu催化GTP水解，釋放EF—Tu—GDP

（3）Ts循環(huán)（Tu—Ts循環(huán)）

EF—Ts能夠使EF—Tu—GDP轉(zhuǎn)變?yōu)镋F—Tu—GTP

因為-----EF—Tu—GDP不能有效地結(jié)合氨?；猼RNA

循環(huán)過程：

EF—Tu—GDPEF--TsEF—Tu—EF--TsGTP取代EF—Tu--GTP95ppt課件（2）三元復(fù)合物進入A位9596ppt課件96ppt課件962、肽鍵生成（轉(zhuǎn)肽反應(yīng)）

（1）肽酰轉(zhuǎn)移酶（peptidyltransferase）

☆位于核糖體大亞基，催化肽鍵生成

☆若干蛋白質(zhì)、23SrRNA、5SrRNA

（2）形成過程：

把兩個氨酰－tRNA定位于調(diào)準的位置將處于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽?；D(zhuǎn)移到A位的氨酰基－tRNA的氨基上形成肽鍵肽鏈延伸一個AA97ppt課件2、肽鍵生成（轉(zhuǎn)肽反應(yīng)）（1）肽酰轉(zhuǎn)移酶9798ppt課件98ppt課件9899ppt課件99ppt課件99

（1）需要GTP和延伸因子EF—Ga、過程：

EF—G和GTP結(jié)合-------核糖體中具有GTP酶活性的蛋白GTP水解

--------A位生成的肽基轉(zhuǎn)移到P位，P位空載的tRNA

進入E位

（此過程mRNA移動了一個密碼子）3、移位（translocation）

⊙肽鍵生成后，核糖體沿mRNA

向前移動一個密碼子的距離

100ppt課件（1）需要GTP和延伸因子EF—G--100101ppt課件101ppt課件101102ppt課件102ppt課件102103ppt課件103ppt課件103b、EF—G和GDP必須釋放→→→下一個三元復(fù)合物進位抗生素甾酸酶素（fusidicacid）實驗證實c、核糖體固有的移位性質(zhì)可被EF—G所催化104ppt課件b、EF—G和GDP必須釋放→→→下一個三元復(fù)合104Elongation105ppt課件Elongation105ppt課件105106ppt課件106ppt課件1064、兩類延伸因子的交替作用使肽鍵生成和移位有條不紊的進行107ppt課件4、兩類延伸因子的交替作用使肽鍵生成和移位有條不紊的進行107108ppt課件108ppt課件1085、Euk肽鏈的延伸

（1）與Prok相似

﹡eEF—1取代EF—Tu和EF—Ts

﹡eEF—2取代EF—G

﹡真菌------eEF—3參與(維持翻譯的準確性)

（2）eEF—1大多數(shù)由α、β、γ、δ四個亞基

eEF--1α－－－－與GTP結(jié)合﹡酵母中過量表達可導致翻譯忠實性的提高、果蠅中可延長其壽命109ppt課件5、Euk肽鏈的延伸（1109

﹡衰老過程中，eEF—1α活性下降因此-------衰老過程中可能伴隨著翻譯忠實性的下降

﹡大量表達還可以提高細胞的生長能力

一些影響細胞生長的因素也可以引起細胞內(nèi)eEF—1α的大量表達，如：癌基因v—fos的誘導（3）有些資料表明：eEF—2并不是延伸所必須，只起到加速的作用110ppt課件﹡衰老過程中，eEF—1α活性下降1106、GTP的作用

（1）使各種翻譯因子與tRNA或核糖體易于以非共價鍵結(jié)合；水解成GDP和Pi的反應(yīng)是釋放結(jié)合因子的信號

Prok------IF2、EF—Tu、EF—GEuk------eIF—2、eEF—1、eEF—2

☆GTP是一種變構(gòu)因子

（2）GTP水解釋放的能量提高核糖體結(jié)合氨酰－tRNA和移位的能力（3）GTP還有使翻譯準確的功能

（為去除A位不正確的氨酰－tRNA提供能量）111ppt課件6、GTP的作用（1）使各種翻譯因子與tR111112ppt課件112ppt課件112三、多肽鏈合成的終止113ppt課件三、多肽鏈合成的終止113ppt課件113

1、所需條件

（1）終止信號：終止密碼子

Prok和Euk都是：UAA、UAG、UGA

（2）釋放因子：

a、RFProk中，RF1----識別UAA和UAGRF2----識別UAA和UGARF3----刺激RF1和RF2的活性114ppt課件1、所需條件114Euk中只有

eRF-----識別三種終止密碼子b、RRf（ribosomereleasingfactor）核糖體釋放因子

2、終止機制

（1）Proka、RF作用于A位點（需要P位被肽酰－tRNA所占據(jù)）b、體外實驗證實，RF與終止密碼子之間特異的相互作用，類似于反密碼子和密碼子之間的堿基配對的相互作用115ppt課件Euk中115

c、RF的某種作用改變肽基轉(zhuǎn)移酶的肽基轉(zhuǎn)移特性

將P位上的肽基轉(zhuǎn)移到水分子上而并不形成新的肽鍵，導致肽基–tRNA的水解

d、RF3與GTP結(jié)合為肽基轉(zhuǎn)移及隨后的核糖體釋放提供能量e、RRF使核糖體與mRNA和脫?；璽RNA與終止因子分離（GTP、EF--G）116ppt課件c、RF的某種作用改變肽基轉(zhuǎn)移酶的肽基轉(zhuǎn)移特性116117ppt課件117ppt課件117118ppt課件118ppt課件118119ppt課件119ppt課件119第四節(jié)準確翻譯的機制

120ppt課件第四節(jié)準確翻譯120ppt課件120

一、氨基酸與tRNA間的負載專一性

1、氨酰tRNA合成酶（AARS）對氨基酸的特異識別與結(jié)合

AARS：

AAbindingsite,

tRNAbindingsite,ATPsite

（1）

AAbindingsite對結(jié)構(gòu)相似的氨基酸的雙篩作用

例；Cys

HS—CH2—CH—COOH

NH2

Ala

H—CH2—CH—COOH

NH2

Ala-RS結(jié)構(gòu)相似錯誤識別錯誤負載錯誤翻譯

121ppt課件一、氨基酸與tRNA間的負載專一性1、氨酰tRN121Ile

HCOOH

CH3—CH2—C—CHCH3NH2

Val

HCOOH

CH3—C—CH

CH3NH2

Ile-RS體外

Ile&Val濃度相等的情況下

200X1X∨Val-tRNAIle

錯誤負載機率

1/200

!122ppt課件Ile122體內(nèi)

Val

:Ile=5:1

但實際測定的錯譯機率僅為1/3000?!

Val-tRNAIle

錯誤負載機率

1/40!!123ppt課件體內(nèi)但實際測定的錯譯機率僅為1/3000?!Val-t123How?aa’

+ATPMis-activationaa’-AMP

+tRNAaaAARSaa’-tRNAaaaabindingsite

具有結(jié)合位點（B）和水解位點（H）

(雙篩位點)Mis-loadingAARS124ppt課件How?aa’+ATPMis-activationa124Ile

/Val

進入B

位點Ile

分子構(gòu)型大于ValIle進入B

位點但不能進入H

位點

Val進入B位點并進入H位點而被降解

H

位點柔性部位小與酶發(fā)生誘導契合

a、進入aa-binding時的雙篩125ppt課件Ile/Val進入B位點Ile分子構(gòu)型大于Val125IVBHVal—AMPb、aa-tRNAloading時的雙篩BHBHaa-tRNAloadingBHVIVII126ppt課件IVBHVal—AMPb、aa-tRNAloading時126

（2）無相似結(jié)構(gòu)的氨基酸間其特異AARS分子無雙篩位點例；aasiteofTyr-RS

只能與Tyr發(fā)生誘導契合，

無雙篩位點

2、在AARS的介導下

tRNA的副密碼子(paracodon)

對aa的準確負載127ppt課件（2）無相似結(jié)構(gòu)的氨基酸間例；aasiteofT127

二、anti-codon對codon的準確識別搖擺假說anti-codon的堿基修飾三、對第一個Met（AUG）的準確起譯

1、Prok.

?SD序列（AGGAGG）與16SrRNA3’端富含嘧啶序列的準確識別（SD與AUG間隔區(qū)-------7±2NT富含AT）2、Euk.

?eIF4F對5’帽子的準確識別及對CCACCAUGG的掃描128pp