蛋白質的生物合成（翻譯）

ProteinBiosynthesis，Translation20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、無機離子參與蛋白質生物合成的物質包括

三種RNAmRNA（作為蛋白質生物合成的模板，決定多肽鏈中氨基酸的排列順序）rRNA（蛋白體生物合成的場所）tRNA（搬運氨基酸的工具）一、概述mRNA分子上從5

至3

方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。在64個密碼子中有61個編碼氨基酸，3個不編碼任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用，稱為終止密碼子，它們是UAG、UAA、UGA，密碼子AUG（編碼Met）又稱起始密碼子。起始密碼(initiationcoden):AUG，GUG終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA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，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質多肽鏈，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。4.擺動性(wobble)轉運氨基酸的tRNA的反密碼需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼反向配對結合，但反密碼與密碼間不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動配對。5、方向性

即解讀方向為5′→3′U擺動配對原核生物真核生物核糖體小亞基大亞基核糖體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質rpS21種rpL36種rpS33種rpL49種

不同細胞核糖體的組成二、核糖體是多肽鏈合成的裝置或場所原核生物翻譯過程中核糖體結構模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)核糖體包括如下部位：容納mRNA的部位結合氨基酰tRNA的部位（A－位點）結合肽酰tRNA的部位（P－位點）形成肽鍵的部位（轉肽酶中心）在蛋白質生物合成過程中，常常由若干核蛋白體結合在同一mRNA分子上，同時進行翻譯，但每兩個相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結構。由若干核糖體結合在一條mRNA上同時進行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結構稱為多核糖體。

三、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂tRNA的三級結構示意圖假尿嘧啶與核糖以C-C相連氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)

氨基酸的活化催化的反應：(1)氨基酸+ATP→氨酰-AMP+PPi(2)氨酰-AMP+tRNA→氨酰-tRNA+AMP總反應式：氨基酸+ATP+tRNA→氨酰-tRNA+AMP+PPi第一步反應氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋PPi

第二步反應氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(elongation)翻譯的終止(termination)整個翻譯過程可分為：翻譯過程從閱讀框架的5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現。四、蛋白質生物合成過程

TheProcessofProteinBiosynthesis（一）肽鏈合成起始（翻譯起始）指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核糖體結合而形成翻譯起始復合物

(translationalinitiationcomplex)。1、原核生物翻譯起始復合物形成核糖體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結合；起始氨基酰-tRNA的結合；核糖體大亞基結合。S-D序列：mRNA上的AGGAGGU區(qū)域作為翻譯起始信號，被稱為Shine－Dalgarno順序或S.D序列。起始復合物的形成（二）肽鏈合成延長指根據mRNA密碼序列的指導，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個氨基酸，包括以下三步：進位(entrance)成肽(peptidebondformation)移位(translocation)延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：eEF-1、eEF-2原核延長因子生物功能對應真核延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結合分解GTPeEF-1-αEF-Ts調節(jié)亞基eEF-1-βγEFG有轉位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進卸載tRNA釋放eEF-2肽鏈合成的延長因子又稱注冊(registration)1、進位指根據mRNA下一組遺傳密碼指導，使相應氨基酰-tRNA進入核糖體A位。

延長因子EF-T催化進位（原核生物）

TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP2、成肽是由轉肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。3、移位延長因子EF-G有轉位酶(translocase)活性，可結合并水解1分子GTP，促進核蛋白體向mRNA的3'側移動。進位轉位成肽真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同的反應體系和延長因子。另外，真核細胞核糖體沒有E位，轉位時卸載的tRNA直接從P位脫落。4、真核生物延長過程

（三）肽鏈合成的終止當mRNA上終止密碼出現后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。

終止相關的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)一是識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。二是誘導轉肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相當于催化肽?；D移到水分子-OH上，使肽鏈從核糖體上釋放。釋放因子的功能原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3

真核生物釋放因子：eRF肽鏈終止階段：核糖體沿mRNA鏈滑動，不斷使多肽鏈延長，直到終止信號進入受位。

1．識別：RF識別終止密碼，進入核糖體的受位。

2．水解：RF使轉肽酶變?yōu)樗饷福嚯逆溑ctRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3．解離：通過水解GTP，使核糖體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核糖體解離為大、小亞基。

原核肽鏈合成終止過程UAG5'3'RFCOO-從核糖體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質生物活性，必需經過不同的翻譯后復雜加工過程才轉變?yōu)樘烊粯嬒蟮墓δ艿鞍?。主要包括多肽鏈折疊為天然的三維結構肽鏈一級結構的修飾高級結構修飾五、蛋白質合成后加工和輸送PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation（二）一級結構的修飾1、肽鏈N端的修飾2、個別氨基酸的修飾3、多肽鏈的水解修飾4、糖基化修飾1．N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結構之前被切除。①去甲酰化：

甲?；讣柞５鞍彼?肽甲酸+蛋氨酸-肽

②去蛋氨酰基：

蛋氨酸氨基肽酶

蛋氨酰-肽

蛋氨酸

+肽

2．氨基酸的修飾：由專一性的酶催化進行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；?。

3．二硫鍵的形成：由專一性的氧化酶催化，將-SH氧化為-S-S-。

4．肽段的切除：

由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除。