真核蛋白质的生物合成(翻译)幻灯片.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,真核生物蛋白质生物合成过程,The Process of Protein Biosynthesis,1,2,氨基酸的活化与搬运,肽链合成,起始阶段(,initiation,),延长阶段,(,elongation),终止阶段,(,termination),3,一、肽链合成起始,指,mRNA,和起始氨基酰-,tRNA,分别与核蛋白体结合而形成,翻译起始复合物(,translational initiation complex),。,有多种蛋白质因子参与这一过程，称为,起始因子（,initiation factor，IF,）,4,起始因子,生物功能,原核,生物,IF-1,占据,A,位防止结合其他,tRNA,IF-2,促进起始,tRNA,与小亚基结合,IF-3,促进大、小亚基分离，提高,P,位对结合起始,tRNA,的敏感性,真核,生物,eIF-2,促进起始,tRNA,与小亚基结合,eIF-2B，eIF-3,最先结合小亚基促进大、小亚基分离,IF-4A,eIF-4F,复合物成分，有解螺旋酶活性，促进,mRNA,结合小亚基,IF-4B,结合,mRNA，,促进,mRNA,扫描定位起始,tRNA,IF-4E,eIF-4F,复合物成分，结合,mRNA5-,帽子,IF-4G,eIF-4F,复合物成分，结合,eIF-4E,和,PAB,eIF-5,促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基,eIF-6,促进核蛋白体分离成大、小亚基,原核、真核生物各种起始因子的生物功能,5,（一）真核生物翻译起始复合物形成,核蛋白体大小亚基分离；,Met-,tRNA,i,Met,结合；,mRNA,在核蛋白体小亚基就位；,核蛋白体大亚基结合。,6,Met,40,S,60,S,Me,t,Met,40,S,60,S,mRNA,eIF-2B、eIF-3、,eIF-6,elF-3,GDP+Pi,各种,elF,释放,elF-5,ATP,ADP+Pi,elF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB,Met,Met-tRNA,i,Met,-elF-2,-,GTP,真核生物翻译起始复合物形成过程,7,真核生物翻译起始特点,核蛋白体为80,S（40S60S）,起始,tRNA,携带的甲硫氨酸不需要甲酰化,mRNA5,端帽子结构与其在核蛋白体上就位有关，需要帽子结合蛋白复合物(,eIF-4F),参与,eIF2,与,Met-tRNA,i,Met,和,GTP,结合构成复合体后先与40,S,小亚基结合，然后才与,mRNA,结合,8,二、肽链的延长,指根据,mRNA,密码序列的指导，依次添加氨基酸从,N,端向,C,端延伸肽链，直到合成终止的过程。,9,肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为,核蛋白体循环(,ribosomal cycle),，,每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：,进位（,entrance）,或注册（,registration）,成肽（,peptide bond formation）,转位（,translocation）,需要延长因子（,elongationfactor，EF）,和,GTP,的参与,10,肽链合成的延长因子,原核生物,功能,真核生物,EF-Tu,EF-Ts,促进氨基酰-,tRNA,进入,A,位，结合分解,GTP,调节亚基,EF-1,EF-1,EF-G,有转位酶活性，协助,mRNA-,肽酰-,tRNA,由,A,位前移至,P,位，促进卸载,tRNA,释放,EF-2,11,12,真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。,另外，真核细胞核蛋白体没有,E,位，转位时卸载的,tRNA,直接从,P,位脱落。,真核生物延长过程,13,三、肽链合成的终止,当,mRNA,上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-,tRNA,中释出，,mRNA、,核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。,14,终止相关的蛋白因子称为释放因子,(,release factor,RF),一、识别终止密码,二、诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-,OH,上，使肽链从核蛋白体上释放。,释放因子的功能,真核生物释放因子：,eRF,识别,3,种密码子,15,第二节,蛋白质合成后加工和输送,Post-translational Processing&Protein Transportation,16,从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为具有天然构象的功能蛋白。,主要包括,多肽链折叠为天然的三维结构,肽链一级结构的修饰,高级结构修饰,在胞液核蛋白体合成的各种蛋白质，还需要靶 向输送到特定细胞部位发挥生物作用。,17,一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质,新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链,N,端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。,一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即,一级结构是空间构象的基础,。,细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。,18,几种有促进蛋白折叠功能的大分子,1.分子伴侣(,molecular chaperon),2.,蛋白二硫键异构酶,(,protein disulfide isomerase,PDI),3.,肽-脯氨酰顺反异构酶,(,peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI),19,1.,热休克蛋白(,heat shock protein,HSP),HSP70、HSP40,和,GreE,族,2.,伴侣素(,chaperonins),GroEL,和,GroES,家族,分子伴侣,分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。,20,热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用,结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成,HSP70,和多肽片段依次结合、解离的循环。,HSP40,结合待折叠多肽片段,HSP70-ATP,复合物,HSP40-HSP70-ADP-,多肽复合物,ATP,水解,GrpE,ATP,ADP,复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠,21,伴侣素,GroEL/GroES,系统促进蛋白质折叠过程,伴侣素的主要作用,为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境,。,22,蛋白二硫键异构酶,多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。,二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。,23,肽-脯氨酰顺反异构酶,多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。,肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。,肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。,24,二、一级结构的修饰,（一）切除,N-,端的甲酰基或,N-,蛋氨酸,:,（二）个别氨基酸的共价修饰,羟脯氨酸,羟赖氨酸的羟化,;,-OH,磷酸化,;,二硫键的形成,组氨酸的甲基化,糖苷和脂质的共价修饰,（三）水解修饰 酶原的激活,25,胰岛素的加工过程,26,鸦片促黑皮质素原,(,POMC),的水解修饰,Endophin,27,三、高级结构的修饰,（一）亚基聚合,（二）辅基连接,四级结构,Hb(22+,血红素,),28,29,蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。,四、蛋白质合成后的靶向输送,蛋白质的靶向输送(,protein targeting),30,所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为,N,末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列。,信号序列(,signal sequence),31,靶向输送蛋白,信号序列或成分,分泌蛋白,N,端信号肽,内质网腔蛋白,N,端信号肽，,C,端-,Lys-Asp-Glu-Leu-COO,-,(KDEL,序列),线粒体蛋白,N,端信号序列（2035氨基酸残基）,核蛋白,核定位序列（-,Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T,抗原）,过氧化体蛋白,-,Ser-Lys-Leu-（PST,序列）,溶酶体蛋白,Man-6-P（,甘露糖-6-磷酸）,靶向输送蛋白的信号序列或成分,32,分泌性蛋白质合成后透过膜性结构,.,必须具备三个条件：,1,、信号肽,2,、蛋白质自身的结构特点,3,、转运的机构。,33,（一）分泌蛋白的靶向输送,真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。,信号肽(,signal peptide),各种新生分泌蛋白的,N,端有保守的氨基酸序列称信号肽。,34,信号肽的一级结构,35,1336个氨基酸残基组成,碱性,N,端：带正电荷的碱性氨基酸,疏水核心区：疏水中性氨基酸为主,C,端加工区：极性小分子氨基酸,信号肽的特点：,36,转运的机构,信号肽、,信号肽识别粒子（,SRP,包括,7SRNA,和六种蛋白组成）,、膜上的,对接蛋白（,DP,）,识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。,37,Figure 27-33 in textbook,38,信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网,39,（二）线粒体蛋白的靶向输送,40,（三）细胞核蛋白的靶向输送,所有靶向输送的胞核蛋白多肽链内含有特异信号序列，称为核定位序列（,nuclear localization sequence。NLS）。,NLS,为48个氨基酸残基组成的短序列，富含带正电的赖氨酸、精氨酸及脯氨酸。不同,NLS,间未发现共有序列。,NLS,可位于肽链不同部位，且在蛋白质进核定位后不被切除。,新合成胞核蛋白靶向输送涉及几种蛋白质成分，包括核输入因子（,nuclear importin）,和，以及一种小,GTP,酶,Ran,蛋白。,41,42,