蛋白质翻译.docx

蛋白质合成——翻译
1、 核糖体（ribosome）组成：

2、 核糖体RNA（rRNA）：

3、 合成机制：
*在蛋白质生物合成时，tRNA活化成携带有相应氨基酸的氨基酰-tRNA是翻译过程启动的先决条件。

*细胞内共有20余种氨酰-tRNA合成酶分别参与合成不同的氨酰-tRNA的合成。氨酰-tRNA合成酶具有底物的绝对专一性，对氨基酸，tRNA两种底物都能高度特异性的识别。

*tRNA分为起始tRNA（特性的识别起始密码子）和延伸tRNA，真核生物的起始tRNA携带甲硫氨酸（Met），书写为Met-tRNAiMet；原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet），由于甲硫氨酸-NH2被甲酰化，书写为fMet-tRNAifMet。（i表示起始initiation）

*同工tRNA，一种氨基酸有多种密码子，所以就有多种tRNA，这几种代表相同氨基酸的rRNA称为同工tRNA。

*活化过程需要ATP消耗：
第一步形成氨酰腺苷酸-酶复合体。
AA+ATP+酶（E）——>AA-AMP-E+PPi （E指氨酰-tRNA合成酶）

第二步是氨酰基转移到3’端
AA-AMP-E+tRNA——>AA-tRNA+E+AMP

4、具体过程：
（1）氨基酸活化（同上）
（2）翻译的起始：真核生物中，任何一个多肽的合成都是从生成甲硫氨酸-tRNAiMet开始的，因为甲硫氨酸的特殊性，体内存在两种tRNAMet，只有甲硫氨酸-tRNAiMet才能与核糖体小亚基40S结合，起始肽链合成，普通的tRNAMet中携带的甲硫氨酸只能在延伸过程中插入到A位点参与肽链合成。
真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAiMet结合，再与模版mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S*mRNA*Met-tRNAiMet复合物。起始复合物的生成需要GTP供能，还需要Mg2+，NH4+和3个起始因子（IF1，IF2，IF3）。
原核生物翻过起始过程：
第一步：30S小亚基首先与起始因子IF1，IF3结合，通过SD序列与mRNA模版结合。
第二步：在IF2和GTP帮助下，fMet-tRNAifMet进入小亚基的P位置，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。
第三步：带有tRNA，mRNA，三个起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放起始因子。

*30S亚基具有专一性的识别和选择mRNA起始位点的特性。30S小亚基通过其16SrRNA的3'端与mRNA的5'端起始密码子上游的碱基序列（SD序列5'-AGGAGGU-3'）配对结合。

*细菌核糖体上一般存在三个与氨酰-tRNA结合的位点，A位点（aminoacyl site，第二个密码子对应位点），P位点（peptidyl site）和E位点（exit site），只有fMet-tRNAifMet能与第一个P位点相结合，其他所有的tRNA都必须通过A位点到达P位点，再由E位点离开核糖体。

真核生物的起始阶段基本相同，只是核糖体较大，有较多的起始因子（eIF）参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构（帽子与核糖体小亚基的18SrRNA的3'端序列之间存在不同于SD序列的碱基配对型相互作用。且有一种蛋白因子（eIF-4E）——帽子结合蛋白，能专一的识别mRNA的帽子结构，与mRNA的5'端结合生成蛋白质-mRNA复合物，并利用该复合物对eIF-3的亲和力与含有eIF-3的40S亚基结合。），Met-tRNAiMet不甲酰化，mRNA分子5'端帽子和3'端多聚A都参与形成翻译起始复合物。

（3）肽链的延伸（原核）：
第二个AA-tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP作用下，生成AA-tRNA*EF-Tu*GTP复合物，然后结合到核糖体的A位点上。这时GTP被水解释放，通过延伸银子EF-Ts再生GTP，形成EF-Tu*GTP复合物，进入新一轮循环。
由于EF-Tu只能与fMet-tRNAifMet以外的其他AA-tRNA起反应，所以起始tRNA不会被结合到A位点上（直接结合P位点），这就是mRNA内部的AUG不会被起始tRNA读出，肽键中间不会出现甲酰甲硫氨酸的原因。

肽键的形成经过上一步反应后，AA-tRNA占据A位，fMet-tRNAifMet占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位的AA-tRNA转移到P位，与fMet-tRNAifMet上的氨基酸生成肽键。起始tRNA在完成使命后离开P位点，A位点准备接受新的AA-tRNA，开始下一轮循环。

移位：即核糖体向mRNA3'端方向移动一个密码子。此时，仍与第二个密码子结合的二肽酰-tRNA2从A位进入P位，去氨酰-tRNA被挤入E位，mRNA上的第三个密码子对应于A位。EF-G是移位所必需的蛋白质因子，移位的能量来自另一分子GTP的水解。

（4）肽链终止：

蛋白质前体加工
1、N端fMet或Met的切除：不管是原核生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。
2、二硫键的形成：蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成二硫键，成为胱氨酸，二硫键的正确形成对稳定蛋白质的天然构象具有重要的作用。
3、特定的氨基酸修饰：包括磷酸化（如核糖体蛋白质），糖基化（各种糖蛋白），甲基化（组蛋白，肌肉蛋白质），乙基化（组蛋白），羟基化（胶原蛋白）和羧基化等。
4、切除新生肽链中的非功能片段

蛋白质的折叠：

1、 连续性，简并性，通用性和特殊性
2、 三种，UAA（赭石ochre密码），最常用，UGA（乳白石opal密码）和UAG（琥珀amber密码）
3、

tRNA（transfer RNA）
所有tRNA都具有共同的特征，存在经过特殊修饰的碱基，tRNA的3'端都以CCA-OH结束，该位点是tRNA与相应氨基酸结合的位点。
三叶草形分子上有4条根据他们的结构或已知功能命名的手臂：
（1）受体臂：由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3'端未配对的3-4个碱基组成，其3'端的最后三个碱基永远都是CCA。
（2）TψC臂：根据三个核苷酸命名的，其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见的核苷酸。
（3）反密码子臂：
（4）D臂：根据它还有二氢尿嘧啶（dihydrouracil）命名的

Key：
cytosine：胞嘧啶，5-methylcytosine：5-甲基胞嘧啶
guanine: 鸟嘌呤
adenine: 腺嘌呤
pseudouracil：拟尿嘧啶
11