· 用户注册 · 设为首页 · 加入收藏 · 联系站长 · · ·
 | 网站首页 | 文章中心 | 图片中心 | 影音在线 | 下载中心 | 许愿祝福 | 我要投稿 | 
您现在的位置: 生物小吧 >> 文章中心 >> 高校教程 >> 生物化学与分子生物学 >> 正文 今天是:
7.5 真核生物蛋白质的生物合成
作者:生科院    文章来源:西北农林科技大学    点击数:3570    更新时间:2011/4/15
         【字体:

 

蛋白质的生物合成(翻译,Translation)是把mRNA分子中碱基顺序转变为蛋白质中的氨基酸顺序的过程。

蛋白质是由20种氨基酸合成的。某些蛋白质中含有羟脯氨酸、羟赖氨酸、γ-羧基谷氨酸等,都是在肽链合成后的加工修饰过程中形成的。

 

原核mRNA一般为多顺反子(polycistron)结构,5’端无帽子结构,3’端无poly(A)尾,但5’端和3’端有不翻译区。mRNA翻译方向是5’→3’。

各顺反子区之间有不编码序列,长短不一(-1~40)。有顺反子重叠现象,如UGA(终止密码子)的A作为邻近顺反子启始密码子AUG的A。

 

mRNA的编码区形成二级结构可影响个别顺反子的解读频率。

两个顺反子间的距离一般为-1~40nt。

 

mRNA结合在核糖体上,根据其核苷酸序列翻译成蛋白质中的氨基酸顺序。

蛋白质合成过程可分为肽链合成的起始、延伸和终止。

 

7.4.1 肽链合成的起始(initiation)

原核mRNA为多顺反子,一个mRNA可能不止一个起始AUG,同时还有很多内部Met的密码子也是AUG,因此存在起始密码子的正确选读问题。

①起始密码子的识别

mRNA起始密码子AUG上游有10nt以上(30~40nt更好)的不译区,它是核糖体结合序列RBS,其中包括SD序列(Shine-Dalgarno sequence)。SD和16S rRNA 3’的反SD序列配对,是mRNA和30S亚基结合的一个条件。

 

分析多种mRNA发现在起始AUG的上游8~13nt处有5’AAGGAGGU3’的共有序列,称为SD序列(现一般将GGAGG作为SD序列)。

 

SD序列5’AAGGAGGU3’与16S rRNA 3’端序列5’ACCUCCUU(AOH1542)配对。

 

核糖体可能同时识别SD和AUG,因此SD和AUG间的距离影响mRNA与核糖体的结合,一般16S rRNA的3’端A1542和P位AUG的A间相距13nt有利于核糖体和mRNA的结合。

AUG两侧序列也影响起始效率,若改变两侧序列则降低起始效率。

 

蛋白质合成的起始是在起始因子帮助下,使mRNA与核糖体进行正确定位,识别起始密码子AUG,组装成核糖体·mRNA·tRNA的起始复合物,进行蛋白质合成。

②30S起始复合物的形成

IF1、IF2和IF3和30S形成复合体。IF2和GTP结合,为反应提供能量。

 

IF2参与形成IF2·GTP·fMet-tRNAiMet三元复合物,IF2只识别fMet-tRNAiMet。

 

IF3可与mRNA和30S亚基特异结合,IF3可通过促使mRNA的SD与16S rRNA上的反SD配对,让30S亚基识别mRNA上的RBS,同时刺激fMet-tRNAiMet与30S亚基结合在AUG上。形成30S起始复合物。

 

 

当fMet-tRNAiMet结合到30S复合物上时,IF3任务完成而离开30S起始复合物。

fMet-tRNAiMet和30S复合物结合或mRNA和30S复合物结合,两者先后次序是随遇而安。

 

IF2-30S亚基-mRNA-fMet-tRNAiMet复合物。

 

③70S起始复合物形成

IF3离开30S起始复合物后,它对30S与50S亚基的缔合的阻碍作用消除,使50S与30S起始复合物形成完整的70S起始复合物,并引起GTP水解。fMet-tRNAiMet直接进入P位,IF2·GDP和IF1释放。

 

GTP类似物GMPPCP和IF2结合而不能水解,可阻碍大小亚基的结合。

 

此时暂空的A位有待于相应的AA-tRNA进入,而进入延长阶段。

 

30S亚基-mRNA-50S亚基-fMet-tRNAiMet复合物。

 

7.4.2 肽链的延长(elongation)

肽链的延长包括:进位、肽键形成、脱落和移位等过程。

肽链合成的延长需延长因子(Elongation factor,EF)和GTP供能。

 

①进位

结合在mRNA上的fMet-tRNAiMet(或肽酰-tRNA)占着P位,新的氨酰-tRNA和EF-Tu及GTP形成的AA-tRNA·EF-Tu·GTP利用GTP水解的能量进入A位,并与mRNA上相应的密码子结合。

 

EF-Tu·GDP由EF-Ts协助再生成EF-Tu·GTP。

 

②肽键形成

50S亚基上肽酰转移酶催化P位的肽(氨)酰-tRNA把肽(或氨酰基)转给A位的AA-tRNA,并以肽键相连。

 

P位的氨基酸(或肽的C端氨基酸)的α-COOH基,与A位氨基酸的α-NH2形成肽链。

 

催化肽键形成的是23SrRNA的肽酰转移酶活性。

 

③脱落

在A位上的tRNA负载着二肽酰基(或肽酰基),P位上成为无负载的tRNA脱落。

 

④移位

在EF-G协助下,由EF-G·GTP提供能量,核糖体构象改变,沿mRNA的5’→3’相对移动一个密码子距离,使下一个密码子定位于A位,原来处于A位上的肽酰tRNA转移到P位上,空出A位点。

 

 

再依次进位、形成肽键、脱落和移位循环返复,直到mRNA上的终止密码子进入A位,翻译终止。

肽链的延伸是从N端开始。延长过程每重复一次,肽链延伸一个氨基酸残基,多次重复使肽链增长到必要的长度。

 

7.4.3 肽链合成的终止(termination)

肽链合成的终止,需释放因子(releasing factor,RF)参与。原核生物的RF1识别UAA、UAG;RF2识别UAA、UGA,使肽链释放,核糖体解聚。

 

原核和真核的核糖体释放因子RF1、RF2、eRF1或RF3、eRF3都有和延伸因子EF-G C端同源的保守基序,而EF-G C端的3个结构域又分别和tRNA的氨基酸柄、反密码子螺旋、T柄结构相似。由于RF与tRNA结构相似,所以可通过tRNA的反密码子与终止密码子互作而识别终止密码子。

 

RF3、eRF3与EF-G的N端和EF-Tu相似,所以RF1/2-RF3、eRF1/eRF3复合物和EF-G或EF-Tu-GTP-氨酰tRNA三元复合物相似。

 

当终止密码子进入A位,由于RF1/2-RF3或eRF1/eRF3可识别终止密码子而进入A位。貌似氨酰tRNA的终止密码子无法接受P位转来的肽基,翻译就此终止。

 

翻译终止后,由RF1/2或eRF1在eRF3的协助下切断肽基tRNA,释放出多肽。新生肽释放后,RF3或eRF3帮助留在A位的RF转位到P位和E位而离开核糖体。也有认为RF不经转位而直接从A位离开。

 

在原核中,RF3催化RF1或RF2和核糖体分开,然后RRF和EF-G合作,利用GTP水解释放的能量,使50S从完成了任务的70S上脱下,脱酰tRNA从30S·mRNA·tRNA复合物上脱下,则要有IF3参与。

 

多顺贩子mRNA中每个顺贩子独立起始,当顺贩子间的距离大于核糖体跨度(30nt)时,前一个顺贩子终点核糖体脱离,下一个顺贩子独立起始。

 

mRNA上同时结合许多核糖体,称多核糖体。两个核糖体间有一定的长度裸露的mRNA间隔,所以多核糖体可在一条mRNA上同时合成几条多肽链。

 

 

 

文章录入:admin    责任编辑:admin 
  • 上一篇文章:

  • 下一篇文章:
  • 发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口
    网友评论:(只显示最新10条。评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!)
    生物小吧