蛋白质合成及转运生科课件.ppt

1、蛋白质合成与转运蛋白质合成与转运一、蛋白质的生物合成：一、蛋白质的生物合成：合成场所：核糖体合成场所：核糖体.原料：原料：氨基酸、氨基酸、tRNA tRNA、mRNA mRNA、rRNArRNA 其他蛋白因子、其他蛋白因子、ATPATP、GTP.GTP.l粗面内质网粗面内质网（一）蛋白质合成的分子基础：（一）蛋白质合成的分子基础：1 1、mRNAmRNA是蛋白质合成的模板：是蛋白质合成的模板：含有三联密码子含有三联密码子.阅读方向阅读方向5 5 3.3.有有起始密码起始密码AUGAUG和终止密码和终止密码UAAUAA、UAGUAG、UGA.UGA.33端：真核生物有端：真核生物有PolyAPo

2、lyA尾巴尾巴.55端：决定起始密码的选择端：决定起始密码的选择.2 2、tRNAtRNA转运活化的氨基酸到模板上：转运活化的氨基酸到模板上：每种氨基酸都至少有一种每种氨基酸都至少有一种tRNAtRNA负责转运负责转运.书写方式：书写方式：tRNAtRNAPhePhe、tRNAtRNASerSer 通常一种氨基酸具有几种通常一种氨基酸具有几种tRNA.tRNA.tRNAtRNA分子的识别位点包括：分子的识别位点包括：3CCA-OH3CCA-OH氨基酸接受位点氨基酸接受位点.识别氨酰识别氨酰-tRNA-tRNA合成酶位点合成酶位点.核糖体识别位点核糖体识别位点.反密码子结合位点反密码子结合位点.

3、CysCys*半胱氨酰半胱氨酰tRNA合成酶合成酶tRNAtRNACysCys半胱氨酰半胱氨酰*-tRNA-tRNACysCys丙氨酰丙氨酰*-tRNA-tRNACysCysAlaAla插入蛋白中插入蛋白中CysCys的位置的位置结论：结论：形成氨酰形成氨酰tRNAtRNA后的去向由后的去向由tRNAtRNA决定决定.3 3、核糖体是蛋白质合成的工厂、核糖体是蛋白质合成的工厂.氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶氨酰氨酰AMPAMP型氨酰型氨酰tRNAtRNA合成酶：催化形成合成酶：催化形成22形式的酯形式的酯氨酰基团在氨酰基团在2 32 3间交换间交换型氨酰型氨酰tRNAtRNA合成酶：催化

4、形成合成酶：催化形成33形式的酯形式的酯2 2、特定的、特定的氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶识别：识别：特定的氨基酸特定的氨基酸.与氨基酸对应的特定的与氨基酸对应的特定的tRNA.tRNA.型和型和型酶型酶3 3、氨酰、氨酰tRNAtRNA合成酶的校正功能：合成酶的校正功能：水解非正确组合的氨基酸和水解非正确组合的氨基酸和tRNA.tRNA.异亮氨酰异亮氨酰tRNAtRNAIleIle 缬氨酰缬氨酰tRNAtRNAValVal 缬氨酰缬氨酰tRNAtRNAIleIle则被水解：缬氨酸则被水解：缬氨酸+tRNA+tRNAIleIle4 4、一个特殊的、一个特殊的tRNAtRNA启动蛋白的合

5、成：启动蛋白的合成：所有蛋白质的翻译都起始于所有蛋白质的翻译都起始于甲硫氨酸（甲硫氨酸（MetMet）的参与的参与.tRNA tRNAMetMet：携带：携带MetMet掺入蛋白内部掺入蛋白内部.tRNA tRNAi iMet Met：携带起始的：携带起始的MetMet掺入掺入.由同一种由同一种tRNAtRNA合成酶合成：起始因子识别合成酶合成：起始因子识别tRNAtRNAi iMetMet 延伸因子识别延伸因子识别tRNAtRNAMetMet 原核生物中的第一个蛋氨酸要进行甲酰化原核生物中的第一个蛋氨酸要进行甲酰化 修饰修饰-甲酰甲酰MetMet：fMet-tRNAiMet5 5、翻译起始于

6、、翻译起始于mRNAmRNA与核糖体的结合：与核糖体的结合：真核生物真核生物mRNAmRNA分子的分子的55端有核糖体进入部位端有核糖体进入部位:帽子结构帮助识别帽子结构帮助识别mRNAmRNA分子与核糖体的结合位点分子与核糖体的结合位点.核糖体沿着核糖体沿着 mRNAmRNA分子分子5 5 33扫描至起始密码扫描至起始密码AUG.AUG.真核生物最靠近真核生物最靠近55端的端的AUGAUG序列通常就是起始密码序列通常就是起始密码.原核生物原核生物mRNA 5端的端的SD序列序列识别识别16S rRNASDSD序列：在细菌的序列：在细菌的mRNAmRNA的的55端起始端起始AUGAUG序列上游

7、序列上游1010个碱基左右的位置，个碱基左右的位置，有一段富含嘌呤碱基的序列，能与细菌的有一段富含嘌呤碱基的序列，能与细菌的16S16S核糖体核糖体RNA3RNA3端的端的7 7个嘧啶个嘧啶碱基互补性识别，这段序列由碱基互补性识别，这段序列由Shine-DalgarnoShine-Dalgarno发现，称为发现，称为S-DS-D序列序列.6 6、蛋白因子帮助合成的起始：、蛋白因子帮助合成的起始：蛋白质合成的起始、延伸和终止的每一个阶段，都涉及到一组不同蛋白质合成的起始、延伸和终止的每一个阶段，都涉及到一组不同的蛋白质因子的帮助的蛋白质因子的帮助.原核生物（大肠杆菌）：原核生物（大肠杆菌）：三个

8、起始因子三个起始因子（initiation factor）：）：IF1IF1、IF2IF2、IF3IF3 真核生物：更多种的起始因子帮助真核生物：更多种的起始因子帮助.IF1IF1、IF3IF3与与30S30S小亚基结合：小亚基结合：IF3IF3防止防止30S30S亚基与亚基与50S50S亚基过早结合亚基过早结合.mRNAmRNA与小亚基结合与小亚基结合 fMettRNA fMettRNAi iMetMet进入进入50S50S大亚基的结合大亚基的结合A A：新进来的氨基酸结合位点：新进来的氨基酸结合位点.P P：肽链结合位点：肽链结合位点.E E：出口（大部分在大亚基上）：出口（大部分在大亚基

9、上）.进位进位7 7、蛋白合成的延伸（、蛋白合成的延伸（elongation）：）：转肽：肽酰转移酶（核糖体参与催化）转肽：肽酰转移酶（核糖体参与催化）.移位：移位：EF-GEF-G（EF-2EF-2）8 8、翻译的终止、翻译的终止（terminate）没有识别终止密码子没有识别终止密码子UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA的的tRNA.tRNA.有有核糖体释放因子的协助核糖体释放因子的协助.肽酰转移酶活性变为酯酶活性肽酰转移酶活性变为酯酶活性RF1：UAA/UAGRF2：UGARF3：刺激活性：刺激活性多核糖体多核糖体（polysome）：）：多核糖体与核糖体循环：多核糖体与核糖体循环：

10、合成完毕合成完毕的肽链的肽链多核糖体多核糖体3mRNA延伸中的肽链延伸中的肽链5核糖体循环核糖体循环9 9、蛋白质合成的抑制剂：了解、蛋白质合成的抑制剂：了解.抗菌素抗菌素（antibiotics）毒素毒素抗代谢物抗代谢物干扰素干扰素（1 1）抗菌素）抗菌素链霉素、卡那霉素、新霉素链霉素、卡那霉素、新霉素 主要抑制主要抑制G G-菌蛋白质菌蛋白质合成三个阶段：合成三个阶段：起始复合物形成起始复合物形成使氨基酰使氨基酰tRNAtRNA从复合物脱落；从复合物脱落；肽链延伸阶段肽链延伸阶段使氨基酰使氨基酰tRNAtRNA与与mRNAmRNA错配；错配；终止阶段终止阶段阻碍终止因子与核蛋白体结合，已合

11、成的多肽链阻碍终止因子与核蛋白体结合，已合成的多肽链无法释放，抑制无法释放，抑制70S70S核糖体的解离核糖体的解离.四环素（土霉素、金霉素）四环素（土霉素、金霉素）作用于细菌作用于细菌30S30S小亚基，抑制起始复合物形成；小亚基，抑制起始复合物形成；抑制氨酰抑制氨酰tRNAtRNA进入核糖体进入核糖体A A位，阻滞肽链延伸；位，阻滞肽链延伸；影响终止因子与核糖体的结合影响终止因子与核糖体的结合四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制四环素类抗生素对真核细胞核糖体也有抑制.但不能通过真核生物细胞膜但不能通过真核生物细胞膜.对对70S70S核糖体的敏感性更高核糖体的敏感性更高.氯霉素氯霉素广谱抗

12、生素：广谱抗生素：与核糖体与核糖体A A位紧密结合，阻碍氨基酰位紧密结合，阻碍氨基酰tRNAtRNA进入进入 抑制抑制肽酰转移酶肽酰转移酶活性，肽链延伸受到影响活性，肽链延伸受到影响.50S大亚基蛋白组分 （2 2）毒素：）毒素：白喉霉素：白喉霉素：催化蛋白发生催化蛋白发生ADP-核糖基化核糖基化.共价修饰使共价修饰使EF-2EF-2失活失活一条多肽单链，一条多肽单链，2 2个二硫键，个二硫键，2 2个结构域个结构域结构域与细胞表面受体结合结构域与细胞表面受体结合毒素蛋白水解断裂毒素蛋白水解断裂二硫键还原，产生二硫键还原，产生A A、B B两片段：两片段：B B协助协助A A通过细胞膜，通过细

13、胞膜，A A为蛋白修饰酶为蛋白修饰酶（3 3）抗代谢物：）抗代谢物：结构与天然代谢物相似结构与天然代谢物相似.竞争性抑制代谢中酶竞争性抑制代谢中酶/反应反应.嘌呤霉素：嘌呤霉素：结构与Tyr-tRNA Tyr相似，进入核糖体A位连于肽链的C端，形成肽酰嘌呤霉素，容易脱落，肽链合成提前终止.嘌呤霉素对原嘌呤霉素对原/真核生物翻译过程均有干扰，真核生物翻译过程均有干扰，用于肿瘤治疗.（4 4）干扰素）干扰素（interferon，IFN）病毒感染的宿主细胞产生病毒感染的宿主细胞产生：白细胞（白细胞（）、成纤维）、成纤维细胞细胞（）、免疫）、免疫细胞细胞（）干扰素结合于细胞膜，活化抗病毒蛋白基因干扰

14、素结合于细胞膜，活化抗病毒蛋白基因，诱导产生：诱导产生：蛋白激酶使蛋白激酶使eIF2eIF2磷酸化失活；磷酸化失活；2 2-5-5腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶腺嘌呤寡聚核苷酸合成酶；2 2-5-5A A激活磷酸二酯酶水解激活磷酸二酯酶水解mRNAmRNA.五、蛋白质的运输及翻译后修饰：五、蛋白质的运输及翻译后修饰：蛋白质定位：蛋白质定位：1 1、溶酶体蛋白、分泌蛋白、质膜骨架蛋白：粗面内质网、溶酶体蛋白、分泌蛋白、质膜骨架蛋白：粗面内质网 核糖体核糖体.信号肽假说信号肽假说.分泌蛋白质的合成和胞吐作用分泌蛋白质的合成和胞吐作用.2 2、线粒体与叶绿体蛋白：游离的核糖体、线粒体与叶绿体蛋白：游离的核糖

15、体.蛋白质向线粒体和叶绿体的定位机制蛋白质向线粒体和叶绿体的定位机制信号肽假说简图：35SRP循环循环mRNA内质网膜内质网膜内质网腔内质网腔信号肽酶信号肽酶信号肽信号肽信号识别体信号识别体（SRP)多多肽肽移位装置移位装置核糖体受体核糖体受体 一些真核细胞多肽链上一些真核细胞多肽链上N-端的信号肽的结构：端的信号肽的结构：分泌蛋白质的合成和胞吐作用：内质网内质网高尔基体高尔基体泡泡泡泡泡融入质膜泡融入质膜核糖体核糖体芽泡芽泡肽链折叠：肽链折叠：指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间指从多肽链的氨基酸序列形成具有正确三维空间结构的蛋白质的过程结构的蛋白质的过程.体内多肽链的折叠目前认为至少

16、有两类蛋白质参与，称为助体内多肽链的折叠目前认为至少有两类蛋白质参与，称为助折叠蛋白折叠蛋白:（1 1）蛋白质二硫键异构酶（）蛋白质二硫键异构酶（PDIPDI）（2 2）分子伴侣）分子伴侣.肽链的折叠：肽链的折叠：LaskyLasky于于19781978年首先提出分子伴侣年首先提出分子伴侣（mulecular chaperone）的概的概念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配，组装念，这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配，组装成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导蛋白质组成部分的成为成熟蛋白质，但其本身并不构成被介导蛋白质组成部分的一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在

17、一类蛋白因子，在原核生物和真核生物中广泛存在.1 1、肽链末端的修饰：、肽链末端的修饰：N-N-端端fMetfMet或或MetMet的切除的切除2 2、信号序列的切除、信号序列的切除.3 3、二硫键的形成、二硫键的形成.4 4、部分肽段的切除、部分肽段的切除.5 5、个别氨基酸的修饰、个别氨基酸的修饰.6 6、糖基侧链的添加、糖基侧链的添加.7 7、辅基的加入、辅基的加入.蛋白质的加工修饰：蛋白质的加工修饰：胰岛素原的加工：胰岛素原的加工：A链区链区B链区链区间插序列（间插序列（C肽区）肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽信号肽NC核糖体上合成出无规核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原则卷曲的前胰岛素原切除切除C肽后，形成肽后，形成成熟的胰岛素分子成熟的胰岛素分子切除信号肽后切除信号肽后折叠成稳定构折叠成稳定构象的胰岛素原象的胰岛素原SSSSNNCCA链链B链链胰岛素胰岛素CNSSSS胰岛素原胰岛素原SSThanks Thanks