蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程需要200多種生物大分子參加,包括核糖體蝙昙、mRNA闪萄、tRNA及多種蛋白質(zhì)因子。蛋白質(zhì)合成后奇颠,經(jīng)過(guò)折疊败去、剪切、修飾等加工過(guò)程才能成為有功能的蛋白質(zhì)烈拒;許多蛋白質(zhì)還要經(jīng)易位分泌才能到達(dá)功能位置圆裕;有些還需要經(jīng)裝配才能發(fā)揮作用
tRNA
蛋白質(zhì)生物合成中tRNA的反密碼子按堿基配對(duì)關(guān)系解讀mRNA上的密碼子。由于密碼子的簡(jiǎn)并性和tRNA分子的同工性荆几,tRNA至少有32種吓妆,實(shí)際上有40多種。每種tRNA只代表一種AA伴郁。真核生物的tRNA基因?qū)儆谪S余基因耿战,其份數(shù)大大多于需要數(shù)。
tRNA中約有20nt的種類和位置不變焊傅,為固定核苷酸剂陡。約有20nt高度可變,其余的為中等程度保守狐胎。所有tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)均為三葉草結(jié)構(gòu)(cloverleaf structure)鸭栖,三級(jí)結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)形
tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1、3’端均為CCA-OH序列握巢。氨基酸接在腺苷酸殘基上晕鹊,CCA-OH序列稱為氨基酸接受臂(amino acid acceptorarm)。
2、TψC環(huán)溅话;TψC環(huán)由7nt組成晓锻,參與tRNA與核糖體表面的結(jié)合。
3飞几、額外環(huán)或可變環(huán)(extro variable loop):高度可變砚哆,并富含稀有堿基
4、反密碼子環(huán)(anti-cordon loop)由7nt組成屑墨,處于34躁锁、35、36位的3個(gè)堿基為反密碼子
5卵史、二氫尿嘧啶環(huán)(D-loop)由8~12個(gè)堿基組成战转,含有1~3個(gè)修飾堿基(D)
6、TψC環(huán)以躯、反密碼子環(huán)和D-環(huán)分別連接在由4~5個(gè)堿基組成的螺旋區(qū)上槐秧,大約20個(gè)固定堿基幾乎全部位于這些環(huán)上
tRNA的三維結(jié)構(gòu)
1、tRNA的三維結(jié)構(gòu)(three dimensional structure)是“L”形:便于同核糖體以及AARS作用寸潦。
2色鸳、氨基酸接受臂CCA序列和反密碼子處于倒L的兩端
3、D環(huán)和TψC環(huán)形成了倒L的角见转。不同tRNA倒L形的角有輕微改變命雀,以允許tRNA在執(zhí)行不同功能時(shí)改變其功能。L形夾角為AARS識(shí)別斩箫。TψC環(huán)由核糖體識(shí)別吏砂,TψC 與5S 、5.8S 的rRNA 堿基配對(duì)乘客。
tRNA通過(guò)AARS和AA發(fā)生關(guān)系狐血,AARS催化特定氨基酸連接在對(duì)應(yīng)tRNA 3’末端。這樣易核,tRNA的反密碼子和mRNA的密碼子配對(duì)匈织,以tRNA為橋梁把密碼子譯為相應(yīng)的AA。AARS只催化特異氨基酸與其相應(yīng)的tRNA連接牡直,這是通過(guò)tRNA的副密碼子與AARS相互識(shí)別來(lái)完成的缀匕。
在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中,特異識(shí)別mRNA上起始密碼子的tRNA被稱為起始tRNA碰逸,它們參加多肽鏈合成的
起始乡小;在多肽鏈延伸中運(yùn)載氨基酸的tRNA,稱為延伸tRNA饵史。
rRNA和核糖體
核糖體(ribosome)是由rRNA和核糖體蛋白組成的亞細(xì)胞顆粒满钟,位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)胜榔。一類核糖體附著于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),參與分泌性蛋白質(zhì)合成湃番,另一類游離于胞漿夭织,參與細(xì)胞固有蛋白質(zhì)合成。核糖體有大牵辣、小兩個(gè)亞基摔癣。大亞基含有肽基轉(zhuǎn)移酶中心奴饮,小亞基含有解碼中心纬向,氨酰-tRNA在此閱讀或解碼mRNA的密碼子
rRNA
原核生物核糖體50S大亞基由23S、5S rRNA和約30種蛋白質(zhì)構(gòu)成戴卜;30S小亞基由16S rRNA和約20種蛋白質(zhì)構(gòu)成逾条。
真核生物核糖體60S大亞基由28S、5.8S和5S rRNA以及大約40種蛋白質(zhì)組成投剥,其中5.8S相當(dāng)于原核生物23SrRNA 5’端約160nt师脂。40S小亞基由18S rRNA和約30種蛋白構(gòu)成。
核糖體蛋白質(zhì)
核糖體蛋白和rRNA一樣在不同生物中具有同源性江锨。核糖體蛋白吃警,富含堿性殘基Lys和Arg,少有酸性殘基啄育,這有利于與rRNA的相互作用酌心。核糖體蛋白對(duì)所要翻譯的mRNA有選擇性,核糖體蛋白參加核糖體蛋白基因表達(dá)的自我調(diào)節(jié)挑豌,一些核糖體蛋白基因突變引起發(fā)育異常安券。
核糖體的結(jié)構(gòu)
1、核糖體的大小和形狀
30S亞基為扁平不對(duì)稱顆粒氓英,50S亞基呈三葉半球形侯勉。大亞基由半球形主體和三個(gè)突起組成。rRNA主要定位于核糖體中央铝阐,蛋白質(zhì)在顆粒外圍
2址貌、核糖體的體外人工構(gòu)建
核糖體亞基的自我裝配(self-assembly)過(guò)程不需其它任何因子參與,只要把rRNA和相應(yīng)的蛋白質(zhì)加入反應(yīng)系統(tǒng)即可自動(dòng)裝配
3徘键、核糖體的有關(guān)位點(diǎn)
rRNA與蛋白質(zhì)共同構(gòu)成的核糖體功能區(qū)是核糖體表現(xiàn)功能的重要部位
①A位點(diǎn)(Aminoacyl-tRNA site)
是結(jié)合新進(jìn)入的AA-tRNA的位置练对。即AA-tRNA位或受位。它大部分位于大亞基而小部分位于小亞基
②P位點(diǎn)(peptidyl-tRNA site)是結(jié)合起始tRNA并向A位給出氨基酸的位置啊鸭。又稱肽酰-tRNA位或給位锹淌。它大部分位于小亞基,小部分位于大亞基
③E位點(diǎn)(exit site)為脫踉疲基–tRNA釋放位點(diǎn)
④mRNA結(jié)合位點(diǎn)位于大赂摆、小亞基的結(jié)合面上
4挟憔、蛋白因子
蛋白質(zhì)合成是以核糖體為翻譯場(chǎng)所。tRNA為譯員烟号,同時(shí)翻譯的起始绊谭、延伸和終止過(guò)程各自都要有蛋白因子的協(xié)助
1)原核中參與翻譯的蛋白因子
①原核生物的起始因子有IF1、IF2和IF3:蛋白質(zhì)生物合成開始時(shí)汪拥,靠IF1和IF3的作用达传,將核糖體的30S(動(dòng)物細(xì)胞是40S)亞基結(jié)合到mRNA的含AUG(密碼子)的起始部位(initiationsite)上。在IF2和GTP的參與下迫筑,甲酰甲硫氨酸-tRNA(動(dòng)物細(xì)胞是甲硫氨酸-tRNA)被搬運(yùn)到30SmRNA復(fù)合體上宪赶。進(jìn)而與核糖體50S(動(dòng)物細(xì)胞是60S)亞基結(jié)合而完成起始復(fù)合體(initiation complex)。
IF1也可增加IF2和IF3的活性脯燃,并且IF1在核糖體亞基聚合時(shí)具有活化GTP酶的作用搂妻。IF1有高度保守性。IF3在小亞基上占據(jù)的位點(diǎn)即是將來(lái)的E位點(diǎn)辕棚。IF3可以促進(jìn)甲酰甲硫氨酸-tRNA的形成欲主,但排斥延伸tRNA加入三元起始復(fù)合物。
②原核生物的延伸因子有EF-Tu逝嚎、EF-Ts和EF-G
進(jìn)位:EF-T由EF-Tu和EF-Ts組成扁瓢,當(dāng)EF-T與GTP結(jié)合后可使EF-Ts與EF-Tu分離。EF-Tu(elongation factor thermo unstable补君,熱不穩(wěn)定延伸因子)介導(dǎo)氨基酰-tRNA進(jìn)入核糖體空出的A位引几。“進(jìn)位”過(guò)程需消耗EF-Tu水解其復(fù)合的GTP產(chǎn)生的能量來(lái)完成。
轉(zhuǎn)肽:EF-Ts(elongation factor thermo stable赚哗,熱穩(wěn)定延伸因子)是EF-Tu的鳥苷酸交換因子她紫,能催化與EF-Tu復(fù)合的GDP轉(zhuǎn)化為GTP并重新形成EF-Tu和EF-Ts的二聚體(EF-T)。
移位:EF-G(elongation factor G屿储,延伸因子G)具有轉(zhuǎn)位酶活性贿讹,由水解GTP供能,使核糖體沿mRNA向下移動(dòng)一個(gè)密碼子够掠,催化核糖體A位中的肽酰-tRNA進(jìn)入P位民褂,使A位再次空出
③原核生物釋放因子有RF1、RF2和RF3
RF1識(shí)別UAA疯潭、UAG赊堪,RF2識(shí)別UAA、UGA竖哩。RF1和RF2序列相似哭廉。RF3無(wú)密碼子特性,不單獨(dú)起終止作用相叁,有加強(qiáng)RF1和RF2的作用遵绰。RF3是GTP結(jié)合蛋白(G-protein)辽幌,結(jié)構(gòu)與EF-Tu和EF-G相似。當(dāng)終止密碼子進(jìn)入A位時(shí)椿访,無(wú)相應(yīng)的aa-tRNA來(lái)閱讀乌企,只有RF1或RF2結(jié)合,RF3促進(jìn)RF1或RF2水解肽酰tRNA的活性把多肽釋放出來(lái)成玫,RF3失活的細(xì)胞加酵,翻譯仍能終止,但生長(zhǎng)不能達(dá)到最適水平
原核生物中存在核糖體釋放因子(ribosome release factor哭当,RRF)或核糖體循環(huán)因子(ribosome recyclingfactor猪腕,RRF),它促使核糖體脫離翻譯完成的mRNA荣病,以便重新執(zhí)行翻譯任務(wù)
2)真核中參與翻譯的蛋白因子
真核生物翻譯起始因子码撰、延伸因子和細(xì)菌的相似,但真核生物起始因子eIF為數(shù)較多个盆,有些有亞基結(jié)構(gòu)。
①起始因子eIF(eukaryote initiation factor, eIF)
②延伸因子為EF1朵栖、EF2和EF3
③真核生物的釋放因子有eRF1和eRF3
eRF1對(duì)3種終上密碼子都起作用颊亮,終止需GTP而eRF1無(wú)GTP結(jié)合結(jié)構(gòu)域,所以不能直接利GTP陨溅,只能低效使翻譯終止终惑,但eRF3有GTP結(jié)合基序抒和,eRF1和eRF3合作土居,由eRF1識(shí)別終止密子,eRF3水解GTP失球,由于eRF1無(wú)法接受由P位轉(zhuǎn)肽過(guò)來(lái)的肽酰tRNA臼寄,只能停止翻譯
氨酰-tRNA的合成
蛋白質(zhì)合成時(shí)霸奕,各種氨基酸需經(jīng)AARS活化并與特異的tRNA連接,氨基酸由tRNA攜帶至核糖體上以mRNA為模板縮合成肽鏈吉拳。
氨酰-tRNA合成酶(AARS)
AARS(Aminoacyl-tRNA Synthetase)存在于細(xì)胞漿中质帅,按亞基結(jié)構(gòu)分為單體、二聚體和同型或異型四聚體等 留攒。AARS上有氨基酸結(jié)合位點(diǎn)煤惩、tRNA結(jié)合位點(diǎn)和ATP結(jié)合位點(diǎn)。aaRS具有高度的特異性炼邀,它能識(shí)別特異的氨基酸和特異tRNA魄揉。AARS可與這種氨基酸的多種同工tRNA結(jié)合。一種tRNA可能有兩種AARS
氨酰-tRNA的合成
1拭宁、氨酰-AMP的形成
AARS催化ATP和氨基酸形成結(jié)合在AARS上的氨酰-AMP
2洛退、tRNA的氨基跗北耄化
AARS催化氨酰-AMP的氨酰基轉(zhuǎn)移到特異tRNA的氨基酸臂上
AARS的識(shí)別校正機(jī)制
酶和底物的正確結(jié)合是由二者幾何形狀所決定的不狮,只有適合的氨基酸和適合的tRNA進(jìn)入aaRS的相應(yīng)位點(diǎn)降铸,才能合成正確的氨酰-tRNA。tRNA分子上決定其攜帶氨基酸的區(qū)域?yàn)楦泵艽a子(識(shí)別要素)摇零,一種AARS可以識(shí)別一組同工tRNA推掸。
不同AARS對(duì)氨基酸有不同的專一性,高度專一的AARS只識(shí)別一種氨基酸驻仅;同樣AARS也高度專一地識(shí)別tRNA谅畅,酶與同族的tRNA親和力強(qiáng),而與其它tRNA親和力弱
1噪服、AARS的校正(proofreading)機(jī)制
1)有相關(guān)tRNA結(jié)合在AARS上時(shí)毡泻,可將已生成的錯(cuò)誤的AA-AMP水解
2)錯(cuò)誤的氨基酸轉(zhuǎn)移至tRNA上時(shí),由于AARS的結(jié)合位點(diǎn)識(shí)別錯(cuò)誤的AA-tRNA結(jié)構(gòu)而將其水解
AARS的校正要求相關(guān)tRNA參與粘优,甚至在形成氨酰-AMP前仇味,tRNA也起著引發(fā)校正的作用。
原核生物的蛋白質(zhì)合成
蛋白質(zhì)的生物合成(翻譯雹顺,Translation)是把mRNA分子中堿基順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)中的氨基酸順序的過(guò)程丹墨。蛋白質(zhì)是由20種氨基酸合成的。某些蛋白質(zhì)中含有羥脯氨酸嬉愧、羥賴氨酸贩挣、γ-羧基谷氨酸等,都是在肽鏈合成后的加工修飾過(guò)程中形成的
原核mRNA一般為多順?lè)醋?/b>(polycistron)結(jié)構(gòu)没酣,5’端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)王财,3’端無(wú)poly(A)尾,但5’端和3’端有不翻譯區(qū)裕便。mRNA翻譯方向是5’→3’绒净。
肽鏈合成的起始(initiation)
起始密碼子的識(shí)別
mRNA起始密碼子AUG上游有10nt以上(30~40nt更好)的不譯區(qū),它是核糖體結(jié)合序列RBS闪金,其中包括SD序列(Shine-Dalgarno sequence)疯溺。SD和16S rRNA 3’的反SD序列配對(duì),是mRNA和30S亞基結(jié)合的一個(gè)條件哎垦。核糖體可能同時(shí)識(shí)別SD和AUG囱嫩,因此SD和AUG間的距離影響mRNA與核糖體的結(jié)合(分析多種mRNA發(fā)現(xiàn)在起始AUG的上游8~13nt處有5’AAGGAGGU3’的共有序列,稱為SD序列(現(xiàn)一般將GGAGG作為SD序列))
蛋白質(zhì)合成的起始是在起始因子幫助下漏设,使mRNA與核糖體進(jìn)行正確定位墨闲,識(shí)別起始密碼子AUG,組裝成核糖體·mRNA·tRNA的起始復(fù)合物郑口,進(jìn)行蛋白質(zhì)合成
30S起始復(fù)合物的形成
IF1鸳碧、IF2和IF3和30S形成復(fù)合體盾鳞。IF2和GTP結(jié)合,為反應(yīng)提供能量瞻离。IF2在GTP參與下可特異與起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet) 結(jié)合腾仅,形成三元復(fù)合物。IF3可與mRNA和30S亞基特異結(jié)合套利,IF3可通過(guò)促使mRNA的SD與16S rRNA上的反SD配對(duì)推励,讓30S亞基識(shí)別mRNA上的RBS,同時(shí)刺激fMet-tRNA i Met 與30S亞基結(jié)合在AUG上肉迫。形成30S起始復(fù)合物验辞。
70S起始復(fù)合物的形成
IF3離開30S起始復(fù)合物后,它對(duì)30S與50S亞基的締合的阻礙作用消除喊衫,使50S與30S起始復(fù)合物形成完整的70S起始復(fù)合物跌造,并引起GTP水解。起始肽酰-tRNA直接進(jìn)入P位族购,IF2·GDP和IF1釋放壳贪。此時(shí)暫空的A位有待于相應(yīng)的AA-tRNA進(jìn)入,而進(jìn)入延長(zhǎng)階段联四。
肽鏈的延長(zhǎng)
肽鏈的延長(zhǎng)包括:進(jìn)位撑碴、肽鍵形成、脫落和移位等過(guò)程朝墩。肽鏈合成的延長(zhǎng)需延長(zhǎng)因子(Elongation factor,EF)和GTP供能伟姐。
1收苏、進(jìn)位
結(jié)合在mRNA上的肽酰-tRNA占著P位,與mRNA第二個(gè)密碼子所對(duì)應(yīng)的氨酰tRNA進(jìn)入核糖體A位上稱為進(jìn)位(entrance),又稱注冊(cè)(registration)愤兵。氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體A位是由延長(zhǎng)因子EF-Tu所介導(dǎo)的鹿霸。
(氨酰-tRNA與EF-Tu>P形成三元復(fù)合物,這種三元復(fù)合物只有在核糖體的P位被肽酰-tRNA占據(jù)時(shí)才會(huì)與核糖體的A位結(jié)合秆乳,從而使肽鍵能夠正確的形成)
2懦鼠、肽鍵形成
進(jìn)位后,核糖體的A位和P位上各結(jié)合了一個(gè)氨酰-tRNA屹堰,在肽酰轉(zhuǎn)移酶(peptidyl transferse)的催化下肛冶,P位上的起始tRNA所攜帶的甲酰甲硫氨酰基德α-羧基與A位上的α-氨基形成肽鍵扯键,從而使P位上的氨基酸連接到A位氨基酸的氨基上睦袖,這個(gè)過(guò)程就叫做轉(zhuǎn)肽反應(yīng)(transpeptidation)。催化轉(zhuǎn)肽反應(yīng)的肽酰轉(zhuǎn)移酶位于核糖體大亞基荣刑。
3馅笙、脫落
在A位上的tRNA負(fù)載著二肽趼浊牵基(或肽酰基)董习,P位上成為無(wú)負(fù)載的tRNA脫落
4烈和、移位
EF-G和GTP可以結(jié)合核糖體,與核糖體結(jié)合后皿淋,EF-G催化GTP水解招刹,為移位提供能量,使mRNA與核糖體相對(duì)移位一個(gè)密碼子的距離沥匈,P位上的tRNA釋放蔗喂,A位上的肽酰-tRNA移到P位上,mRNA分子上的第三個(gè)密碼子進(jìn)入到A位高帖,為下一個(gè)氨酰-tRNA進(jìn)位做好準(zhǔn)備缰儿。EF-G>P轉(zhuǎn)變?yōu)镋F-G&GDP后,EF-G即轉(zhuǎn)變無(wú)活性狀態(tài)散址,從核糖體釋放乖阵。
肽鏈合成的終止(termination)
肽鏈合成的終止,需釋放因子(releasing factor预麸,RF)參與瞪浸。原核生物的RF1識(shí)別UAA、UAG吏祸;RF2識(shí)別UAA对蒲、UGA,使肽鏈釋放贡翘,核糖體解聚蹈矮。原核和真核的核糖體釋放因子可通過(guò)tRNA的反密碼子與終止密碼子互作而識(shí)別終止密碼子。
當(dāng)終止密碼子進(jìn)入A位鸣驱,由于RF1/2-RF3或eRF1/eRF3可識(shí)別終止密碼子而進(jìn)入A位泛鸟。貌似氨酰tRNA的終止密碼子無(wú)法接受P位轉(zhuǎn)來(lái)的肽基,翻譯就此終止踊东。
mRNA上同時(shí)結(jié)合許多核糖體北滥,稱多核糖體。兩個(gè)核糖體間有一定的長(zhǎng)度裸露的mRNA間隔闸翅,所以多核糖體可在一條mRNA上同時(shí)合成幾條多肽鏈再芋。
真核生物的蛋白質(zhì)合成
真核生物蛋白質(zhì)合成的起始
真核mRNA無(wú)SD序列而在5’端有帽子結(jié)構(gòu),翻譯起始復(fù)合物形成于AUG上游的帽子結(jié)構(gòu)
首先在40S亞基的基礎(chǔ)上形成43S前起始化合物缎脾,這個(gè)時(shí)候mRNA并未與之結(jié)合祝闻,然后40S亞基與mRNA的5’帽子結(jié)合,并沿5’→3’掃描找到AUG,形成48S前起始復(fù)合物联喘,之后在elF5的作用下华蜒,48S前起始復(fù)合物中的所有elF釋出,并與60S大亞基結(jié)合豁遭,最終形成80S起始復(fù)合物(40S亞基-mRNA-Met-tRNAMet-60S亞基)叭喜。
肽鏈的延長(zhǎng)和終止
肽鏈合成的終止僅涉及釋放因子(RF)。RF可識(shí)別所有的三種終止密碼子UAA蓖谢,UAG和UGA捂蕴。終止肽鏈合成。RF活化肽鏈酰轉(zhuǎn)移酶釋放新生肽鏈后闪幽,即從核糖體解離啥辨。
肽鏈的修飾加工和易位
mRNA翻譯的多肽大多數(shù)為無(wú)功能的初級(jí)產(chǎn)物,需經(jīng)折疊盯腌、修飾溉知、剪切等加工過(guò)程后才具有活性。原核的有些蛋白質(zhì)要分泌到細(xì)胞外腕够,真核的許多蛋白質(zhì)要易位到細(xì)胞器或胞液中级乍。
蛋白質(zhì)的修飾和肽鏈的折疊
1、蛋白質(zhì)的修飾
蛋白質(zhì)的修飾一般伴隨著肽鏈合成的進(jìn)行帚湘,修飾有利于折疊玫荣,也與蛋白質(zhì)的易位和分泌有關(guān)。
多肽鏈的修飾:
①N-端的Met(fMet)殘基大诸,以及有些多肽鏈N-端的多個(gè)殘基或C-端的殘基都會(huì)被切除捅厂;
②一些多肽鏈還要經(jīng)過(guò)一定的剪接;
③氨基酸側(cè)鏈的修飾:二硫鍵形成资柔、磷酸化恒傻、糖基化、脂化建邓、核糖基化和乙酰化等睁枕。
2官边、蛋白質(zhì)的折疊
蛋白質(zhì)的折疊是由多肽鏈中氨基酸順序決定的。但環(huán)境條件對(duì)折疊有影響外遇。肽鏈折疊與肽鏈合成同步進(jìn)行注簿。隨著肽鏈的延伸,空間構(gòu)象不斷調(diào)整跳仿,最終成為天然態(tài)的構(gòu)象诡渴。一些酶和分子伴侶可參與肽鏈的折疊,分子伴侶(chaperone)是在細(xì)胞內(nèi)有幫助新生肽鏈的正確折疊菲语、組裝和跨膜運(yùn)輸?shù)茸饔玫牡鞍踪|(zhì)分子妄辩。
蛋白質(zhì)的易位
蛋白質(zhì)的易位可分為共翻譯易位和翻譯后易位兩種途徑
1惑灵、共翻譯(co-translation)易位
分泌蛋白和跨膜蛋白在合成過(guò)程中,N-端都有一段信號(hào)肽(signal peptide)序列眼耀,它可引導(dǎo)分泌蛋白和跨膜蛋白的肽鏈通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜英支,過(guò)膜后則被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的信號(hào)肽酶切除。當(dāng)新生肽鏈(70個(gè)殘基左右)從核糖體上伸出哮伟,信號(hào)肽便被信號(hào)識(shí)別顆粒(Signal Recognition Particle干花,SRP,作用是識(shí)別信號(hào)序列并將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上)識(shí)別楞黄,SRP與攜帶新生鏈的核糖體結(jié)合而停止翻譯池凄,SRP同時(shí)再與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的船塢蛋白(docking protein,DP)結(jié)合鬼廓,翻譯阻滯逆轉(zhuǎn)肿仑,并使正在延伸的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi),信號(hào)肽被切除桑阶。
SRP對(duì)翻譯起負(fù)調(diào)節(jié)作用具有極重要的生物學(xué)意義:
分泌蛋白質(zhì)中有許多降解酶類柏副,如果出現(xiàn)在胞漿內(nèi)會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)的大災(zāi)難。通過(guò)用SRP暫時(shí)中止這些蛋白質(zhì)的翻譯蚣录,在信號(hào)肽和SRP的共同作用下割择,使這些分泌蛋白進(jìn)入膜性腔內(nèi),完成轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌萎河。
合成蛋白質(zhì)的去向:
通過(guò)肽鏈上的一段錨定序列插在膜上荔泳,形成膜整合蛋白。少部分留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)虐杯,大部分在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中加工后轉(zhuǎn)入高爾基體玛歌,最后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞其它部位或溶酶體中。
2擎椰、翻譯后易位
游離核糖體合成的蛋白質(zhì)前體一般要轉(zhuǎn)運(yùn)至核或其它細(xì)胞器(除溶酶體)支子,被細(xì)胞器接受后經(jīng)折疊加工成結(jié)構(gòu)蛋白。這些蛋白質(zhì)前體是按其信號(hào)序列的不同达舒,在分子伴侶的幫助下值朋,分別轉(zhuǎn)運(yùn)至不同的細(xì)胞器中。
翻譯錯(cuò)誤
蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)巩搏,在某些非重要區(qū)域翻譯錯(cuò)誤并不影響蛋白質(zhì)的活性
AARS造成的翻譯錯(cuò)誤
造成翻譯錯(cuò)誤的原因有tRNA攜帶了非正確的氨基酸昨登,這是由于AARS的原因引起的
有義密碼子的誤譯
有義密碼子的誤譯是常發(fā)生的事,特別在氨基酸饑餓時(shí)贯底,誤譯率可增加10倍
終止密碼子的解讀
1丰辣、無(wú)義抑制
沒(méi)有和終止密碼子對(duì)應(yīng)的tRNA,但tRNA的反密碼子經(jīng)過(guò)突變而能和終止密碼子配對(duì),則有可能讀出突變的終止密碼子笙什,發(fā)生無(wú)義抑制飘哨。
2、天然tRNA解讀終止密碼子
3得湘、mRNA引起的誤譯終止密碼子
4杖玲、移碼誤譯終止密碼子
5、跳讀終止密碼子
6淘正、UGA的特異解讀:UGA解讀為氨基酸并非錯(cuò)誤翻譯摆马,UGA本可能是有義密碼子,后因硒蛋白對(duì)氧和重金屬離子都很敏感鸿吆,UGA演變?yōu)門rp或終止密碼子
7囤采、標(biāo)簽肽的生成(peptide tags)
核糖體上的“空閑反應(yīng)”(idling reaction)
當(dāng)氨基酸缺乏的時(shí)候,未負(fù)載的tRNA進(jìn)入核糖體A位惩淳,從而導(dǎo)致產(chǎn)生兩種效應(yīng)
1蕉毯、空載的tRNA與mRNA密碼子結(jié)合,從而中止蛋白質(zhì)合成
2思犁、relA基因開放代虾,生成"緊縮控制"因子(stringent factor,簡(jiǎn)寫為SF)SF屬一種核糖體相關(guān)蛋白質(zhì)激蹲,SF可促使GTP或GDP與ATP反應(yīng)棉磨,在核糖體工作的"空閑"狀態(tài)時(shí),合成ppp5'-G-3'pp(鳥苷五磷酸)或pp5'-G-3'pp(鳥苷四磷酸)学辱。當(dāng)pppGpp(或ppGpp)生成后乘瓤,即可抑制RNA聚合酶的活性,進(jìn)一步使rRNA策泣、tRNA的合成下降衙傀,多聚核糖體的數(shù)量及聚集狀態(tài)改變
"緊縮控制"的意義在于使細(xì)胞不要浪費(fèi)性地生成過(guò)多的核糖體,并通過(guò)"開源節(jié)流"去維持生存萨咕。產(chǎn)生該反應(yīng)的關(guān)鍵是無(wú)負(fù)載的tRNA進(jìn)入A位统抬,而導(dǎo)致核糖體的"空閑"反應(yīng)所致
蛋白質(zhì)生物合成抑制劑
翻譯抑制劑是人工合成的化合物,但大多數(shù)是從多種微生物培養(yǎng)液中提取出的抗生素危队。某些抗生素能特異地和原核生物核糖體反應(yīng)
1蓄喇、嘌呤霉素(puromycin)
能競(jìng)爭(zhēng)作為轉(zhuǎn)肽反應(yīng)中氨基酰異常復(fù)合體而抑制蛋白質(zhì)的生物合成
2、鏈霉素(streptomycin)
鏈霉素能與30S亞基結(jié)合而抑制蛋白質(zhì)的合成交掏,它結(jié)合在30S亞基上時(shí)亦能改變氨酰-tRNA在A位點(diǎn)上與其對(duì)應(yīng)的密碼子配對(duì)的精確性和效率
3、四環(huán)素(tetracyclines)
能阻斷氨酰-tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)而抑制肽鏈延長(zhǎng)刃鳄;新生的肽鏈存留在P位點(diǎn)上盅弛,并能與嘌呤霉素相反應(yīng)
4、氯霉素(chloramphenicol)
氯霉素能阻斷70S核糖體中的50S大亞基的肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性,從而抑制肽鏈的延長(zhǎng)
5挪鹏、放線菌酮(cycloheximide)
與氯霉素的作用類似见秽,但它主要作用于真核生物的80S核糖體中的60S亞基
6、紅霉素(erythromycin)
與50S大亞基結(jié)合讨盒,并阻斷移位作用因而將肽酰-tRNA"凍結(jié)"在A位點(diǎn)上