第12章3节肽链的生物合成过程

大理学院基础医学院林春榕肽链的生物合成过程TheBiosynthesisProcessofPeptideChain目录本节重要知识点原核生物肽链合成基本过程；70S起始复合物的组成；参与原核生物肽链合成的主要蛋白质因子及其生物学功能。目录蛋白质生物合成(proteinbiosynthesis)以氨基酸为原料；以mRNA为模板；以tRNA为运载工具；以核糖体为合成场所；起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成蛋白质的过程。目录氨基酸的活化肽链的生物合成肽链形成后的加工和靶向输送反应过程目录翻译时，从mRNA的起始密码子AUG开始，按5ˊ→3ˊ方向逐一读码，直至终止密码子。于是，合成中的肽链从起始甲硫氨酸开始，从N-端→C-端延长，直至终止密码子前一位密码子所编码的氨基酸。肽链的生物合成过程是翻译的中心环节目录起始(initiation)延长(elongation)终止(termination)整个过程可分为：原核生物的肽链合成过程翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。目录（一）起始(initiation)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的过程。1.核蛋白体大小亚基分离；2.mRNA在小亚基定位结合；3.起始氨基酰-tRNA的结合；4.核蛋白体大亚基结合。目录IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离目录AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合目录原核生物mRNA在核蛋白体小亚基上的准确定位和结合涉及两种机制：S-D序列，又称核糖体结合位点(ribosomalbindingsite,RBS);mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。通过RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，mRNA序列上的起始AUG即可在核糖体小亚基上准确定位而形成复合体。目录S-D序列在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位，存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又称核蛋白体结合位点(ribosomalbindingsite,RBS)。一条多顺反子mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自的S-D序列和起始AUG。目录S-D序列小亚基中的16S-rRNA3ˊ-端有一富含嘧啶碱基的短序列，如-UCCUCC-，通过与S-D序列碱基互补而使mRNA与小亚基结合。目录IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet)结合到小亚基AUG5'3'目录IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'目录IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始复合物形成过程目录翻译起始复合物的组分70S完整核糖体mRNAfMet-tRNAfMet目录起始因子的功能IF1----占据A位，防止结合其他的氨基酰tRNA;IF2----促进起始fMet-tRNAfMet与小亚基的结合；IF3----促进大、小亚基分离，提高P位对结合fMet-tRNAfMet的敏感性。目录指在mRNA模板的指导下，氨基酸依次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。1.进位(positioning)/注册(registration)2.成肽(peptidebondformation)3.转位(translocation)（二）延长(elongation)肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomalcycle)，包括以下三步：每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。目录1.进位(positioning)又称注册(registration)，是指一个氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核蛋白体A位的过程。目录进位需要延长因子EF-Tu与EF-Ts参与。目录TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP进位的反应过程：目录2.成肽(peptidebondformation)成肽是在转肽酶(peptidase)的催化下，核蛋白体P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨酰基或肽酰-tRNA的肽酰基转移到A位并与A位上氨基酰-tRNA的α-氨基结合形成肽键的过程。目录成肽的反应过程目录3.转位(translocation)转位是在转位酶的催化下，核蛋白体向mRNA的3´-端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核蛋白体的A位、而占据A位的肽酰-tRNA移入P位的过程。转位需要延长因子EF-G参与。目录EF-G有转位酶（translocase）活性，可结合并水解1分子GTP，释放的能量促进核蛋白体向mRNA的3′侧移动，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA则移入E位。转位(translocation)目录目录fMetAUG5'3'fMetTuGTP成肽→转位→下一轮进位进位转位成肽肽链合成延长(核蛋白体循环)过程目录延长因子的功能EF-Tu----促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP;EF-Ts----调节亚基；EF-G----有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放。目录（三）终止(termination)指核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离的过程。终止阶段需要释放因子RF-1、RF-2和RF-3参与。原核肽链合成终止过程目录RF-3可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。释放因子的功能：识别终止密码子RF-1特异识别UAA、UAG；RF-2特异识别UAA、UGA。诱导转肽酶转变为酯酶活性催化新生肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。目录蛋白质生物合成的能耗蛋白质生物合成是耗能过程，每增加1个肽键平均需要消耗由GTP或ATP提供的5个高能磷酸键。具体如下：活化：1个ATP（2个高能磷酸键）进位：1个GTP移位：1个GTP为保持蛋白质生物合成的高度保真性，任何步骤出现不正确连接都需要消耗能量而水解清除。目录多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。（四）多聚核蛋白体(polysome)1条mRNA模板链都可附着10～100个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿5′→3′方向读码移动，同时进行肽链合成，这种mRNA与多个核蛋白体形成的聚合物称为多聚核蛋白体(polysome)。目录多聚核蛋白体目录电镜下的多聚核蛋白体目录思考题1、试述原核生物肽链生物合成过程。2、简述参与原核生物肽链生物合成过程的蛋白质因子及其生物学功能。3、试述原核生物mRNA在核糖体小亚基上的准确定位的两种机制。