蛋白质的合成

Chapter8蛋白质的合成、转运和加工第一节翻译系统（P100~119）第二节原核生物蛋白质合成（P119~134）第三节真核生物蛋白质合成第四节蛋白质转运第五节翻译后加工第六节蛋白质的降解目录第三节真核生物蛋白质合成一、真核生物翻译的特点真核生物原核生物核糖体mRNA转录与翻译起始tRNA合成过程起始因子多延长因子少（EFT1、EFT2）一种释放因子RFIF1、IF2、IF3EF-TU、EF-TS、EFGRF1、RF2、RF380S70S5’帽子，3’尾巴单顺反子5’SD序列，多顺反子耦联不耦联Met-tRNAimetfmet-tRNAimet附：SD序列(shine-Dalgarno序列)细菌mRNA上AUG起始密码之前的一段序列，可与16SRNA上3’末端序列互补，在核糖体与mRNA结合中起作用，与翻译起始有关1.位于起始密码上游25个核苷酸2.富含嘌呤的一段序列：5’-AGGAGGU-3’3.能和原核生物30S亚基的16srRNA相应的富含嘧啶序列互补二、真核生物蛋白质合成（一）真核生物蛋白质合成的起始（P124）1、起始特点：（1）起始因子多，起始过程复杂（2）核糖体并不在编码区开始处直接和起始位点相结合（3）首先识别5端甲基化的帽子结构（4）tRNAMet与40S小亚基的结合先于40S小亚基与mRNA的结合表15-3真核生物蛋白质合成中涉及的各种辅助因子因子分子量(KDa）结构功能eIF-3550多聚体40S三元复合体和mRNA结合，和Cap有强的亲和力eIF-4F(CBP-Ⅱ)220多聚体5’帽结合蛋白，具有解链酶活性eIF-4E(CBP-Ⅰ)24单体结合mRNA5’端，解链eIF-115单体帮助mRNA的结合，形成40S起始复合物eIF-4B80单体结合mRNA，解链酶eIF-4A44.4单体结合mRNA和ATP,水解ATP，解链eIF-623单体阻止40S和60S亚基结合eIF-5150单体介导eIF-2和eIF-3从起始复合体中释放出来eIF-4C单体40S和60S亚基结合eIF-2α35结合GTP，由磷酸化控制eIF-2β38可能是循环因子eIF-2γ55三体结合Met-tRNAfeIF-1A17.5单体核糖体解聚，结合60S亚基起始eIF-3A25单体核糖体解聚，结合60S亚基2、40S起始复合物的形成tRNAMet与40S小亚基的结合先于40S小亚基与mRNA的结合AUGcodingsequenceUAAribosome40ssmallsubunit5’cap3’polyAtaileIF-3eIF-4EeIF-4GpolyAbindingproteinmRNATheinteractionamongtheseveralinitiatedfactorsand5’capand3’polyAtailonmRNAandribosomesmallsubunitineukaryotictranslationalinitiationstageAAAAA3、扫描模型（1）最适合的邻接顺序是AGCCCCAUGGG称为Kozak顺序（2）扫描前导序列时，二级结构解链（3）40S亚基沿mRNA移动需要能量80SGTPeIF6eIF·2GTP60S+40SeIF-2eIF-3Met-tRNAeIF-2βeIF-2β〔40S·eIF-3〕(天然的40S)GDPeIF-2·GTP·Met-tRNA〔40S·eIF-3·eIF-2·GTP·Met-tRNA〕(40S前起始复合体)eIF1mRNA4B4ACBP(4E+4F)eIF-4〔40S·eIF-3·4A·4B·eIF-2·GTP·Met-tRNA〕(40S起始复合体)移动到AUG60S-eIF6GTPeIF5GDP+PieIF-3·(eIF-2·GDP)IF-6EIF-5,4A,4B80S·mRNA·Met·tRNA(80S起始复合体)图15-19真核生物蛋白质合成中80S起始复合物的形4、起始步骤(1)形成43S核糖体复合物;由40S小亚基与elF3组成。(2)形成43S前起始复合物:即在43S核糖体复合物上，连接elF2-GTP-Met-tRNAMet复合物。(3)形成48S前起始复合物:由mRNA及帽结合蛋白1(CBP1)、elF4A、elF4B和elF4F共同构成一个mRNA复合物。mRNA复合物与43S前起始复合物作用，形成48S前起始复合物。(4)形成80S起始复合物:在elF5的作用下，48S前起始复合物中的所有elF释放出，并与60S大亚基结合，最终形成80S起始复合物，即40S亚基-mRNA-Met-tRNAMet-60S亚基。（二）真核生物翻译的延伸和终止真核生物原核生物延长因子EF-1α、EF1βγEF-TU、EF-TS转位因子EF-2EF-G终止因子eRFRF1、RF2、RF3EF-1α：促使AA-tRNA与核糖体结合EF1βγ：使EF1α再循环第四节蛋白质转运一、概述：（一）蛋白质转运的类型：1、共翻译转运（翻译运转同步机制）：蛋白质在结合核糖体上合成，蛋白质的合成和运转是同时发生的（如分泌蛋白质的转运）2、翻译后转运（翻译后运转机制）：蛋白质在游离核糖体上合成，合成完毕从核糖体上释放后才发生运转（如线粒体、叶绿体等蛋白质的转运）（二）蛋白质在细胞中的定位总览二、共翻译转运----分泌蛋白的转运（一）信号肽：引导新合成肽链转移到内质网的一段多肽1、特点：1）常位于蛋白质的N-端，13~36个AA残基2）一般有10~15个疏水氨基酸3）在靠近该序列N端常有1个或数个带正电荷的AA4）在其C-端靠近蛋白酶切割位点处常有数个极性AA2、作用：对蛋白质的靶向转运有决定作用（二）SRP与DP1、SRP---signalrecognitionparticle(6proteins+7SRNA)功能：（1）与分泌型蛋白质的信号序列结合（2）与膜上的受体蛋白质结合2、DP----SRP的受体蛋白34562SRPSRPreceptor1signalER（三）蛋白质跨膜运转的信号肽假说及共转运机制过程：1、蛋白质合成起始首先合成信号肽2、SRP与信号肽结合，翻译暂停3、SRP与SRP受体相结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始4、信号肽进入膜结构5、蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行6、蛋白质完全过膜，核糖体解离共翻译转运（翻译运转同步机制）附：ER内蛋白质的命运（1）折叠为正确构象和糖基化修饰（2）分拣：送入高尔基体或形成运转小泡，分别运送到各自的亚细胞位点思考：分泌到ER膜外的蛋白质和驻留在膜内的蛋白质是如何被区分的？（四）膜蛋白的定位需要锚定信号1、信号肽：共翻译转运2、锚定序列：（1）特点：有一系列的疏水氨基酸（2）作用：a、其位置决定蛋白质的转运在何时停止b、负责蛋白插在膜的方向3、I型蛋白质和II型蛋白质I型蛋白质：N末端定位于ER腔内，而C末端朝向胞质侧II型蛋白质：N末端在胞质侧，C末端朝向ER膜内侧（1）I型蛋白质：信号肽：位于N-端，可剪切锚定序列：位于C末端（C-terminalanchor）TypeIC-terminalanchorN-terminalsignalChannelproteincytosolInnerface（stop-transfersignal）（2）II型蛋白质：信号-锚定序列：特点：a、信号序列与锚定序列是结合的b、信号序列不剪切c、通常位于链内，它的位置决定蛋白质的哪部分位于膜内侧，哪部分位于膜外侧TypeIIcytosolSignal-anchorInnerfaceN-末端三、翻译后运转机制（一）线粒体、叶绿体蛋白质的跨膜转运1、前导肽序列（基质定位信号）：（1）作用：将蛋白质定位在基质中（2）特点：a、约含20～80个氨基酸残基b、富含带正电荷碱性氨基酸c、缺少带负电荷的酸性氨基酸d、羟基氨基酸(特别是丝氨酸)含量较高e、有形成两亲(既有亲水又有疏水部分)а-螺旋结构的能力细胞质线粒体/叶绿体膜受体N前体蛋白质(preprotein)Hsp702、线粒体蛋白质的跨膜转运（1）蛋白质与Hsp70或MSF等分子伴侣结合（2）Tom受体复合蛋白识别前导序列（3）蛋白质通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔（4）蛋白酶水解前导肽（5）折叠为正确的构象（二）蛋白质在细胞器膜上的定位膜定位信号：将蛋白质定位在外膜、膜间隙或内膜、类囊体细胞质线粒体/叶绿体膜受体前体蛋白质(preprotein)N（三）核定位蛋白的运转机制1、核定位序列（nuclearlocalizationsequence，NLS）内部序列：Lys-Lys-Lys-Arg-Lys或任何5个连续的带正电荷的氨基酸（一般不被切除）2、核运转蛋白：α、β3、GTP酶（Ran）RanGTP核转运蛋白βNLS核定位蛋白核质细胞质第五节翻译后加工一、N端fMet或Met的切除二、二硫键的形成三、特定氨基酸的修饰乙酰化、羟基化、磷酸化、糖基化、甲基化等四、折叠五、切除新生肽链中非功能的片段（氨肽酶、羧肽酶）附：分子伴侣（chaperon）一种能介导新生肽链进行正确地折叠并使其获得正确构象的蛋白质如：Hsp70第六节蛋白质的降解一、泛素依赖性的蛋白质降解系统（一）泛素(Ubiquitin)1、76个氨基酸，高度保守，广泛存在于真核细胞2、是蛋白质降解的‘‘标签’’3、多聚泛素链的形成是蛋白质降解的信号，需要能量（二）三种酶E1--泛素激活酶：激活泛素分子E2--泛素连合酶：把泛素分子绑在的蛋白质上E3--泛素连接酶：辨认需要降解蛋白质（三）蛋白酶体：蛋白质降解的场所ATP依赖性-泛素-蛋白酶体途径：①泛素受E1激活；②泛素转移至E2；③底物蛋白和E3的相互作用；④E2和E3的相互作用；⑤底物蛋白的多聚泛素化；⑥泛素化的蛋白质被蛋白酶体降解；⑦去泛素化使泛素释放和再利用‘‘质量监督员’’Question名词解释：信号肽、共翻译转运、后翻译转运、分子伴侣、SD序列、同工tRNA、校正tRNA、错义突变、无义突变简答题：1、比较原核生物与真核生物翻译的差异2、简述信号肽的特点和作用3、简述泛素介导的蛋白质降解机制