蛋白质翻译总结

氨基酸的活化a.起始信号（AUG-甲硫氨酸密码子）和缬氨酸（GUG）极少出现i.真核生物起始氨基酸—甲硫氨酸，原核生物-甲酰甲硫氨酸ii.SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，与16srRNA3’端反向互补。功能将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。1)原核生物的SD序列：原核mRNA起始密码子上一段可与核糖体结合的序列。30s小亚基首先与翻译因子IF-1（与30s结合）和IF-3（稳定小亚基，帮助其与mRNA结合位点的识别）结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。iii.真核生物依赖于结合5'帽，核糖体小亚基沿mRNA5'端帽子结构扫描到RBSiv.在IF2起始因子和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对。v.小亚基复合物与50s大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子vi.翻译的起始b.后续氨基酸与核糖体的集合：第二个氨酰-tRNA与EF-Tu.GTP形成复合物，进入核糖体的A位，水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放GDP并使EF-Tu结合另一分子GTP形成新的循环。i.肽键的生成：AA-tRNA占据A位，fMet-tRNA占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位上的AA-tRNA转移到P位，P位上的起始tRNA转移至E位，与fMet-tRNA上的氨基酸生产肽键。起始RNA随后离开。ii.移位：核糖体通过EF-G介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模板3'末端移动一个密码子，二肽基-tRNA完全进入P位点iii.肽链的延申c.当终止密码子UAA,UAG，UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与其结合，而释放因子能识别密码子并与之结合，水解P位上的多肽链与tRNA之间的二酯键，然后新生的肽链释放，核糖体大小亚基解体i.肽链的终止d.N端fMet或Met的切除i.二硫键的形成ii.特定氨基酸的修饰iii.新生肽段非功能片段的切除iv.蛋白质前体的加工e.无义突变：DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子突变转变为终止密码子UAA,UGA,UAG中的突变，使得蛋白质合成提前终止，合成无功能或无意义的多肽。1)错义突变：由于结构基因中某种核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种密码。2)同工tRNA：识别携带相同氨基酸的tRNAi.校正tRNA：ii.tRNA种类f.蛋白质的生物合成1.翻译2019年6月19日19:50分区分子生物学的第1页无义突变的校正tRNA可以通过改变反密码子区校正无义突变1)错义突变的校正tRNA通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。2)小结：2.比较项目真核原核DNA结线性双链DNA；断裂基因：有内含子；单顺反子；无重叠基因；核小体为染色体基本亚单位，缠绕两圈DNA，并通过多次折叠压缩形成染色体；环状双链DNA；不含内含子；多顺反子；有重叠基因；由100多个结构域（DNA环）组成；基因转录3种RNA聚合酶分别负责rRNA、mRNA、tRNA的转录；启动子由TATA，CAAT，GCbox组成；转录产物5’加帽，3’加polyA尾，并切除内含子；mRNA寿命长；只有一种RNA聚合酶；启动子由TATA，TTGACAbox组成；转录产物5’无帽，3’无polyA尾，不用切除内含子；mRNA寿命短；翻译mRNA需运出细胞核才能翻译；核糖体为80s（40s+60s）；核糖体结合于帽子结构，通过扫描模型识别起始密码子；起始因子为eIF，至少有7种；细胞质翻译中第一个氨基酸为甲硫氨酸，细胞器中为甲酰甲硫氨酸。转录翻译同时空；核糖体为70s（30s+50s）；核糖体直接识别结合SD序列；起始因子为IF1、2、3；翻译中第一个氨基酸为甲酰甲硫氨酸。阻止mRNA与核糖体结合：氯毒素a.阻止AA-tRNA与核糖体结合：四环素b.干扰fMet-tRNA与核糖体的结合：链霉素c.结合在核糖体的A位上，抑制AA-tRNA的进入：嘌呤毒素（AA-tRNA结构类似物）提前释放肽链来抑制蛋白质的合成d.青霉素，四环素和红霉素仅与原核细胞核糖体发生作用e.氯毒素和嘌呤毒素都可以f.蛋白质合成抑制剂3.蛋白质的合成与运转同时发生，如分泌蛋白的运转i.大多有信号肽ii.共翻译易位a.线粒体、叶绿体蛋白质i.翻译后易位b.蛋白质转运机制4.泛素激活酶E1，泛素结合酶E2，泛素连接酶E3a.第一步：ATP供能的情况下，E1黏附在泛素分子尾部的Cys残基上激活泛素分子b.E1再将激活的泛素分子转移到E2上c.蛋白质的降解5.分区分子生物学的第2页E2和一些种类不同的E3共同识别靶蛋白，对其进行泛素化修饰；经历泛素化修饰的蛋白质常被运送到蛋白降解体系中降解。d.1.参与蛋白质生物合成的酶和因子有哪些？简述其作用。甲酰转移酶：将甲硫酰胺-tRNA甲酰化；起始因子：参与蛋白质生物合成起始的蛋白因子，原核生物中为IF-1,IF-2，IF-3；真核生物中有EIF-2,EIF-3,EIF-4A、B、E、G，EIF-5等延伸因子：参与蛋白质生物合成过程中肽链延伸的蛋白因子；EF-Tu·GTP复合物；肽基转移酶：生成肽链；移位因子：EF-G，使核糖体移动，延伸肽链；释放因子：作用是与终止密码子结合终止肽链的的合成并使肽链从核糖体上释放出来。分为两类：I类释放因子识别终止密码，并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA中水解释放出来；II类释放因子在多肽链释放后刺激I类释放因子从核糖体中解离出来。细菌中为RF1，RF2，RF3，真核细胞中为eRF1和eRF3。答：氨酰-tRNA合成酶：氨基酸的活化；RRF因子--核糖体再循环因子：释放空载的tRNA。氨酰tRNA合成酶，用于催化氨基酸与tRNA的连接i.IF-1，阻止tRNA结合到A位点ii.IF-2，与起始过程的3个主要成分相互作用，阻止其他负载tRNA与小亚基结合iii.IF-3，在前一个循环结束时与小亚基结合阻止其与大亚基的结合iv.原核生物：a)eIF1：识别AUG起始密码子i.eIF2:将Met-tRNA结合到40s亚基ii.eIF3，结合到40S亚基上以助于形成游离的40S亚基，阻止其与60S亚基的结合iii.eIF1A：结合到核糖体40S亚基上以助于形成游离的40S亚基，阻止60S亚基的结合；协助三联体复合物结合到40S亚基iv.eIF5：三联体复合物的GTP酶激活蛋白，参与多因子复合物的组装v.eIF4B：激活eIF4F的活性vi.eIF4E:帽结合蛋白，结合与mRNA的5‘末端帽子结构1.eIF4G:作为scaffold蛋白，募集其他因子，通过C末端与另一延伸因子eIF3与核糖体相连2.eIF4A:解旋酶3.eIF4B:催化eIF4A4.PABP:结合3’的POLY（A）尾巴5.eIF4F:促进mRNA与预起始复合物结合vii.真核生物b)比较原核真核蛋白质翻译的异同相同点：蛋白质合成体系都相同，需要核糖体、mRNA、tRNA，需要多种蛋白质因子的参与，需要20种氨基酸作为原料；氨基酸活化后才能参与蛋白质的合成；合成过程都包括：起始、延伸、终止三个阶段；蛋白质都需要进行翻译后的加工过程。分区分子生物学的第3页2）核糖体大小不同：原核生物70S，真核生物80S。3）起始氨基酸不同：原核生物的起始氨基酸需要甲酰化。4）起始过程不同：原核生物与真核生物蛋白质合成过程的主要差别在于起始阶段：其主要区别来自mRNA起始密码子上游区结合能力。原核细胞mRNA较不稳定，而且是多顺反子，在IF3介导下，通过16SrRNA的3’端在核糖体结合位点与小亚基直接结合后，原核细胞翻译起始复合物（IF3、30S、mRNA、IF2、GTP、fMet-tRNA）就装配起来了。原核生物mRNA先与核糖体30S小亚基结合，然后起始fMet-tRNA与小亚基结合；真核生物中，小亚基先与Met-tRNA结合，再与mRNA结合5）起始识别机制不同：原核生物是由小亚基与mRNA的SD序列结合，起始因子帮助mRNA的起始密码落在小亚基的P位点；真核生物在起始因子的帮助下，核糖体小亚基沿mRNA5'端帽子结构扫描到RBS(核糖体结合位点），Met-tRNA与起始密码识别并结合6）起始密码不同：原核为AUG.GUG,UUG；真核生物的起始密码为AUG，不同点：1）蛋白质合成因子不同，2.原核生物蛋白质合成可分为哪些阶段？简述每个阶段的主要事件。答:可分为四个阶段：氨基酸的活化：在氨酰-tRNA合成酶的作用下，将氨基酸活化成氨基酸-AAtRNA翻译的起始：首先30S小亚基与IF-1、IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合；然后再IF-2和GTP下，fMet-tRNAfMet进入小亚基P位；最后带有tRNA、mRNA、3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。肽链的延伸：在EF-Tu和GTP的作用下，AA-tRNA结合到核糖体的A位点上；然后再肽基转移酶的催化下，P位上的氨基酸移到A位上形成肽键，最后再EF-G移位因子的作用下，核糖体大亚基先向3`端移动一个密码子，小亚基再移动，然后进入下一重复阶段。肽链的终止：在延伸过程中，出现终止密码UAA、UAG、UGA时，释放因子能识别这些密码子并结合，水解P位点上的多肽链与tRNA之间的二脂键，然后，新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大小亚基解体，蛋白质合成结束。4.根据翻译过程中涉及的各个步骤，设计出至少6种抑制翻译的方案。答：同过以下影响核糖体进行加工的方法可以抑制翻译：（1）阻碍起始因子三级结构的形成（2）用反义RNA与mRNA结合形成双链结构抑制RNA翻译（3）选择性封闭30S亚基的P位点与A位点（4）引入错义抑制（5）抑制30S与50S亚基的装配（6）抑制转肽反应（7）抑制核糖体的转位（8）抑制核糖体的解离9.如果你在研究某一个细菌基因的表达，发现这个基因能正常地转录，但转录出来得mRNA不能正常被启动翻译。分区分子生物学的第4页你认为哪些突变可以产生这样的后果？答：SD序列即RBS发生突变；起始密码子突变成其他氨基酸的密码子；翻译起始因子发生突变；16SrRNA上的反SD序列发生突变。你如何进一步确定这种细菌究竟发生了何种突变？答：看看细胞内的其他基因的翻译是否正常。如果其他基因的翻译起始正常，那么发生突变的位点很可能是这个基因的SD序列或者起始密码子，因为如果起始因子或者反SD序列发生突变，那么，细胞内所有的基因的翻译都会受到影响。至于如何进一步判断是这个基因的SD序列还是起始密码子发生突变，可以将这个基因的全序列测定后与野生型的进行比较。如果你得到这种突变细菌的回复突变，即一种新的突变让这个基因恢复正常的翻译起始，但新突变的位点与原来突变的位点不同，那么，相对于第一次突变，第二次突变会是什么？答：反SD序列，因为这种突变能够恢复SD序列与反SD序列的功能关系，使位于SD序列下游的起始密码子能够被正常识别。1.简述蛋白质翻译后的加工过程。1)N端fMet或Met的切除：不管是原核生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。2)二硫键的形成：mRNA中没有胱氨酸密码子，而不少蛋白质含有二硫键．这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的3)特定氨基酸的修饰：氨基酸侧链的修饰作用包括磷酸化（如核糖体蛋白）、糖基化（如各种糖蛋白）、甲基化（如组蛋白）、乙酰化（如组蛋白）、泛素化（多种蛋白）、羟基化（胶原蛋白）、和羧基化等。4)切除新生肽链中的非功能片段转录与翻译为何不能偶联真核生物转录在细胞核内合成，而翻译是在细胞质中进行的。mRNA只能被运输到细胞质，才能翻译生成蛋白质，真核生物mRNA开始合成时，是不成熟的hnRNA，需要通过一系列加工过程以后才能成为成熟的mRNA。这些过程包括，内含子的剪接，5‘加帽等氨基酸与tRNA的专一结合，保证了tRNA携带正确的氨基酸校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用携带氨基酸