分子遗传学15翻译A

第十五章 蛋白质的合成，转运和加工 第一节 氨基酰 -tRNA的形成及核糖体的作 用 位点 一 . 氨基酰 tRNA分子的形成 氨基酸的活化 活化： aa + ATP + E* 氨基酰 -AMP-E + PPi 转移： 氨基酰 -AMP-E + tRNA aa - tRNA+AMP +E 催化功能区： A T P t RN A 受体双 t RN A 反密码 寡聚物的 和氨基酸位点 螺旋结合区 子结合区 形成 核苷酸折叠或反向 - 螺旋或 平行的 - 折叠 - 折叠桶 类酶 类酶 图 1 5 -2 氨基酰 t RN A 合成酶含有 3 4 个不同的功能区 ( 仿 B. L e w i n : G E N E S , 1 9 9 7 ， Fi g 9 . 8 ) 二氨酰 tRNA 合成酶的鉴别功能 动力学校对 （ Kinetic profreading） 化学校对 （ Chemical proofreading） N H 2 RCH CO A MP 正确 t RN A 不正确 t RN A 结合快 结合慢 解离慢 解离快 N H 2 N H 2 RCH RCH CO C O A MP A MP 正确 t RN A 触发 酶构 NH2 象改变 RCH CO A MP 酶的构象未 迅速产生 发生改变 氨酰 t RN A N H 2 N H 2 氨酰化进行 RCH RC H 缓慢 CO CO 图 1 5 5 氨基酰合成酶的动力学校正 N H 2 RCH CO A MP 腺苷化 N H 2 RCH CO A MP 结合 t RN A 校对：氨基酰腺苷被水解 错误的 N H 2 N H 2 氨基酸 R CH RCH A MP CO O H CO A MP 负载 t RN A 校对：氨基酰 t RN A 被水解 N H 2 错误的 N H 2 RCH 氨基酸 RCH CO A MP CO O H 正确的 氨基酸 N H 2 RCH A MP CO 氨基酰 t RN A 15 氨基酰合成酶的 化 学校正 三 核糖体的作用位点 A位点 （或称 acceptor site）可以进入 氨基酰 -tRNA(aminoacyl-tRNA)。 P位点 (或称供位 ， donor site) 是被肽基 酰 -tRNA(peptidyl-tRNA)所占据 。 (3)E位点 (Exit site) 脱酰 tRNA(deacylated- tRNA)短暂地占据。 第二节 肽链的合成 一 .在细菌中翻译的起始 IF-3是 30S亚基与 mRNA起始位点的特 异结合所必须的 。 IF-2是特异地和起始 tRNA结合并把它 带到起始复合体中 。 IF-1仅作为完整的起始复合物的一部分 ,可 能和起始复合物的稳定性有关 ,而不是提供任 何识别特异成份 。 2. 起始复合物的形成 (1) IF-3和核糖体 30S rRNA结合 使 16S RNA和 mRNA的 S-D顺序结合 a.使 30S 保持游离 b.形成 起始复合体 I (2) IF-2 + GTP + 氨酰甲硫氨酸 中间复合体。 (3) IF-1置换出 IF-3, 50S亚基可和 30S亚基结合。 (4) 50S+30S 复合体 III， 释放 IF-1,IF-2。 原核生物翻译起始因子 表 15-2 E.coli 蛋白质合成起始所需的三种起始因子 因子 质量 （ KDa ） 因子 / 核 糖体 功能 IF3 23 25% 亚基解离与 mRNA 的结合 IF2 97.3 ? 起始 tRNA 的结合与 GTP 水解 IF1 9 15% 循环因子？ I n i t i a t i o n fa c t o r s 3 0 S s u b u n i t s S e p ar a t e P o o l o f fr e e w i t h i n i t i a t i o n s u b u n i t s ri b o s am e I n i t i a t i o n E l o g a t i o n T e r m i n a t i o n 图 1 5 - 翻译起始需要游离的核糖体亚基 67 起始反应的成分 起始 t R N A I F - 2 3 0 S - m R N A 复合体 I F-1 I F - 3 核糖体 30S I F - 2 G T P F Me t fMe t f Me t I F - 1 I F - 2 I F- 3 G D P Pi 7 0 S 核糖体 起始反应的产物 图 1 5 - 原核生物翻译起始复合体的装配 O n l y f Me t t R N A f e n t e r s p a r t i a l P s i t e o n 3 0 S s u b u n i t b o u n d t o m R N A fMe t A U G N N N P A 5 0 S s u b u n i t O n l y a a - t R N A e n t e r s A s i t e o n c o m p l e t 7 0 S r i b o s o m e fM e t aa A U G N N N P A 图 1 5 - 翻译起始时的进位反应 二 . 起始 tRNA的特点 翻译时的第一个密码子是怎样被识别的呢 ？ (一 )小亚基上 16SrRNA3端的六核苷酸 (3- UCCUCC-5） 和 Shine-Dalgarno顺序 （ 5- AAACAGGAGG-3） 互补 ， 相互结合 ， 使 下游的 AUG起始密码子定位在 P位上 。 (二 ) 核糖体结合位点也含有一个信号 起始密 码子 （ initiation codon） AUG。 起始和延伸 Met-tRNAs的区别 两种 tRNA本身有差别； 氨基酸的状态不同 。 F o r m y l M e t M e t A A A A C C A C C A A A C A G C G C G C A A A A G A A* C A U C A U 图 1 5 - 起始 t R N A f - M e t 和延伸 t R N A m - M e t 的差异 fMet-tRNA与 Met-tRNA有什么不同？ Met-tRNAmMet在受体臂末端的一对碱 基是 GC， 在 fMet-tRNAfMet是 CA， C可以 和延伸因子 IF-2结合 。 tRNAfMet在反密码子环的茎上有 3对 G- C,若发生突变将会阻止其进入 P位点 。 tRNAfMet 的反密码子环上的是 A ， tRNAmMet是烷基化腺嘌呤 。 tRNAfMet TC环端是 A， tRNAmMet的相应 位置是 G， 作用不清 。 T e r m i n u s s t r u c t u r e A O R 2 O H F o r m y l C N H C C N H C g r o u p O C N H C C H C H 2 O R 3 S C H 3 A O R 2 O H A m i n o C N H C C N H C g r o u p H C N H C C H C H 2 O R 3 S C H 3 A O R 2 O R 2 C N H C N H C A m i n o C N H C C a c i d H C H 2 O R 3 图 1 5 - 在细菌中新生肽首位的 M e t 被切除 A m i n o p e p t i d a s e D e f o r m y l a s e 三真核生物蛋白质合成的起始 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-3 550 多聚体 40S 三元复合体和 mRNA 结合，和 Cap 有强的亲和力 eIF-4F(CBP- ) 220 多聚体 5 帽结合蛋白，具有解链酶活性 eIF-4E(CBP- ) 24 单体 结合 mRNA5 端，解链 eIF-1 15 单体 帮助 mRNA 的结合，形成 40S 起始复合物 eIF-4B 80 单体 结合 mRNA ，解链酶 eIF-4A 44.4 单体 结合 mRNA 和 ATP, 水解 ATP ，解链 eIF-6 23 单体 阻止 40S 和 60S 亚基结合 eIF-5 150 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-2 35 结合 GTP ，由磷酸化控制 eIF-2 38 可能是循环因子 eIF-2 55 三体 结合 Met-tRNA f eIF-1A 17.5 单体 核糖体解聚，结合 60S 亚基 起 始 eIF-3A 25 单体 核糖体解聚，结合 60S 亚基