生物竞赛生物化学39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解顶级课件生物化学原理第二版三79张1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物竞赛,生物化学原理（分子生物学）,南京大学杨荣武,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,生物竞赛-生物化学39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-顶级课件生物化学原理(第二版)(三)(79张),生物竞赛-生物化学39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-顶级课件生物化学原理(第二版)(三)(79张)生物竞赛-生物化学39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-顶级课件生物化学原理(第二版)(三)(79张)第三十九章 蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解,第三十九章 蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解,提纲,参与翻译的主要生物大分子,翻译的一般特征,翻译的详细机制,细菌的蛋白质合成,真核生物的细胞质翻译系统,细胞器翻译系统,古菌的翻译系统,mRNA,的质量控制,翻译的抑制剂,蛋白质在细胞内的降解,核糖体的主要功能定位,A,部位,氨酰,tRNA,结合部位，也称为受体部位；,P,部位,肽酰,tRNA,结合部位；,E,部位,空载,tRNA,临时结合的部位；,肽酰转移酶活性部位,催化肽键形成的部位；,mRNA,结合部位；,多肽链离开通道,正在延伸的多肽链离开核糖体的通道；,一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸因子和终止因子）的结合部位。,核糖体的分类与组成,核糖体的三维结构模型和主要的功能部位,原核细胞核糖体的各种功能部位,细菌核糖体的各种功能部位,真核细胞多聚核糖体的结构,细菌多顺反子,mRNA,和真核生物单顺反子,mRNA,的翻译,tRNA,的结构与功能,二级结构与三级结构,同工受体,tRNA-,携带同种氨基酸的不同,tRNA,个性,- “,第二套遗传密码”,某些特殊的,tRNAs,起始,tRNA: tRNA,f,Met,和,tRNA,i,Met,校正,tRNA,tmRNA,常见的,tRNA,的个性（大肠杆菌）,tRNA,个性,丙氨酸,丝氨酸,缬氨酸,谷氨酰胺,苯丙氨酸,异亮氨酸,蛋氨酸,受体茎中的,G3:U70,碱基对,受体茎中,G1:C72,、,G2:C71,、,A3:U70,碱基对,D,茎中的,C11:G24,碱基对,反密码子,反密码子,特别是其中的,U,反密码子,D,环中的,G20, 3,端的,A73,U35,反密码子,一种人工合成的保留有,G3:U70,的,微螺旋仍能携带,Ala,氨酰,-tRNA,合成酶（,aaRS,）,两步反应机制：,ATP +,氨基酸,(AA) - AA-AMP + PP,i,tRNA + AMP-AA - AA-tRNA + AMP,分类,第一类,aaRS,第二类,II aaRS,校对机制,-,在装载氨基酸水平的质量控制,aaRS,是对氨基酸“身份”进行检查唯一的场所,核糖体不在乎哪一种氨基酸与,tRNA,相连,实载的,tRNA,被修饰后仍然能起作用,装载前和装载后编辑,双筛机制,两类氨酰,-tRNA,合成酶的催化机理,两类,aaRS,第一是单体酶，含有一个平行,-,折叠核心和由两段同源的氨基酸一致序列,HIGH,和,KMSKS,组成的,Rossman,折叠，该结构模体参与,ATP,的结合和酶的催化。此类,aaRS,识别的,tRNA,个性通常包括反密码子环内的核苷酸残基和受体茎，一般在受体茎小沟一侧与,tRNA,结合，紧握反密码子环，将,tRNA,接受氨基酸的一端置于活性中心，最后总是先将氨基酸转移到,tRNA 3,端腺苷酸的,2-OH,上，然后再通过转酯反应转移到,3-OH,。由此类酶催化的氨基酸有,Arg,、,Cys,、,Gln,、,Glu,、,Ile,、,Leu,、,Met,、,Trp,、,Tyr,和,Val,。,第二类通常为寡聚酶，具有另外的保守序列，由它们形成三种首尾相连的同源结构基序，其中第一种参与二聚体的形成，另一种是 “签名”模体，由,7,段反平行的,折叠、,3,段相邻的,-,螺旋和一种不多见的负责结合核苷酸的折叠组成，由它和第三种结构基序一起组成了酶活性中心的核心部分。这些酶结合,tRNA,分子的另一面（受体茎大沟一侧），识别的个性不包括反密码子环，最后总是将氨基酸转移到,tRNA3-,端腺苷酸的,3-OH,上（苯丙氨酰,-tRNA,除外）。由此类酶催化的氨基酸有,Ala,、,Asn,、,Gly,、,Asp,、,His,、,Lys,、,Phe,、,Pro,、,Ser,和,Thr,。,aaRS,的校对机制,装载前编辑,有时,aaRS,激活错误的氨基酸,正确的,tRNA,与酶的结合诱导,aa-AMP,的水解，而不是装载,aa-AMP,被转移到酶的编辑中心而水解,装载后编辑,有时,aaRS,激活错误的氨基酸，并将其转移到,tRNA,上,错误的,aa-tRNA,在被释放之前被转移到酶的编辑中心水解,双筛机制,难以建立完美的活性中心,活性中心和编辑中心层层把关，排除错误的氨基酸,使用双筛机制的实例,-IleRS,一筛：酶活性中心优先结合正确的同源氨基酸，体积比同源氨基酸大的因为无法进入活性中心首先被排除；,二筛：酶的编辑中心对错误的非同源氨基酸进行编辑，大小合适小的误载的氨酰,-AMP,或氨酰,-tRNA,在校对中心被水解“出局”。,以,IleRS,为例，如果,Val,进入它的活性中心，并发生了第一步反应，生成,Val-AMP,，但,Val-AMP,会被送入编辑中心进行编辑，水解误载的,Val,。由于,aaRS,具有内在的校对机制，因此在细胞内形成误载的氨酰,-tRNA,的可能性非常低。,氨酰,-tRNA,合成酶的双筛机制,辅助蛋白因子,蛋白质合成的每一步都需要一些特殊的可溶性的蛋白质因子的参与，包括起始因子（,IF,）、延伸因子（,EF,）、释放因子（,RF,）和核糖体循环因子（,RRF,），它们分别参与肽链合成的起始、延伸、肽链释放和核糖体循环。其中的某些蛋白质因子为小,G,蛋白。,细菌参与翻译的起始因子、延伸因子和终止因子的结构与功能,真核生物参与翻译的起始因子、延伸因子和终止因子的结构与功能,蛋白质生物合成的一般特征,mRNA,、,tRNA,和核糖体起相同的作用,翻译的极性：阅读,mRNA,的方向都是从,5,端,3,端，多肽链生长的方向总是从,N-,端,C-,端。,三联体密码,正确的氨基酸的参入取决于,mRNA,上的密码子与,tRNA,上的反密码子之间的相互作用，与,tRNA,所携带的氨基酸无关,密码子与反密码子的相互识别遵守摆动规则,在核糖体上同源,tRNA,的识别是诱导契合的过程,兔网质红细胞,3,H-Leu,在不同的时段完成标记,纯化全长的多肽,降低温度以降低翻译的速率,证明多肽链生长的方向总是从,N-,端,C-,端的实验,使用胰蛋白酶消化，分离肽段，用放射性对肽端位置作图,在保温,60,分钟后分离出的,珠蛋白几乎所有的,Leu,残基都是带放射性的。而在保温仅几分钟后分离到的,珠蛋白，其带放射性的,Leu,则集中在肽链的,C-,端,实验,(1962),：,证明,正确的氨基酸的参入与tRNA所携带的氨基酸无关,tRNA,Cys,-ACA,反密码子,(,识别编码,Cys,的,UGU,密码子,),无细胞抽取物,氨基酸,aaRS,Cys,-tRNA,Cys,-ACA,蛋白质含有,Cys,RNA,模板,UGUGUGUGUG.,使用金属镍催化剂，去除巯基,Ala,-tRNA,Cys,-ACA,RNA,模板,UGUGUGUGUG.,蛋白质含有,Ala,遗传密码的破译,Marshall Nirenberg,和,Heinrich Matthaei,建立了大肠杆菌无细胞翻译系统,无细胞抽取物,核糖体,各种,tRNA,氨基酸,aaRS,ATP, GTP,+,mRNA,=,蛋白质,他们使用多聚核苷酸磷酸化酶得到同聚物,破译第一个遗传密码,在,1961,年，,Matthaei,发现，当将,Poly U,加到大肠杆菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由苯丙氨酸组成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这就意味着他们成功破译出第一个密码子即,UUU,的密码子。,即：,nNDPs (NMP),n,+ nPi,破译其余的遗传密码,在,1964,年，由,Nirenberg,发明的核糖体结合技术使得遗传密码最终完全得以破译。,该技术是建立在两个基本的事实上：一是人工合成的三聚核苷酸可以作为模板；二是在无,GTP,时，三聚核苷酸可以促进同源的氨酰,-tRNA,结合在核糖体上，而不生成蛋白质。这样，利用由核糖体和三聚核苷酸及其同源的氨酰,-tRNA,形成的三元复合物能被硝酸纤维素滤膜吸附的性质，可将结合的氨酰,-tRNA,与其它没有结合的氨酰,-tRNA,分开。通过分析结合在硝酸纤维素滤膜上的氨酰,-tRNA,上氨基酸的性质和原来的三聚核苷酸序列可以弄清某种氨基酸的密码子。,19AAs +,14,C-,Pro + aaRSs,核糖体结合技术,使用,NC,滤膜过滤,放射性在滤出液,滤膜,19AAs +,14,C-,Phe + aaRSs,使用,NC,滤膜过滤,放射性留在滤膜上,滤膜,标准的遗传密码表,遗传密码的主要性质,简并与兼职,密码子的选定不是随机的,通用和例外,不重叠,无标点,同一种氨基酸的不同密码子使用的频率不尽相同,线粒体内遗传密码的例外,摆动规则,摆动规则由,Crick,于,1966,年提出，用来解释一种,tRNA,反密码子如何能够识别一种氨基酸的几个同义密码子以及某些含有稀有碱基（如次黄嘌呤）的反密码子是怎样识别由正常碱基构成的密码子的现象。,该规则的内容是：密码子在与反密码子之间进行碱基配对的时候，前两对碱基严格遵守标准的碱基配对规则，第三对碱基则具有一定的自由度。但并非任何碱基之间都可以配对，当反密码子第一位碱基是,A,或,C,者，只能识别一种密码子；第一位碱基是,G,或,U,者，则能识别两种密码子；第一位碱基是,I,者，则能识别三种密码子。,摆动规则的意义在于使得在翻译的过程中，,tRNA,和,mRNA,更容易分离。,摆动规则,反密码子第一个碱基,密码子第三个碱基,A,C,G,U,I,U,G,C,、,U,A,、,G,A,、,C,、,U,在核糖体上同源,tRNA,的识别是诱导契合的过程,以细菌为例，在,A,部位上同源,tRNA,与,mRNA,的结合诱导,A1492,和,A1493,从,16SrRNA,螺旋,44,的内部环中被挤出来，同时还造成通用保守的,G530,从原来的顺式构象编成反式构象。在新的构象之中，,A1493,和,A1492,分别与密码子,/,反密码子的前两个碱基对螺旋相互作用，而,G530,同时与反密码子的第二个位置和密码子的第三个位置相互作用。这些构象诱导变化的结果是密码子,/,反密码子的前两个碱校对受到核糖体的检查，以区分正确的,Watson-Crick,碱基对和错配的碱基对，而“摇摆”位置似乎能够容忍摆动规则允许的碱基对。,大肠杆菌在翻译的五个阶段所必需的主要成分,翻译的详细机制,4,步骤反应：,氨基酸的活化,起始,延伸,终止和释放,细菌的蛋白质合成,氨基酸的活化,fMet-tRNA,f,Met,的形成,其他氨酰,-tRNA,的形成,起始阶段,起始密码子的识别,起始复合物的形成,延伸阶段：在起始复合物形成以后，翻译即进入延伸阶段，延伸阶段所发生的主要事件是进位、转肽和移位且不断的循环。,多肽链合成的终止与释放,起始密码子的识别,细菌翻译系统起始密码子的识别主要是依赖于,mRNA 5,端的,SD,序列与,16S rRNA3,端的反,SD,序列之间的互补配对。,SD,序列位于起始密码子上游约,7,个碱基的区域，由,45,个碱基组成，富含嘌呤碱基，它是由,John Shine,和,Lynn Dalgarno,在,1974,年，通过比较多种原核细胞蛋白质,mRNA,的,5,端核苷酸序列之后总结出来的。在,16S rRNA 3,端有一段富含嘧啶碱基的序列，可以和,SD,序列互补配对，因而被称为反,SD,序列。,许多实验证明，正是,SD,序列与反,SD,序列的互补关系，才使得位于,mRNA,的,SD,序列下游的第一个,AUG,用作起始密码子。,SD,序列和反,SD,序列,起始复合物的形成,起始复合物的形成与起始密码子的识别紧密联系在一起，起始阶段的总反应式可写成：,30S + 50S + mRNA + fMet- tRNA,f,Met,+IF1 + IF2 + IF3 + GTP 70SmRNAfMet- tRNA,f,Met, + GDP + Pi + IF1 + IF2 + IF3,在形成的三元复合物中，起始密码子正好处于,P,部位，而,fMet- tRNA,f,Met,通过密码子与反密码子的互补作用定位于,P,部位，,A,部位是空着的，,mRNA,像一根细线一样，通过小亚基上弯曲的通道，将作为模板进行翻译。,无活性的,70S,核糖体,SD,序列,30S,起始复合物,70S,起始复合物,GDP + Pi,多肽链合成的延伸,每添加一个氨基酸需要三步反应,进位、转肽和移位,三步反应循环多次，循环的次数取决于,mRNA,上的密码子的数目,原核生物和真核生物在延伸循环上非常相似,快：,15-20,个氨基酸,/,秒,精确：每参入,10 000,氨基酸出现,1,个错误,进位,转肽,移位,重复,多肽链合成的延伸,进位,进位是指正确的氨酰,-tRNA,进入,A,部位，它是在,EF-TuGTP,的帮助下完成的。进位的具体过程是：首先,EF-TuGTP,和,fMet-tRNA,f,Met,以外的氨酰,-tRNA,形成三元复合物，随后三元复合物进入,A,部位；氨酰,-tRNA,的结合导致小亚基的构象发生变化，致使,16S rRNA,上一段高度保守的碱基与密码子,/,反密码子复合物前两个碱基对上的小沟能够紧密地发生作用，有利于确保正确的,tRNA,的结合。如果上述相互作用没有能够稳定特定的核糖体构象，进入,A,部位的错误氨酰,-tRNA,在肽键形成之前被释放。,核糖体上的一个结构域充当,EF-Tu,的,GAP,，该功能依赖于密码子,/,反密码子的相互识别而使得进入的氨酰,-tRNA,相对于大亚基处于一个正确的位置。一旦正确的氨酰,-tRNA,进入,A,部位，,EF-Tu,所具有的,GTP,酶活性就被激活，与它结合的,GTP,水解成,GDP,和,Pi,。当,GTP,水解以后，,EF-Tu,的构象发生较大的变化，这种构象的变化促进了,EF-Tu,的释放。而,EF-Tu,的释放引起氨酰,-tRNA,在核糖体上的重新排布，以便于肽键的形成，为进入转肽反应创造条件。释放出来的,EF-TuGDP,在,EF-Ts,的催化下，由细胞质基质的,GTP,取代,GDP,而重新转变成为有活性的,EF-TuGTP,。,多肽链延伸过程中的进位和移位反应,转肽,当正确的氨酰,-tRNA,进入,A,部位以后，紧接着就发生转肽反应，由转肽酶催化与,A,部位结合的氨酰,-tRNA,上的氨基,N,亲核进攻与,P,部位结合的,tRNA,上的肽酰基或氨酰基而形成肽键。第一个肽键在甲酰甲硫氨酸和第二个氨基酸之间形成。,转肽反应牵涉到由,23S rRNA,上,1,个高度保守的腺苷酸参与的酸碱催化。该腺苷酸的周围并没有发现蛋白质。目前已有充分的证据表明，大肠杆菌的肽酰转移酶由,50S,亚基上的,23S rRNA,承担。,转肽酶活性中心的腺苷酸嘌呤环的一个,N,通过抽取氨酰,-tRNA,的氨基,N,上的质子而促进转肽反应。,A2451,在所有的已知,23S rRNA,中是绝对保守的，它处于特殊的微环境中，致使其,p,Ka,从,下降到,4,，能够作为广义的酸碱催化剂发挥作用，被抽取的质子在氨酰,-tRNA,上的酯键被切开后，供给,P,部位上,tRNA,上的羟基。,蛋白质合成过程中的转肽反应,23S rRNA,催化的转肽反应,转肽酶是核酶的主要证据,还没有发现一种蛋白质单独或者和其它蛋白质一起催化肽键的形成；,小亚基的,16S rRNA,特殊的区域在,A,部位和,P,部位与反密码子区域相作用。相反，大亚基的,23S rRNA,与肽酰,-tRNA,的,CCA,末端相作用，从而使之位于转肽酶合适的位置；,红霉素和氯霉素抑制转肽酶的活性，但某些,23S rRNA,序列发生突变的菌株对这两种抗生素具有抗性；,核糖体的三维结构显示转肽酶的活性中心由,RNA,组成，最近的蛋白质离活性中心有,2nm,，这样的距离太远，不可能参与催化；,人工筛选到的核酶能催化肽键的形成；,碎片反应。,23S rRNA,催化的转肽反应,移位,转肽反应完成以后，,P,部位的,tRNA,成为空载的,tRNA,，空载的,tRNA,随后进入,E,部位，与此同时，移位反应发生了，在,A,部位上形成的肽酰,-tRNA,同与其结合的,mRNA,一起移动到,P,部位，这为肽链延伸的下一轮循环做好了准备。注意在移位反应中，肽酰,-tRNA,上的反密码子与密码子的相互作用已不再是决定氨基酸特异性的因素，但是它对于维持移位反应的准确性以保持正确的可读框至关重要。,移位反应需要,EF-G,的帮助，,EF-G,也是一种小,G,蛋白，其大小、形状以及电荷分布与和氨酰,-tRNA,结合的,EF-Tu,相似。,EF-GGTP,在,A,部位附近与核糖体结合，推动移位反应的进行。,EF-G-GTP,的结合可能将带有新生肽链的,tRNA,从,A,部位“推”到,P,部位，与此同时，空载的,tRNA,则从,P,部位转移到,E,部位。既然,tRNA,与,mRNA,通过密码子,/,反密码子的碱基配对结合在一起，,mRNA,也就随之发生移位。,在移位过程中，,GTP,并不水解，只是在移位完成以后，核糖体再次充当,EF-G,的,GAP,，导致,EF-G,水解与其结合的,GTP,成为,GDP,和,Pi,。一旦,GTP,被水解，,EF-G,立刻与核糖体解离。,EF-G,的解离是下一轮肽链的延伸反应所必需的，这是因为,EF-G,和,EF-Tu,与核糖体的结合位点部分重叠。在,EF-G-GDP,从核糖体上释放出来以后，其分子本身的一个结构域似乎作为自己的,GEF,以再生出,EF-G-GTP,。,翻译过程中的分子模拟,EF-Tu,和,EF-G,各自与核糖体结合的相互排斥,多肽链合成的终止与释放,随着肽链的不断延伸，位于,mRNA,上的终止密码子最终进入,A,部位，由于没有相应的氨酰,-tRNA,的结合，,RF1,或,RF2,便识别并结合上去，,RF3,又是一种小分子,G,蛋白，它与,GTP,形成的复合物,RF3GTP,促进,RF1,和,RF2,的作用。,一旦释放因子结合到,A,部位，核糖体上的肽酰转移酶的活性就会发生改变，它催化肽酰基转移给水分子，导致肽酰,-tRNA,的水解，肽链因此被释放出来。随后空载的,tRNA,离开核糖体，释放因子因为,RF3,的,GTP,酶活性将结合的,GTP,水解而得以释放。,最后，在,RRF,的帮助下，核糖体与,mRNA,解离，解离的核糖体进入下一轮翻译。,细菌多肽链合成的终止与释放,损伤,mRNA,的抢救合成,细菌,mRNA,一般很快水解，其半寿期较短，因此，,mRNA,有很大的可能性丢掉了它的,3-,端。如果这种情况真的发生了，后果很可能非常严重。不妨设想，假定一个,mRNA,分子因此丢失了它的终止密码子（基因突变也可以导致一个,mRNA,丧失终止密码子），那么将没有终止信号促进核糖体的解离。任何与这种有缺陷的,mRNA,结合的核糖体当翻译到断裂的末端，将裹足不前，难以解离。,E. coli,和其它细菌已发展了一套专门的机制处理这些无终止密码子的有缺陷的,mRNA,，这种机制为反式翻译。反式翻译不同于一般的顺式翻译，它将两个,mRNA,翻译成一条融合的肽链，其中有一个,mRNA,分子无终止密码子，另一个,mRNA,分子是,tmRNA,。,tmRNA(10Sa RNA),的结构,使用,tmRNA,的反式翻译,真核生物的细胞质翻译系统与细菌翻译系统的差别,核糖体的沉降系数为,80S,，比原核系统大；,mRNA,模板的结构差别很大，通常是单顺反子，有帽子和尾巴，但没有,SD,序列；,转录和翻译在时空上分离，分别发生在细胞核和细胞质，两者不存在偶联关系；,起始,tRNA,不进行甲酰化，也不能进行甲酰化；,只能使用,AUG,为起始密码子，而且识别起始密码子的机制也完全不同；,起始阶段不仅消耗,GTP,，还消耗,ATP,；,起始因子的种类和结构更为复杂；,肽链延伸的速度低于细菌，大概是每秒钟参入,2,个氨基酸；,只有,2,种释放因子；,对抑制剂的敏感性不同。,真核生物的细胞质翻译系统翻译的详细机制,氨基酸的活化,此阶段的反应与细菌翻译系统没有什么差别，所不同的是起始氨酰,-tRNA,并不进行甲酰化。,起始,与细菌差别较大,延伸,与细菌非常相似,eEF-1,代替,EF-Tu,和,EF-Ts,eEF-2,代替,EF-G,终止与释放,与细菌相似，但没有,RRF,真核生物的翻译的起始,mRNA,的准备和检查,Met-tRNA,i,Met,与核糖体,40S,小亚基的结合,43S,预起始复合物与,mRNA,复合物结合通过扫描发现起始密码子,60S,亚基的结合与起始因子的释放,mRNA,的准备和检查,由于真核系统的,mRNA,要经历复杂的后加工，所以翻译系统首先需要对,mRNA,进行检查，以确保只有加工完好的,mRNA,才能被用作模板。参与这一步反应的起始因子为,eIF4,系列，其中,eIF4E,为帽子结合蛋白，专门与,mRNA,的,5,端的帽子结合，,eIF4G,是一种接头分子，既能与,eIF4E,结合，又能与结合在,3,端尾巴上的,PABP,结合，还能结合,eIF3,，使,mRNA,的,5,和,3,端在空间上相互靠近成环。,mRNA,的环化能很好地解释,poly A,尾巴为什么能提高翻译的效率：一旦核糖体完成翻译通过,polyA,成环的,mRNA,，新释放的核糖体亚基所处的位置恰到好处，非常适合在同一个,mRNA,分子上重新启动翻译。在哺乳动物中，,PABP,结合到一种可以与,eIF4A,结合的,mRNA,结合蛋白,PAIP-1,上，加强,mRNA,的,5,端和,3,端相互作用，有助于核糖体识别并结合到,mRNA,的,5,端。一些翻译调控因子可以直接结合到,mRNA,的,3-UTR,，与其它翻译起始因子或者,40S,核糖体亚基相互作用，干扰,mRNA 5-,端和,3,端的相互作用，阻止或者减缓,mRNA,的翻译。,真核生物,mRNA,成环模型,“,扫描模型,”,40S,小亚基首先识别帽子结构，然后沿着,mRNA“,迁移”，这个过程中核糖体可以解开稳定性小于,126 kJ,的二级结构，但是稳定性更高的发夹结构则可以阻止核糖体的迁移。当核糖体迁移到起始密码子,AUG,的地方就停止迁移，通常以遇到的第一个,AUG,为起始密码子，但是,AUG,本身并不足以阻止迁移，,AUG,必须在一个适当的环境中才能被有效识别，其中最重要的是,-4,位和,+1,位的碱基，在序列,NNNPuNN,AUG,G,中的起始密码子可以被有效识别，在,AUG,之前第,3,位的嘌呤，以及紧跟着,AUG,的,G,，都可以影响翻译效率达,10,倍以上。如果引导序列比较长，在第一个,40S,亚基离开起始位点之前，另一个,40S,亚基可以识别,mRNA,的,5-,端，从而在引导序列到起始密码子之间结合多个核糖体亚基。,真核翻译系统发现起始密码子的扫描机制,Met-tRNA,i,Met,与核糖体,40S,小亚基的结合,真核生物,mRNA,的质量控制,细胞内的,mRNA,并不总是正常的，基因突变、转录错误或后加工异常等因素会导致一个,mRNA,分子在原来的,ORF,内提前出现终止密码子（,PTC,）或者没有终止密码子，这些异常的,mRNA,翻译出来的蛋白质可能无功能，甚至有害于细胞。为了及时清除异常,mRNA,可能产生的危害，真核细胞已经进化和发展出两套高度保守的,mRNA,质量控制，来处理这些异常的,mRNA,：,无义介导的,mRNA,降解机制（,NMD,）,专门处理含有,PTC,的,mRNA,；,无终止,mRNA,降解（,NSD,）,专门处理无终止密码子的,mRNA,。,真核细胞无终止,mRNA,的降解,古菌的翻译系统,古菌的翻译与真核生物也十分相似。这表现在以下几个方面：（,1,）核糖体大小与细菌一样，但构成核糖体的,rRNA,和蛋白质与真核生物的亲缘关系更密切。（,2,）参与翻译各个阶段的辅助蛋白质因子的数目以及结构的同源性接近真核生物，但各种因子的组成倾向于由单个亚基组成，而不像真核生物由多个亚基组成。在翻译终止阶段，细菌需要,RRF,，但古菌和真核生物都不需要,RRF,。（,3,）第一个参入的氨基酸和真核生物一样，都是甲硫氨酸，而不是细菌的甲酰甲硫氨酸。（,4,）对抑制剂，特别是对抗生素的敏感性相似。,然而，古菌的翻译系统与细菌也有某些特征很相似。例如：没有,5.8S rRNA,，,mRNA,无帽子结构，多为多顺反子，有,SD,序列，翻译与转录是偶联的。,翻译的抑制剂,细菌翻译系统的抑制剂：大多数是人们熟悉的抗生素类药物。例如链霉素、氯霉素、林可霉素、稀疏霉素、黄色霉素、红霉素和四环素等,真核翻译系统的抑制剂：只抑制真核翻译系统，不抑制细菌翻译系统，例如白喉毒素、蓖麻毒素、放线菌酮、茴香霉素和,-,帚曲霉素。其中，白喉毒素催化,eEF-2,的,ADP-,核糖基化修饰，从而导致移位反应不能发生，而蓖麻毒素遇到,80S,核糖体，可切下,28S rRNA,上的一个腺嘌呤，导致核糖体失活，放线菌酮只抑制真核生物核糖体大亚基的转肽酶活性。,古菌对绝大多数抑制剂的敏感性与真核生物相似，如白喉毒素,既抑制原核又抑制真核翻译系统的抑制剂：嘌呤霉素，它的分子结构与酪氨酰,-tRNA,非常相似,嘌呤霉素的化学结构,Thank You,世界触手可及,携手共进，齐创精品工程,