蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解

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1、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

2、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:tRNAfMet和tRNAiMet校正tRNAtmRNA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

3、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A73U35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+PPitRNA+AMP-AA-->AA-tRNA+AMP分类第一类aaRS第二类IIaaRS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

4、一是单体酶，含有一个平行β-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tRNA3′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

5、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β折叠、3段相邻的α-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tRN

6、A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

7、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

8、、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