第六章蛋白质生物合成

第六章蛋白质生物合成
（2）AARS可分为两类： 反应机制的差别：
Ⅰ类酶 先将氨酰基转移到 tRNA 3’ 端A的 2’-OH 然后通过转酯反应转移到 3’-OH上。
Ⅱ类酶 直接将氨酰基转移至 3’-OH 上。
第六章蛋白质生物合成
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•（3）AARS 识别tRNA的活性区域；
§AARS 上有四种活性区域： ▪ 催化区域： ATP和氨基酸结合位点 ▪ tRNA接受臂螺旋结合区域 ▪ tRNA反密码子结合区域 ▪ 聚合区域（II类没有聚合）
的突变而改变了其荷载氨基酸的变化。
第六章蛋白质生物合成
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3）抑制突变的特点：
1）不是所有终止密码子的抑制基因都产生有功能 的蛋白质，起到抑制或校正的作用，关键是要 看氨基酸取代的情况。
2） 校正的作用不可能是完全的，抑制基因的效率 很低，通常为1~5%。
第六章蛋白质生物合成
§ 第一节 遗传密码 § 第二节 tRNA的功能 § 第三节 mRNA的特点 § 第四节 核糖体的结构 § 第五节 原核生物的翻译过程 § 第六节 真核生物的蛋白质翻译过程 § 第七节 蛋白质生物合成初始产物的后加工
• （2） “ L”形三级结构
•
三叶草型的二级结构可折叠成倒L型的三维结构。
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•--- TΨC 和 D环 • 位于“L”两臂的交界处， • 利于“L”结构的稳定
•---“L”结构中碱基堆积力大 • 使其拓扑结构趋于稳定 • 反密码子： • 位于“L”结构末端 • 堆积力小 • 自由度大 • 使碱基配对摇摆
无义抑制 错义抑制
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1）无义抑制（nonsense suppressor）
§ 无义抑制或无义校正：通过抑制tRNA识别无义突 变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链继 续延伸，而不中途停止。
§ 无义抑制通过三个不同的途径进行： § （1）tRNA反义密码子的突变； § （2）tRNA其它结构的改变； § （3）tRNA反密码子化学修饰。
•移码突变: mRNA上的编码顺序中插入(或缺失)一个 (或更多)碱基，引起密码子翻译读框改变。
•无义突变: 指正常密码子改变为终止密码子，引起翻 译过程提早终止。蛋白质产物是截短的，一般没有功能。
•Tyr UAC和UAU UAG。
•错义突变：正常密码子变为另一种氨基酸的密码子。
新的氨基酸取代了蛋白质中某位点上原来的残基可能使蛋白质
奥乔亚（1905-1993）
Severo Ochoa
西班牙裔美籍生物化学
家
第六章蛋白质生物合成
• 1966年: 阐明遗传密码
•柯拉那（美国） Har Gobind Khorana,1922~
•霍利（美国） Robert Holley, 1922-1993
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遗传密码表
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▪ 密码子(codon) ：mRNA中每个相邻的三个 核苷酸的三联体。 为什么是三联体密码子？
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•遗传密码的破译
乔治·伽莫夫(1904～
1968 )
（George Gamor）
乌克兰裔美国核物理学
家
马歇尔.尼伦贝格
（1927－）
Marshall
Nirenberg
德裔美国生物化学家
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• 1.1 tRNA的空间结构
•
1964 Holly. R. 鉴定出 tRNAphe 的二级结构为三叶草
•
形（77个NT）
• （1） 三叶草的二r arm）
•
• tRNA 的5’与3’-末端7bp碱基配对形成
•
• 3’ 端永远为不配对的XCCA序列
• ★ 大小：40kDa~100kDa之间，有单聚体、二聚体 和四聚体。
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•（1）AARS 识别tRNA的反应：
•★ 需要三种底物 AA tRNA ATP
•★ 因此有三个位点
•
aa binding site
•
tRNA binding site
• ATP site
•★ 反应： •活化：氨基酸+ATP+E→氨基酰-ATP-E+PPi •转移：氨基酰-ATP-E +tRNA→aa-tRNA+AMP+E
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第二节 tRNA的功能
1 tRNA的结构 2 tRNA的功能 3 tRNA对氨基酸的识别 4 tRNA的种类
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2 tRNA的功能
1)解读mRNA的遗传信息 2)运输的工具，运载氨基酸
•tRNA有两个关键部位： • ● 3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。 • ●与mRNA结合部位—反密码子部位
•tRNA反密码 子第一个碱基
•mRNA密码子第三个碱基
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§ 第一节 遗传密码 § 第二节 tRNA的功能 § 第三节 mRNA的特点 § 第四节 核糖体的结构 § 第五节 原核生物的翻译过程 § 第六节 真核生物的蛋白质翻译过程 § 第七节 蛋白质生物合成初始产物的后加工
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§ 简并密码子使用的频率并不相等。
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（4）密码的通用性：
§ 密码表是生物界通用的。 § 具有四大生物系统（病毒、细菌、动植物）的通
用性和保守性（Mt除外）。
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始起
•
•Arg
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（5）反密码子的摆动性
§ 反密码子：与mRNA相应的三联体密码子碱基互 补。 ▪ 摆动性：mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反 密码严格配对，而密码子第三位碱基与反密码子 第一位碱基不严格遵守配对规则。
起始tRNA: Prok： tRNAfmet， fMet-tRNAfmet
Euk： tRNAimet ，Met-tRNAimet
延伸tRNA： tRNAmmet，m可省略
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4.2 同工tRNA（isoaccepting tRNAs）
▪ 携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA；
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（2）密码无标点符号： § 两个密码子之间没有任何核苷酸隔开。
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（3）简并性： § 几组密码子代表一种氨基酸的现象。 § 同义密码子。
§ 密码子的简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动 现象形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱基 决定。
§ 除AUG(Met)和UGG(Try) 外，每个氨基酸都有一 个以上的密码子；
失去功能。
•Gly GGG
AGG Arg。
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4.3.2 抑制突变/校正突变 （suppressor mutation）： 编码tRNA的基因发生某种突变，以“代偿”或校正 mRNA上密码子的原有突变所产生的不良后果。
校正tRNA：这类tRNA称为抑制tRNA/校正tRNA 。 ▪ 包括：
•
茎区常为4bp，含有特殊的碱基D（双氢尿嘧啶）
•
功能：起连接作用
e、额外环
可变性大，从4 Nt到21 Nt不等，
功能：在tRNA三维结构中连接两个区域（D环
－反密码子 环和TψC-受体臂）。 第六章蛋白质生物合成
• f、 含丰富的稀有碱基
•D环
• aa接受臂
•TψC环
•反密码子环
•额外环
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•
• 最后的A的 3’ 或 2’-OH可以被氨酰化
•功能：负责携带氨基酸。
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•
b、TψC臂
•
特殊的碱基ψ（假尿嘧啶），5bp茎环的配对
•
功能：负责和核糖体上的rRNA 识别结合；
•
c、 反密码子臂
•
5bp茎环的配对， 反密码子
•
功能：负责对mRNA上的密码子的识别与配对。
•
d、D环
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•3’ •5’
•CCAOH
•5’
•C C G •I
•3’
•G G C
tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子 相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
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第二节 tRNA的功能
1 tRNA的结构 2 tRNA的功能 3 tRNA对氨基酸的识别 4 tRNA的种类
第六章蛋白质生物合成
•AUC
•AUG
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2） 错义抑制
抑制tRNA识别错义突变位点，通过插入原来的 氨基酸或其它的氨基酸而抑制错义突变，从而能 完全恢复或部分恢复蛋白质活性 。
• 两种方式可以形成抑制型tRNA：
• 1）tRNA反密码子发生突变， • 2）tRNA其他的结构变化或是氨酰tRNA合成酶
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第六章蛋白质生物合成
3.2 tRNA上与接受特定氨基酸有关的结构 ▪ 同工tRNA 由同一氨酰tRNA合成酶识别，应该有 共同特征， ▪ 但是发现合成酶对不同tRNA识别的结构基础不同
▪ tRNA分子上的关键位点很少，为1-5个碱基， ▪ 反密码子的突变通常很少影响AARS对其的识别。 ▪ 20种AARS对不同tRNA识别有各自的规律。
第六章蛋白质生物合成
2020/11/28
第六章蛋白质生物合成
§ 翻译：RNA参与蛋白质生物合成，将核苷酸序列 转变为氨基酸序列的过程。
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蛋白质合成的场所是：•核糖 体
蛋白质合成的模板是：mRNA 模板与氨基酸之间的接合体是：•tRNA 蛋白质合成的原料是：•20种氨基酸