生物化学第十章5

mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸序列， 可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。
(3)起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet )结合到小亚基
IF-2 GTP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
(4)核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成
GTP Pi IF-2 GDP
5' IF-3
程称为翻译后修饰(posttranslational modification)。 翻译后修饰包括多肽链折叠为天然的三维构象及对肽链一级 结构的修饰、空间结构的修饰等。翻译后修饰使得蛋白质组 成更加多样化，从而使蛋白质结构上呈现更大的复杂性。 蛋白质合成后被定向输送到其发挥作用的靶位点的过程称为 蛋白质的靶向输送(protein targeting)。
羟基化
甲基化
磷酸化
二硫键形成 脂性修饰
3.空间结构的修饰 （1）通过非共价键亚基聚合形成具有四级结构的蛋白 质 具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非
共价键聚合，形成寡聚体(oligomer)。
（2）辅基连接后形成完整的结合蛋白质 结合蛋白质合成后都需要结合相应辅基，才能成 为具有功能活性的天然蛋白质。
AUG
3' IF-1
起始复合物形成过程
Pi -GTP IF-2 GTP GDP
5' IF-3
AUG
3' IF-1
真核生物的翻译起始 1.核蛋白体大小亚基分离； 2.起始氨基酰-tRNA的结合； 3.mRNA在小亚基定位结合； 4.核蛋白体大亚基结合。
2.原核生物翻译延长
指在 mRNA 模板的指导下，氨基酸依次进入 核蛋白体并聚合成多肽链的过程。
的3′侧移动，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移
进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA则移入E位。
成肽→转位→下一轮进位
fMet fMet
Tu GTP
5'
AUG
3'
肽链合成延长(核蛋白体循环)过程
进 位
成肽 转 位
真核生物翻译延长
真核生物肽链合成的延长过程与原核生物基本
相似，但有不同的反应体系和延长因子。 另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载 的tRNA直接从P位脱落。
延长阶段 延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G
终止阶段 释放因子为RF-1、RF-2和RF-3
延长因子为eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2
释放因子为eRF
（三）肽链合成后加工过程
新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加
工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过
4.合成后蛋白质可被靶向输送至细胞特定部位 蛋白质在核蛋白体上合成后，必须分选出来，定
向输送到一个合适的部位才能行使各自的生物学功能。
蛋白质的靶向输送与翻译后修饰过程同步进行。
新生蛋白质的去向
真核生物 起始氨基酰-tRNA: Met-tRNAiMet
tRNAiMet 与 甲 硫 氨 酸 结 合 后 形 成 MettRNAiMet，可以在mRNA的起始密码子AUG处 就位，参与形成翻译起始复合物。起始密码子 只能辨认Met-tRNAiMet。 参与肽链延长的甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet
过程称为氨基酸的活化。
参与氨基酸的活化的酶：氨基酰-tRNA合成酶。 氨基酰-tRNA合成酶 氨基酸 + tRNA ATP 氨基酰- tRNA AMP＋PPi
特性 氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度
特异性。
tRNA
ATP
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酰-tRNA的表示方法
各种氨基酸和对应的tRNA结合后形成的氨基酰tRNA表示为： 氨基酸的三字母缩写-tRNA氨基酸的三字母缩写 例如： 丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla
精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg
甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAMet
tRNA
原核生物翻译起始
起始氨基酰-tRNA: fMet-tRNAfMet 具有起始功能的 tRNAfMet 与甲硫氨酸结合后，
甲硫氨酸很快被甲酰化为 N- 甲酰甲硫氨酸 (N-formyl
methionine, fMet) ， 于 是 形 成 N- 甲 酰 甲 硫 氨 酰 tRNA(fMet-tRNAfMet) ，可以在 mRNA 的起始密码子 AUG 处就位，参与形成翻译起始复合物。起始密码 子只能辨认fMet-tRNAfMet。
isomerase, PPI)
分子伴侣主要有： 热休克蛋白(heat shock protein, HSP)
伴侣蛋白(chaperonin)
蛋白质二硫键异构酶
多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定
分泌型蛋白质、膜蛋白质等的天然构象十分重
要，这一过程主要在细胞内质网进行。
二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大 区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二 硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的 天然构象。
1.多肽链折叠为天然构象的蛋白质
新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽 链N-端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可 能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二 级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。 一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠 的信息，即一级结构是空间构象的基础。
(1)进位 又称注册(registration)， 是指一个氨基酰-tRNA按照 mRNA模板的指令进入并结 合到核蛋白体A位的过程。
进位需要延长因子
EF-Tu与EF-Ts参与。
进位的反应过程：
GTP Tu Ts
Ts Tu GDP
5'
AUG
GTP
3'
(2)成肽 成肽是在转肽酶(peptidase)的催化下，核蛋白体P 位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨酰基或肽酰tRNA的肽酰基转移到A位并与A位上氨基酰-tRNA的 α-氨基结合形成肽键的过程。
3.原核生物翻译终止 指核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后，多
肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、
核蛋白体大、小亚基等分离的过程。 终止阶段需要释放因子RF-1、 RF-2和 RF-3参 与。
释放因子的功能
识别终止密码子 RF-1特异识别UAA、UAG； RF-2特异识别UAA、UGA。 诱导转肽酶转变为酯酶活性
体形成的聚合物称为多聚核蛋白体(polysome) 。 多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高
速度、高效率进行。
多聚核蛋白体
电镜下的多聚核蛋白体
真核生物翻译终止
真核生物翻译终止过程与原核生物相似，但只有
1个释放因子eRF，可识别所有终止密码子，完成原 核生物各类RF的功能。
原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别
肽-脯氨酰顺反异构酶 多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两 种异构体，空间构象有明显差别。
肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种
异构体之间的转换。
肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形
成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时， 可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。
2.蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰 （1）肽链末端的修饰 （2）个别氨基酸的共价修饰 糖基化
原核生物 mRNA 一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子 ） 转录后很少加工 转录、翻译和mRNA的降解可同时发生 核蛋白体 30S小亚基＋50S大亚基 ↔ 70S核蛋白体 起始阶段 起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet 核蛋白体小亚基先与mRNA结合,再与 fMet-tRNAfMet结合 mRNA中的S-D序列与16S rRNA 3-端的 一段序列结合 有3种IF参与起始复合物的形成 真核生物 一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子） 转录后进行首尾修饰及剪接 mRNA在核内合成，加工后进入胞液，再 作为模板指导翻译 40S小亚基＋60S大亚基 ↔ 80S核蛋白体 起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet 核蛋白体小亚基先与Met-tRNAiMet结合， 再与mRNA结合 mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合 物结合 有至少10种eIF参与起始复合物的形成
肽链延长在核蛋白体上连续循环式进行，又 称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，包括以 下三步： (1)进位(positioning)/注册(registration) (2)成肽(peptide bond formation)
(3)转位(translocation)
每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。
原核生物翻译起始
参与肽链延长的甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet tRNAMet 和甲硫氨酸结合后生成 Met-tRNAMet ， 必要时进入核蛋白体，为延长中的肽链添加甲硫氨 酸。
Байду номын сангаас
fMet-tRNAfMet 的生成是一碳化合物转移和利用 的过程之一，反应由转甲酰基酶催化，甲酰基从N10甲酰四氢叶酸转移到甲硫氨酸的α-氨基上。
终止(termination )
1.翻译起始
指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结
合而形成翻译起始复合物的过程。 原核生物翻译起始：
核蛋白体大小亚基分离；
mRNA在小亚基定位结合；
起始氨基酰-tRNA的结合； 核蛋白体大亚基结合。
(1) 核蛋白体大小亚基分离
IF-3
催化新生肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键 水解，使肽链从核蛋白体上释放。
RF-3可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性， 能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。
原核肽链合成 终止过程