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暨南大学生物化学讲义-第十三章 蛋白质的生物合成(翻译)(3)

暨南大学 /2011-11-25

合物转移和利用过程之一,甲酰基从N10甲酰四氢叶酸(THFA)转移到甲硫氨酸的a一氨基上,反应如下:

第二节              蛋白质的生物合成过程

 

    RNA的碱基序列是从5’一端自左至右书写至3’端,肽链的氨基酸序列从N-端自左至

右书写至C端。翻译过程从读码框架的5’-AUG……开始,按mRNA模板三联体的顺序

延长肽链,直至终止密码出现。终止密码前一位三联体,翻译出肽链C一端氨基酸。翻

译过程也可分起始、延长、终止阶段来描述。氨基酰-tRNA的合成,是伴随着起始、延

长阶段不断地进行和配合着的。此外,蛋白质合成后,还需要加工修饰。

                            一、翻译的起始

    翻译起始是把带有甲硫氨酸的起始tRNA连同mRNA结合到核蛋白体上,生成翻译

起始复合物(translational initiation complex)。此过程需多种起始因子参加。原核生物与真

核生物所需的起始因子不相同,氨基酸一tRNA、mRNA结合到核蛋白体上的步骤,大致

上是一样的。

   (-)起始复合物的生成

    这里以原核生物为例,暂不讨论较为复杂的各种起始因子如何起作用。起始复合物

生成可分四步描述(图13-4)。

    1.核蛋白体亚基的拆离   翻译过程是在核蛋白体上连续进行的,翻译延长中,核蛋白

体大、小亚基是连结成整体的。翻译终止的最后一步,实际上也就是下一轮起始的第一步,

核蛋白体大人。亚基必须先分开,以利于mRNA和fmet-tRNA先结合于小亚基上。

    2.mRNA在核蛋白体小亚基上就位    研究了多种原校生物mRNA的碱基序列,并加

以比较,发现在翻译起始密码子AUG的上游,相距约8~13个核苷酸处,往往有一段由4-6个核苷酸组成的富含嘌呤的序列。这一序列以…AGGA…为核心,因其发现者是Shine-Dalgarno而得名为 S-D序列。后来又发现,原核生物核蛋白体小亚基上的16S-rRNA近3’一末端处,有一段短序列…UCCU…是与S-D序列互补的。因此,mRNA上的S-D序

列又称为核蛋白体结合位点(ribosomal  binding  site,RBS)。紧接 AGGA的小段核苷酸,又可以被核蛋白体小亚基蛋白(rps-1)辨认结合。原核生物就是靠这种核酸-核酸,核酸一蛋白质之间的辨认结合而把mRNA连结到核蛋白体小亚基上的(图13-5)。真核生物mRNA结合核蛋白体小亚基,需要好几种起始因子(eIF)的协同。

    3.Fmet-tRNA的结合   这个过程和mRNA在核蛋白体小亚基就位同时发生,fmet一tRNA只能辨认和结合于mRNA的起始密码子AUG上。由于这一结合,推动了mRNA的前移,也保证了mRNA就位的准确性。

    4.核蛋白体大亚基结合   最后,在已有mRNA和fmet-tRNA的小亚基上,加入核蛋白体的大亚基,成为一个已准备好的翻译系统整体,即翻译起始复合物。这时,核蛋白

体的P位已被fmet-tRNA和mRNA上的AUG所占据,但A位是留空的,而且mRNA上仅次于AUG的第二个三联体已相应于A位上,所对应的氨基酰一tRNA即可加入A位而进入延长阶段。

    核蛋白体的P位,即肽位(peptidylsite),或称为给位(donor site),在延长成肽之后,风殊待仅生此,延长继续。再次成肽时,肽又从这一位置转给A位。在图上,P位往往

在核蛋白体的左半部。A位即氨基酸位(aminoacyl  site),或称受位,每次延长,氨基酰

tRNA就加入到 A位上,延长成肽中,此位因接受肽酸基链,故又名受位(acceptor side)

(图13-2)。

    (二)起始因子IF和eIF

    原核生物的翻译起始因子(IF)有三种,真核生物起始因子共发现有十种之多(表

13-4)。这些起始因子都是生成起始复合物时不可缺少的。

    原核生物起始因子有IF-I、IF-2和IF-3。翻译起始时,IF-3结合到核蛋白体3OS亚

基靠近SOS亚基的边界,使大、小亚基拆离。IF-I协助IF-3的结合和亚基拆离,使单独

的30S亚基易于与mRNA及起始tRNA结合。

   mRNA与核蛋白体小亚基的结合是靠前者的RBS序列及后者的16S-rRNA互补及rpsl与其识别序列的相互辨认的,已见前述。而fmet-tRNA结合mRNA及核蛋白体,则需起始因子IF-2。 IF-2先与GTP结合,再结合起始者tRNA并生成fmet-tNRA-IF2-GTP复合物。与这一复合物就位的同时,还可推动mRNA在3OS亚基上前移,使起始tRNA到达

P位。这是一个耗能过程,IF-l也促进这一结合的作用。   

mRNA和起始tRNA都结合了3OS亚基后,IF3先脱落。实验证明,连有IF-3的3OS

亚基,是不能结合50S亚基的。接着IF-2和IF-l才相继脱落,以70S核蛋白体为主体的翻译起始复合物即形成。

    真核生物的起始因子称为eIF,形成起始复合物的步骤与原核生物的大致相同,所需因子较多,比较如表13-4。

    (三)真核生物翻译起始的特点

    真核生物翻译起始过程比原核生物相对复杂。真核生物的核蛋白体是 SOS(4OS+

60S),原核生物为7OS核蛋白体。eIF比IF的种类多,真核生物的起始tRNA携带的甲硫氨酸不需甲酸化。mRNA分子结构上,真核生物mRNA未发现有RBS序列,但有5’-端帽子结构和3’一端聚腺苷酸(polyA)尾巴。帽子结构和mRNA在核蛋白体上就位有关。

已知在翻译起始过程需要帽子结合蛋白(cap-site binding protein,CBP)结合 mRNA上的帽子结构,并促使mRNA与4OS核蛋白体亚基的结合。现已知CBP有CBPI和CBP2两种,

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