蛋白质合成

分子生物学之蛋白质合成知识总结，包括基因表达、蛋白质的生物合成、遗传密码的性质、AA-tRNA合成酶、氨基酸的活化等内容。

分子生物学（三）

• 蛋白质合成
  • 名词解释
    • 三联体
      • mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为一个三联体密码子
    • Coden密码子
      • mRNA（或DNA）上的三联体核苷酸残基序列，该序列编码着一个特定的氨基酸，tRNA的反密码子与mRNA的密码子互补
    • initiation coden起始密码子
      • 指定蛋白质合成起始位点的密码子
        • 真核常见
          • AUG
        • 原核常见
          • UUG、GUG
    • termination coden终止密码子
      • 任何tRNA都不能正常识别的，但可被特殊的蛋白结合并引起新合成肽链从翻译机器上释放的密码子
        • UAG、UAA、UGA
    • open reading frame，ORF开放阅读框
      • 结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子
    • ribosone核糖体
      • 一个能沿着mRNA模版移动的工厂，执行蛋白质合成的功能
  • 基因表达
    • 包括转录和翻译两个部分
  • 蛋白质的生物合成
    • 场所
      • 核糖体
    • 模版
      • mRNA
    • tRNA（转移RNA）是模版与氨基酸之间的接合体
    • 需能反应
  • 50-60年代破译遗传密码三项重要成果
    • 证实细胞中蛋白质合成场所是核糖体
    • 只有用三联体密码子的形式才能把包含在AUGC中的遗传信息准确无误地翻译成不同氨基酸组成的蛋白质序列，实现遗传信息表达
    • 氨基酸的“活化”与核糖体结合技术
  • 遗传密码的性质
    • 密码子的兼并性
      • 一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象为简并
      • 对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子
    • 普遍性和特殊性
      • 遗传物质适用于体内外、病毒🦠、细菌、动植物
      • 支原体、线粒体存在意外
    • 无间隔和标点
    • 遗传密码摇摆性
      • 摇摆假说
  • tRNA
    • 功能
      • 为将每个三联体密码提供接合体
      • 为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供载体
    • 所有tRNA都能与核糖体的P位点和A位点结合，此时，tRNA分子三叶草型顶端凸起部位通过密码子：反密码子的配对与mRNA结合，3’末端恰好将所转运的氨基酸配送到正在延伸到的多肽上
    • 代表相同氨基酸的tRNA是同工tRNA
    • 三叶草型二级结构
      • 受体臂
      • TψC臂
      • 反密码子臂
      • D臂
        • 氨酰tRNA合成酶的识别位点
      • 可变臂
    • L型三级结构
    • 种类
      • 起始tRNA和延伸tRNA
      • 同工tRNA
      • 校正tRNA
        • 校正tRNA分为无义突变和错义突变校正
  • AA-tRNA合成酶
    • 一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶
    • 两部反应
      • 氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物
      • 氨酰基转移到tRNA3’末端腺苷残基上
  • 核糖体
    • 由几十种蛋白质和几种核糖体RNA（rRNA）组成的亚细胞颗粒
    • 由大小亚基组成（rpL/rpS）
    • rRNA
      • 5S rRNA
        • 含有两个保守结构域
          • 一个和核糖体大亚基相互作用结合
          • 另一个和tRNA结合识别
      • 16S rRNA
        • 小亚基组成部分
        • 3’端保守序列与mRNA5’端翻译起始区富含嘌呤的序列互补
        • 在16S rRNA靠近3’端还有一段与23S rRNA互补的序列，在30S和50S亚基的结合中起作用
        • 16S rDNA和生命树
          • 对生物进行分类
      • 23S rRNA
        • 可能与tRNA甲基结合有关
        • 在23S rRNA靠近5’端有一段12个核苷酸的序列与5S rRNA上的核苷酸互补
      • 5.8S rRNA
        • 真核
      • 18S rRNA
        • 真核
      • 28S rRNA
    • 3个tRNA结合位点
      • A位点
        • 新到来的氨酰-tRNA结合位点
      • P位点
        • 肽酰-tRNA结合位点
      • E位点
        • 延伸过程中多肽链转移到氨酰-tRNA上释放tRNA的位点
    • 功能
      • 小亚基
        • 有mRNA结合位点，负责对序列特异识别的过程，如起始位点的识别和密码子与反密码子的相互作用
      • 大亚基
        • 负责氨基酸及tRNA携带的功能，如肽键形成
  • 氨基酸的活化
    • 氨基酸活化后与特异的tRNA结合，带到mRNA上
    • 氨基酰tRNA合成酶催化特定氨基酸与特异tRNA结合，生成各种氨酰tRNA
  • 蛋白质合成主要步骤
    • 翻译起始
      • 核糖体与mRNA结合并与氨酰tRNA生成起始复合物
        • 原核
        • 真核
    • 肽链延伸
      • 核糖体沿mRNA5’端向3’端移动，导致从N端向C端的多肽链合成
      • 基本要求
        • 有完整的起始复合物
        • 有氨基酰-tRNA
        • 有延伸因子EF-Tu，EF-Ts和EF-G
        • 有GTP
      • 过程
    • 肽链终止和释放
      • 核糖体从mRNA上解离，准备新一轮合成
      • 终止密码子进入核糖体A位点，在释放因子RF1-3作用下
        • 水解末端肽基tRNA
        • 释放新生肽和tRNA
        • 使70S核糖体解离成30S和50S两个亚基
  • 相关因子
    • 起始因子
    • 延伸因子
    • 释放因子
      • I类
        • 识别终止密码子，催化新合成的多肽链从P位点的tRNA上水解释放出来
      • II类
        • 在多肽链释放后刺激I类释放因子从核糖体中解离
  • 蛋白质合成后修饰
    • N端第一个甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸都会在多肽链合成完毕前被切除
    • 切除信号肽
    • 二硫键形成
    • 特定氨基酸修饰
      • 羧基化
      • 磷酸化
      • 甲基化
      • 糖基化
    • 切除新生肽链中的非功能区段
    • 蛋白质的折叠
  • 蛋白质的运输和降解
    • 转运类型
      • 共翻译转运
        • 信号肽合成完引导转运到内质网上加工，引导新生多肽链往内质网运输
      • 翻译后转运
        • 蛋白质在游离核糖体上合成，合成完毕从核糖体上释放后才转运
        • 先导肽（前导肽）
          • 将蛋白质定位在基质中
    • 蛋白质降解
      • 子主题