分子生物学第四章蛋白质的合成体系

原核生物一个mRNA带有功能相关的几种蛋白质的编码信息，称多顺反子（几个基因的复本）；真核生物一个mRNA一般只带一种蛋白质的编码信息，称单顺反子。mRNA的生成要经加工，尤其是真核生物细胞，这就造成mRNA的序列和DNA序列间没有完整的一对一的关系。遗传密码（genetic code）是规定mRNA的核苷酸序列翻译成多肽链氨基酸序列的一套法则，也就是mRNA的核苷酸序列和多肽链氨基酸序列的共线性关系。干货满满，赶快收藏学起来吧！

蛋白质的合成体系

• mRNA和遗传密码
  • mRNA
    • 作用：蛋白质合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板，是遗传信息的载体
    • 真核与原核的比较
      • 合成部位：真核在核质合成，原核在细胞的同一室合成
      • 前体及加工：hnRNA，精细复杂的加工过程；不需要加工，转录翻译偶联
      • 稳定性：半衰期24h以上；半衰期约2min
      • 结构：单顺反子mRNA，有5'Cap和3'polyA；多顺反子，无Cap和polyA
    • mRNA结构
      • 原核
        • 核糖体结合位点（RBS，SD序列）：位于起始密码子AUG上游约7-12个核苷酸处的一段富含嘌呤的保守序列，作用是与16SrRNA3'端反向互补而使mRNA与核糖体结合。
      • 真核
        • 5'Cap：使mRNA能与核糖体小亚基结合并被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。
        • Kozak序列，扫描序列：真核mRNA起始密码子处的保守序列，能增加翻译起始的效率，表达载体构建时常加入AUG之前。
  • 遗传密码
    • 概念
      • 遗传密码：DNA（或mRNA）中的核苷酸序列与蛋白质氨基酸序列之间的对应关系。
      • 密码子：mRNA上相邻的三个核苷酸编码蛋白质上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。
    • 性质
      • 无标点符号且相邻密码子不重复
      • 简并性
        • 简并性：由一种以上的密码子编码同一种氨基酸的现象。
        • 同义密码子：编码同一种氨基酸的密码子。
        • 所有同义密码子组成一个密码家族，可以减少有害突变
      • 摆动性：密码子的专一性由第一个和第二个碱基所决定，tRNA上的反密码子和mRNA上的密码子配对时，第一、二位碱基是严格的，第三位可以有一定变动。
      • 通用性和变异性：除个别细胞外，所有生物的遗传密码是通用的。
      • 64组密码子中，AUG既是Met的密码，又是起始密码子；有三组不编码任何蛋白质，是多肽链合成的终止信号：UGA,UAG,UAA
    • 阅读框架
      • 概念：指mRNA从起始密码子到终止密码子之间的一段可翻译的核苷酸序列，对应的是一段氨基酸序列。
      • 正确识别起始密码子AUG，可以保证阅读框架的正确选择，从而使蛋白质的合成顺利进行。
      • 开放阅读框架，ORF
• tRNA
  • 作用
    • 在mRNA与Aa之间起着接头作用
      • 氨基酸接受位点
        • 3'-CCA-OH
      • 识别氨酰-tRNA合成酶的位点
        • 受体臂，鉴别者碱基
        • 反密码环
      • 核糖体识别位点
        • TC环
      • 反密码子位点
    • 通过与Aa生成Aa-tRNA的方式实现对Aa的转运功能
  • 结构
    • 空间结构
      • 二级结构：三叶草型
      • 三级结构：倒置的L型
    • 第二遗传密码：tRNA分子上使Aa-tRNA合成酶能特异性识别tRNA的一组决定结构被称为第二遗传密码。
  • tRNA对Aa和mRNA的选择
    • 对Aa：通过Aa-tRNA的专一性来实现
    • 对mRNA：通过密码子与反密码子之间的配对实现
  • 种类
    • 起始tRNAi与延伸tRNA
    • 同工tRNA
      • 概念：携带相同氨基酸的不同tRNA分子
      • 具有不同的反密码子可以识别简并密码，其空间结构上的共同点是可以被同一Aa-tRNA合成酶所识别，从而携带同一种Aa到不同的简并密码子。
      • 密码子的简并性由密码子的摆动性和同工tRNA共同实现。
• 核糖体
  • 概念
    • 是由rRNA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，是蛋白质的合成场所。
  • 功能
    • rRNA上的功能位点
      • 5SrRNA：与tRNA的识别和结合位点，TC环
      • 16SrRNA：3'端保守序列，与mRNA的SD序列结合
      • 23SrRNA：肽酰转移酶位点
    • 核糖体中蛋白质功能
      • 协助核糖体RNA分子正确折叠，形成更有效的催化构象
      • 保护rRNA分子免受核酸酶的攻击
      • 提高翻译的准确性和效率
    • 核糖体功能位点
      • mRNA结合位点
      • Aa-tRNA结合位点--A位
      • 肽基-tRNA结合位点--P位
      • tRNA排出位点--E位（真核没有）
      • 肽酰转移酶部位（原核位于23SrRNA，真核位于28SrRNA）
  • 关于核糖体功能
    • 胞浆中，核糖体解聚为亚基，翻译开始才组装起来
    • 核糖体与tRNA非专一性结合
    • 多核糖体：一个mRNA分子与一定数目的核糖体结合在一起
    • 翻译起始需要游离亚基，稳定的核糖体颗粒不参与翻译
• 辅助因子
  • 起始阶段
    • 原核起始因子，IF
    • 真核起始因子，eIF
  • 延伸阶段
    • 原核延伸因子，EF
    • 真核延伸因子，eEF
  • 终止阶段
    • 原核释放因子，RF
    • 真核释放因子，eRF