蛋白质合成

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蛋白质合成是生物按照从脱氧核糖核酸 (DNA)转录得到的信使核糖核酸(mRNA)上的遗传信息合成蛋白质的过程。由于mRNA上的遗传信息是以密码形式存在的,只有合成为蛋白质才能表达出生物性状,因此将蛋白质生物合成比拟为转译或翻译。蛋白质生物合成包括氨基酸活化及其与专一转移核糖核酸(tRNA)的连接;链的合成(包括起始、延伸和终止)和新生肽链加工成为成熟的蛋白质 3大步骤。其中心环节是肽链的合成。蛋白质生物合成需核糖体、mRNA、tRNA、氨酰转移核糖核酸 (氨酰tRNA)合成酶、可溶性蛋白质因子等大约200多种生物大分子协同作用来完成。

蛋白质生物合成过程:

1.氨基酸的活化与搬运:氨基酸的活化以及活化氨基酸与tRNA的结合,均由氨基酰tRNA合成酶催化完成。反应完成后,特异的tRNA3’端CCA上的2’或3’位自由羟基与相应的活化氨基酸以酯键相连接,形成氨基酰tRNA。

2.活化氨基酸的缩合——核蛋白体循环:活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程,称为核蛋白体循环。核蛋白体循环过程可分为三个阶段:

⑴起动阶段:①30S起动复合物的形成。在IF促进下,30S小亚基与mRNA的起动部位,起动tRNA(tRNAfmet),和GTP结合,形成复合体。②70S起动前复合体的形成。IF3从30S起动复合体上脱落,50S大亚基与复合体结合,形成70S起动前复合体。③70S起动复合体的形成。GTP被水解,IF1和IF2从复合物上脱落。

⑵肽链延长阶段:①进位:与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位。此步骤需GTP,Mg2+,和EF参与。②成肽:在转肽酶的催化下,将给位上的tRNA所携带的甲酰氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上,与其α-氨基缩合形成肽键。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白上脱落。③移位:核蛋白体向mRNA的3'- 端滑动相当于一个密码的距离,同时使肽酰基tRNA从受体移到给位。此步骤需EF(EFG)、GTP和Mg2+参与。 此时,核蛋白体的受位留空,与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入,重复以上循环过程,使多肽链不断延长。

⑶肽链终止阶段:核蛋白体沿mRNA链滑动,不断使多肽链延长,直到终止信号进入受位。①识别:RF识别终止密码,进入核蛋白体的受位。②水解:RF使转肽酶变为水解酶,多肽链与tRNA之间的酯键被水解,多肽链释放。③解离:通过水解GTP,使核蛋白体与mRNA分离,tRNA、RF脱落,核蛋白体解离为大、小亚基。

真核生物翻译起始的特点:

1.真核起始甲硫氨酸不需甲酰化。

2.真核mRNA没有S-D序列,但5'端帽子结构与其在核蛋白体就位相关。帽结合蛋白(CBP)可与mRNA帽子结合,促进mRNA与小亚基结合。

3.肽链的延长 :延长阶段为不断循环进行的过程,也称核蛋白体循环。分为进位、成肽和转位三个步骤。

三、多肽链合成后的加工修饰:

1.一级结构的加工修饰:

⑴N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除:N端甲酰蛋氨酸是多肽链合成的起始氨基酸,必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。其过程是:① 去甲酰化;② 去蛋氨酰基。

⑵氨基酸的修饰:由专一性的酶催化进行修饰,包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。

二硫键的形成:由专一性的氧化酶催化,将-SH氧化为-S-S-。

⑷肽段的切除:由专一性的蛋白酶催化,将部分肽段切除。

2.高级结构的形成:

构象的形成:在分子内伴侣、辅助酶及分子伴侣的协助下,形成特定的空间构象。

⑵亚基的聚合。 ⑶辅基的连接。

3.靶向输送:蛋白质合成后,定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况下,被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构,才能到达特定的地点。因此,在这些蛋白质分子的氨基端,一般都带有一段疏水的肽段,称为信号肽。分泌型蛋白质的定向输送,就是靠信号肽与胞浆中的信号肽识别粒子(SRP)识别并特异结合,然后再通过SRP与膜上的对接蛋白(DP)识别并结合后,将所携带的蛋白质送出细胞

信号肽假说:信号肽位于新合成的分泌蛋白N端。对分泌蛋白的靶向运输起决定作用。①细胞内的信号肽识别颗粒(SRP)识别信号肽,使肽链合成暂时停止,SRP引导核蛋白体结合粗面内质网膜;②SRP识别、结合内质网膜上的对接蛋白,水解GTP使SRP分离,多肽链继续延长;③信号肽引导延长多肽进入内质网腔后,经信号肽酶切除。分泌蛋白在高尔基体包装成分泌颗粒出胞

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