蛋白质生物合成

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蛋白质合成的直接模板

翻译模板

protein biosynthesis

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(见遗传密码)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。所以,RNA是蛋白质合成的直接模板

不同mRNA序列的分子大小和碱基排列顺序各不相同,但都具有5ˊ-端非翻译区、开放阅读框架区、和3ˊ-端非翻译区;真核生物的mRNA的5ˊ-端还有帽子结构、3ˊ-端有长度不一的多聚腺苷酸(ployA)尾。帽子结构能与帽子结合,在翻译时参与mRNA在核糖体上的定位结合,启动蛋白质生物的合成;帽子结构和ployA尾的作用还有稳定RNA;开放阅读框架区与编码蛋白质的基因序列相对应。  

遗传密码表

在mRNA的开放式阅读框架区,以每3个相邻的核苷酸为一组,代表一种氨基酸或其他信息,这种三联体形势称为密码子(codon)。如图,通常的开放式阅读框架区包含500个以上的密码子。。 

遗传密码的特点:

一方向性:密码子及组成密码子的各碱基在mRNA序列中的排列具有方向性(direction),翻译时的阅读方向只能是5ˊ→3ˊ。

二连续性:mRNA序列上的各个密码子及密码子的各碱基是连续排列的,密码子及密码子的各个碱基之间没有间隔,每个碱基只读一次,不重叠阅读。

三简并性:一种氨基酸可具有两个或两个以上的密码子为其编码。遗传密码表中显示,每个氨基酸都有2,3,4或6个密码子为其编码(除甲硫氨酸只有一个外),但每种密码子只对应一个氨基酸,或对应终止信息。

四通用性:生物界的所有生物,几乎都通用这一套密码子表

五摆动性:tRNA的最后一位,和mRNA的对应不完全,导致了简并性  

蛋白质的合成场所

核糖体就象一个小的可移动的工厂,沿着mRNA这一模板,不断向前迅速合成链。氨基酰tRNA以一种极大的速率进入核糖体,将氨基酸转到肽链上,有从另外的位置被排出核糖体,延伸因子也不断地和核糖体结合和解离。核糖体和附加因子一道为蛋白质合成的每一步骤提供了活性区域。  

蛋白质生物的合成和调控

蛋白质生物合成的调控

生物体内蛋白质合成的速度,主要在转录水平上,其次在翻译过程中进行调节控制。它受性别、激素细胞周期生长发育、健康状况和生存环境等多种因素及参与蛋白质合成的众多的生化物质变化的影响。由于原核生物的翻译与转录通常是偶联在一起的,且其mRNA的寿命短,因而蛋白质合成的速度主要由转录的速度决定。弱化作用是一个通过翻译产物的过量与不足首先影响转录,从而调节翻译速度的一种方式。mRNA的结构和性质也能调节蛋白质合成的速度。

真核生物转录与翻译不是偶联的,通常蛋白质合成的速度比原核生物慢。真核生物除了主要通过转录和转录后加工及mRNA的结构和性质(如帽子结构和多聚A尾巴等)(见信使核糖核酸)进行调控外,通过对珠蛋白生物合成研究表明,真核起始因子eIF-2是翻译速度的限制因子,因此影响eIF-2的因素能调节翻译的速度。用哺乳动物网织红细胞的无细胞制剂进行离体研究指出,当缺乏血红素时,因为无法形成血红蛋白,没有必要合成蛋白质。实验证明血红素的调控是通过一种称为血红素调控阻遏物(HCR)实现的。HCR有活泼和不活泼的两种状

血红素通过影响eIF-2对蛋白质进行调控。当血红素存在时,抑制了

胞蛋白质合成,而且还能促进通常不合成血红蛋白的细胞合成蛋白质,如促进肝癌细胞、海拉细胞和腹水瘤细胞无细胞制剂的蛋白质合成。  

蛋白质生物合成的抑制剂

蛋白质生物合成的抑制剂 许多蛋白质生物合成抑制剂具有高度专一性,这对于研究合成机制很重要。许多临床有效的抗生素是通过特异抑制原核生物的蛋白质合成而发挥作用的,它们抑制细菌生长而不损害人体细胞。利用两类生物蛋白质合成的差异,可以找出治疗细菌感染引起的疾病的药物。表中列出一些较为重要的蛋白质生物合成抑制剂及其作用部位和专一性。

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