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真核生物中的蛋白质合成酶和过程(蛋白质的合成过程)

发布时间:2022-01-14 10:02:57 阅读:15382次 来源:百度学术

  蛋白质合成涉及在蛋白质合成过程中将信使 RNA (mRNA) 分子的序列翻译成氨基酸序列。它是细胞质或内质网中的核糖体在 DNA 转录为 RNA 的过程之后合成蛋白质的过程。

真核生物中的蛋白质合成酶和过程(蛋白质的合成过程)

  核糖体

  核糖体通常作为由蛋白质和 rRNA 组成的独立亚基存在。

  真核核糖体比原核核糖体(70S)更大(80S)且更复杂。

  当亚基在 5' 端附近与 mRNA 结合时,它们会聚集在一起形成核糖体。

  与 mRNA 结合后,核糖体从 5' 到 3' 方向读取核苷酸序列,从 N 端(氨基端)到 C 端(羧基端)方向的氨基酸合成相应的蛋白质。

  核糖体位于胞质溶胶中,可以自由漂浮或与内质网结合。

  它们用于合成蛋白质。

核糖体

  蛋白质合成的核糖体位点

  示意图显示的每个原核核糖体具有三个 tRNA 结合位点。

  氨酰-tRNA 结合位点(或A 位点)是在延伸过程中,进入的氨酰-tRNA 结合的位置。

  肽基-tRNA 结合位点(或 P 位点)是与正在生长的多肽链相连的 tRNA 结合的位置。

  出口位点(或 E 位点)是 tRNA 在翻译过程中和从核糖体释放之前的结合位点。

  所有三个位点(A、P 和 E)都是由核糖体中的 rRNA 分子形成的。

  蛋白质合成过程

  真核生物中蛋白质合成的总体机制与原核生物基本相同。

  但是,有一些显着差异:

  原核核糖体的沉降系数为 70S,亚基为 30S 和 50S,真核核糖体的沉降系数为 80S,亚基为 40S 和 60S。

  真核生物核糖体亚基的组成也比原核生物亚基复杂,但每个亚基的功能与原核生物基本相同。

  在真核生物中,每个 mRNA 都是单顺反子,也就是说,不考虑任何后续可能发生的翻译后切割反应;mRNA 编码一个单一的蛋白质。在原核生物中,许多 mRNA 是多顺反子,即它们编码几种蛋白质。原核生物 mRNA 中的每个编码序列都有自己的起始和终止密码子。

  与原核生物中的三种起始因子 (IFs) 相比,真核生物中蛋白质合成的起始需要至少九种不同的真核起始因子 (eIFs)。

  在真核生物中,起始氨基酸是蛋氨酸,而不是原核生物中的 N-甲酰基蛋氨酸。

  与原核生物一样,启动需要一个特殊的起始 tRNA,它与识别并结合 mRNA 内部位置的蛋氨酸密码子的 tRNA 不同。当带上蛋氨酸准备开始启动时,这就是我遇到的 Met-tRNA原核生物和真核生物中翻译起始的主要区别在于,在细菌中,Shine-Dalgarno 序列位于 AUG 起始密码子的 5' 端,是 30S 核糖体亚基的结合位点。

  相反,大多数真核 mRNA 不包含 Shine-Dalgarno 序列。相反,一个 40S 核糖体亚基附着在 mRNA 的 5' 端并向下游移动(即从 5' 到 3' 的方向),直到找到 AUG 起始密码子。这个过程称为扫描。

  原核翻译不需要解旋酶,可能是因为即使 mRNA 仍在合成中,细菌中的蛋白质合成也可以开始,而在真核生物中,细胞核中的转录和细胞质中的翻译是独立的事件,为 mRNA 二级结构的形成留出了时间。

  蛋白质合成(或翻译)分三个阶段进行:

  引发

  伸长率和

  终止

  蛋白质合成的启动

  第一步是形成由 40S 小核糖体亚基、Met-tRNA i met、eIF-2 和 GTP 组成的起始前复合物。

  起始前复合物与真核 mRNA 的 5' 末端结合,这一步骤需要 eIF-4F(也称为帽结合复合物)和 eIF-3。

  eIF-4F 复合体由 eIF-4A、eIF-4E 和 eIF-4G 组成;eIF-4E 与 mRNA 的 5' 帽结合,而 eIF-4G 与 poly (A) 尾部的 poly (A) 结合蛋白相互作用。

  eIF-4A 是一种 ATP 依赖性 RNA 解旋酶,可解开 mRNA 中的任何二级结构,为翻译做好准备。

  然后复合物沿 mRNA 从 5' 到 3' 方向移动,直到找到 AUG 起始密码子(即扫描)。

  真核生物 mRNA 的 5' 非翻译区长度不同,但可以有几百个核苷酸长,并且可能包含二级结构,例如发夹环。这些二级结构可能被扫描复合物的起始因子去除。

  起始密码子通常是可识别的,因为它通常(但不总是)包含在称为Kozak 共有序列(5'-ACCAUGG-3') 的短序列中。

  一旦复合物位于起始密码子上,60S 大核糖体亚基就会结合形成 80S 起始复合物,这一步骤需要 GTP 水解并导致几种起始因子的释放。

蛋白质合成的启动

  蛋白质合成的延伸

  延伸取决于真核延伸因子。

  涉及三个延伸因子 eEF-1A、eEF-IB 和 eEF-2,它们具有与其原核对应物 EF-Tu、EF-Ts 和 EF-G 相似的功能。

  在起始步骤结束时,定位 mRNA,以便在蛋白质合成的延伸阶段可以翻译下一个密码子。

  起始 tRNA 占据核糖体中的 P 位点,而 A 位点已准备好接收氨酰-tRNA。

  在链延长过程中,每个额外的氨基酸都以三步微循环添加到新生多肽链中。

  这个微循环的步骤是:

  将正确的氨酰-tRNA定位在核糖体的A位点,

  形成肽键和

  相对于核糖体将 mRNA 移动一个密码子。

  尽管大多数密码子在原核生物和真核生物中编码相同的氨基酸,但在一些真核生物的细胞器内合成的 mRNA 使用遗传密码的变体。

  在细菌的延伸过程中,P 位点中的脱酰基 tRNA 在离开核糖体之前移动到 E 位点。相比之下,尽管情况仍不完全清楚,但在真核生物中,脱酰基化的 tRNA 似乎直接从核糖体中排出。

  蛋白质合成的终止

  延伸的终止取决于真核释放因子。

  在真核生物中,真核释放因子 eRF-1 识别所有三个终止密码子(UAA、UAG 和 UGA),并在蛋白质 eRF-3 的帮助下终止翻译。

  终止后,核糖体被分解并释放完整的多肽。


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