古詩詞大全網 - 成語故事 - 原核生物蛋白質的翻譯後修飾和加工是怎麽完成的

原核生物蛋白質的翻譯後修飾和加工是怎麽完成的

真核生物與原核生物蛋白質合成的異同

1 mRNA

真核生物的mRNA前體在細胞核內合成,合成後需經加工,才成熟為mRNA,從細胞核輸入胞漿,投入蛋白質合成;而原核生物的mRNA常在合成尚未結束時,已開始翻譯。真核生物mRNA含有7甲基三磷酸鳥苷形式的“帽”,有由多聚腺苷酸形成的“尾”,為單順反子,只含壹條多肽鏈的遺傳信息,合成蛋白質時只有壹個合成的啟動點,壹個合成的終點;而原核生物的mRNA為多順反子,含有蛋白質合成多個啟動點和終止點,且不帶有類似“帽”與“尾”的結構。在5′端方向啟動信號的上遊存在富含嘌呤的SD區段。真核生物的mRNA則無此區段。真核生物的mRNA代謝較慢,哺乳類動物mRNA的半衰期為4~6h,而細菌的mRNA半衰期僅在1~3min。此外真核生物的mRNA前體常含有插入順序,即內含子,需要在加工時切除。

2 核蛋白體

真核生物的核蛋白體(80S)大於原核生物。小亞基為 40S含有壹種 rRNA(18S rRNA);大亞基為60S,含有 3種rRNA(28S rRNA、5.5S rRNA和 5S rRNA),所含的核蛋白體蛋白質亦多於原核生物。原核生物小亞基16SrRNA的3′末端有壹富含嘧啶的區段,可與其mRNA啟動部位富含嘌呤的SD區互補結合。在真核生物相應的rRNA(18S rRNA)中,無此互補區。

3 tRNA

真核生物起著啟動作用的氨基酸tRNA為不需要甲酰化的Met-tRNA fMet而原核生物中為fMet-tRNA fMet,系Met-tRNA fMet經蛋氨酰tRNA轉甲酰基酸催化後的產物。

4 合成過程

(1)啟動。真核生物的啟動因子(eIF)有9-10種,真核生物核蛋白小亞基先與Met-tRNA fMet結合,再與mRNA結合,此時需要壹分子ATP。

(2)肽鏈延長。真核生物中催化氨基酸tRNA進入受體的延長因子只有壹種(EFT 1)。催化肽酰tRNA移位的因子稱為EFT 2,可為白喉毒素所抑制。

(3)終止。真核生物只需壹種終止因子(RF),此終止因子可識別3種終止密碼子,並需要三磷酸鳥苷。原核生物的終止因子有3種。

此外,哺乳動物類等真核生物線粒體中,存在著自 DNA到RNA及各種有關因子的蛋白合成體系,以合成線粒體的某些多肽。該體系類似原核生物蛋白合成體系。

(四)翻譯後加工

從核蛋白體釋放的多肽鏈,不壹定具備生物活性。肽鏈從核蛋白體釋放後,經過細胞內各種修飾處理過程,成為有活性的成熟蛋白質,稱為翻譯後加工。

1.高級結構的修飾

肽鏈釋放後可自行根據其壹級結構的特征折疊、盤曲成高級結構。此外,高級結構的修飾還包括:

(1)折疊:蛋白立體構象的生成需要折疊,有分子伴侶,二硫鍵異構酶及肽鏈順反異構酶等參與。

(2)亞基聚合。具有四級結構的蛋白質由兩條以上的肽鏈通過非***價鍵聚合,形成寡聚體,各亞基雖自有獨立功能,但又必須相依存,才得以發揮作用。

(3)輔基連接。蛋白質分為純蛋白及結合蛋白兩大類,糖蛋白、脂蛋白及各種帶有輔酶的酶,都是常見的重要結合蛋白質。

輔基(輔酶)與肽鏈的結合是復雜的生化過程。

2 壹級產物的修飾

(1)去除N-甲酰基或N-蛋氨酸。在蛋白質合成過程中,N-端氨基酸總是fMet(甲酰蛋氨酸),其α-氨基是甲酰化的。但天然蛋白質大多數不以蛋氨酸為N端第壹位氨基酸。細胞內的脫甲酰基酶或氨基肽酶可以除去N-甲酰基,N-末端蛋氨酸或N-末端的壹段肽。

(2)個別氨基酸的修飾。有些蛋白質還需經壹定的修飾才能成熟而參與正常的生理活動。例如精蛋白的前體需要帶上糖鏈,膠原蛋白的前體在細胞內合成後,需經羥化並帶上糖鏈。

在結締組織的蛋白質內常出現羥脯氨酸、羥賴氨酸,這兩種氨基酸並無遺傳密碼、反密碼子及tRNA引導入肽鏈,是脯氨酸、賴氨酸殘基經過羥化而出現的。

(3)水解修飾。通過水解修飾,壹條肽鏈可能分為多個不同的活性肽段。無活性的酶原轉變為有活性的酶,常需要去掉壹部分肽鏈。例如胰島素原變為胰島素時,尚需去掉部分肽段。

3 蛋白質合成的靶向輸送

蛋白質合成後,定向地到達其執行功能的目標地點,稱為靶向輸送。分泌性蛋白的合成過程實際是和其他蛋白質基本壹樣的。但其mRNA往往要有壹段疏水氨基酸較多的肽編碼,這段肽稱為信號肽,其作用是把合成的蛋白質轉移到內質網,剪切下信號肽,然後把合成的蛋白質送出胞外。