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肽链合成的起始

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:小亚基与mRNA结合时,可准确识别阅读框的起始密码子AUG。此外,mRNA上紧接SD序列后的小核苷酸序列,可被核糖体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。此时的复合体称为30S起始复合体。真核生物蛋白质合成起始复合物的形成较原核细胞为复杂。起始循环的速率受到eIF2的α亚基磷酸化调控。

翻译的起始是指mRNA、起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物(translation initiation complex)的过程。

(一)原核生物蛋白质合成的起始

(1)70S核糖体在IF-1影响下解离形成30S和50S两个亚基是起始的基本条件。

(2)IF-3与游离的30S亚基结合,以阻止在与mRNA结合前30S亚基与大亚基结合,防止无活性核糖体的形成。

(3)IF-1结合在30S亚基上,靠近IF-3。核糖体小亚基结合于mRNA的5′-端形成复合物。小亚基与mRNA结合时,可准确识别阅读框的起始密码子AUG。各种mRNA的起始AUG上游约8~13个核苷酸处,存在一段由4~9个核苷酸组成的共有序列-AGGAGG-,可被核糖体小亚基的16SrRNA通过碱基互补而精确识别。这段序列被称为核糖体结合位点(ribosomal binding site,RBS)。该序列1974年由J.Shine和L.Dalgarno发现,也称为Shine-Dalgarno序列,简称为S-D序列(图11-6)。此外,mRNA上紧接SD序列后的小核苷酸序列,可被核糖体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。通过上述RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用,小亚基可以准确定位mRNA上的起始AUG。

图11-6 原核生物mRNA的起始AUG上游的S-D序列及rpS-1识别序列

(4)起始tRNA(fMet-tRNAf Met)通过其反密码子与mRNA分子上AUG密码子的碱基配对与上述复合体结合,IF-3被释放。IF-3的作用在于保持大小亚基彼此分离状态,以及有助于mRNA结合。此时的复合体称为30S起始复合体。

(5)50S亚基与上述复合体结合,替换出IF-1和IF-2,而GTP在此耗能过程中被水解。起始后期形成该复合体,被称为70S起始复合体(图11-7)。

(二)真核生物蛋白质合成的起始

真核生物蛋白质合成起始复合物的形成较原核细胞为复杂。真核生物翻译起始复合物的装配所需要的起始因子(eIF)种类多达12种,其中eIF-2又分出eIF-2A、2B,eIF-4有A、B、C、D 4种。

真核蛋白质合成起始装配从游离的40S亚基和具有5′-帽子结构的mRNA分子开始,装配顺序如下。

(1)真核细胞的起始氨基酸也是甲硫氨酸,但不必甲酰化。Met-tRNAi Met在eIF-2参与下与GTP结合后,再与带有eIF-3的小亚基(40S)相结合。

(2)在上述复合体与mRNA结合前,mRNA先与eIF4B和eIF4F发生作用。利用来自ATP的能量解旋去除高级结构。

(3)在40S亚基复合体上,通过5′-帽结构与mRNA复合体结合后,在mRNA链上滑动寻找AUG起始密码子。

(4)由eIF-5替换eIF2和eIF3后,60S亚基才能与40S亚基结合,并水解GTP。

(5)eIF4C帮助60S亚基结合形成完整的80S起始复合体后被释放。

(6)释放后eIF2-GDP复合体在eIF2B的作用下进入下一轮。起始循环的速率受到eIF2的α亚基磷酸化调控。

真核细胞的起始阶段,tRNA先于mRNA结合在小亚基上,与原核生物的装配顺序不同。

图11-7 原核生物蛋白质合成的起始过程

①起始阶段首先由IF-1促使无活性的70S核糖体解离形成30S和50S两个亚基;②核糖体小亚基结合于mRNA的5′-端形成复合物,起始tRNA(f Met-tRNAf Met)通过其反密码子与mRNA分子上AUG密码子的碱基配对加入复合体;③50S亚基与②中形成的复合体结合,起始后期完成70S起始复合体的形成。

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