(二)多肽链合成的起始

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核蛋白体大小亚基,mRNA起始tRNA和起始因子共同参与肽链合成的起始。

1、大肠杆菌细胞翻译起始复合物形成的过程:

(1)核糖体30S小亚基附着于mRNA起始信号部位:原核生物中每一个mRNA都具有其核糖体结合位点,它是位于AUG上游8-13个核苷酸处的一个短片段叫做SD序列。这段序列正好与30S小亚基中的16s rRNA3’端一部分序列互补,因此SD序列也叫做核糖体结合序列,这种互补就意味着核糖体能选择mRNA上AUG的正确位置来起始肽链的合成,该结合反应由起始因子3(IF-3)介导,另外IF-1促进IF-3与小亚基的结合,故先形成IF3-30S亚基-mRNA三元复合物。

(2)30S前起始复合物的形成:在起始因子2作用下,甲酰蛋氨酰起始tRNA与mRNA分子中的AUG相结合,即密码子与反密码子配对,同时IF3从三元复合物中脱落,形成30S前起始复合物,即IF2-3S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物,此步需要GTP和Mg2+参与。

(3)70S起始复合物的形成:50S亚基上述的30S前起始复合物结合,同时IF2脱落,形成70S起始复合物,即30S亚基-mRNA-50S亚基-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物。此时fMet-tRNAfmet占据着50S亚基的肽酰位。而A位则空着有待于对应mRNA中第二个密码的相应氨基酰tRNA进入,从而进入延长阶段,以上过程见图18-8和图18-9。

大肠杆菌起始复合物的形成

图18-8 大肠杆菌起始复合物的形成

2、真核细胞蛋白质合成的起始

真核细胞蛋白质合成起始复合物的形成中需要更多的起始因子参与,因此起始过程也更复杂。

(1)需要特异的起始tRNA即,-tRNAfmet,并且不需要N端甲酰化。已发现的真核起始因子有近10种(eukaryote Initiation factor,eIF)

(2)起始复合物形成在mRNA5’端AUG上游的帽子结构,(除某些病毒mRNA外)

(3)ATP水解为ADP供给mRNA结合所需要的能量。真核细胞起始复合物的形成过程是:翻译起始也是由eIF-3结合在40S小亚基上而促进80S核糖体解离出60S大亚基开始,同时eIF-2在辅eIF-2作用下,与Met-tRNAfmet及GTP结合,再通过eIF-3及eIF-4C的作用,先结合到40S小亚基,然后再与mRNA结合。

mRNA结合到40S小亚基时,除了eIF-3参加外,还需要eIF-1、eIF-4A及eIF-4B并由ATP小解为ADP及Pi来供能,通过帽结合因子与mRNA的帽结合而转移到小亚基上。但是在mRNA5’端并未发现能与小亚基18SRNA配对的S-D序列。目前认为通过帽结合后,mRNA在小亚基上向下游移动而进行扫描,可使mRNA上的起始密码AUG在Met-tRNAfmet的反密码位置固定下来,进行翻译起始。

Initiationof translation im E.cole.The initiating tRNA,tRNAMetf,is represented by theblue line,the anticodon being the horizontal short line.The fMet-tRNAMetf isdelivered to the 30s subunit by IF2.NNN represents any codon (N for anynucleotie).Note.The ribosome also has an exit site not shown in thediagram.This site will be discussed later.

图18-9 Initiationof translation im E.cole.The initiating tRNA,tRNAMetf,is represented by theblue line,the anticodon being the horizontal short line.The fMet-tRNAMetf isdelivered to the 30s subunit by IF2.NNN represents any codon (N for anynucleotie).Note.The ribosome also has an exit site not shown in thediagram.This site will be discussed later.

通过eIF-5的作用,可使结合Met-tRNAfmet·GTP及mRNAR40S小亚基与60S大亚基结合,形成80S复合物。eIF-5具有GTP酶活性,催化GTP水解为GDP及Pi,并有利于其它起始因子从40S小亚基表面脱落,从而有利于40S与60S两个亚基结合起来,最后经eIF-4D激活而成为具有活性的80SMet-tRNAfmet·mRNA起始复合物。

真核细胞翻译起始复合物的生成见图18-10和图18-11。

真核细胞翻译起始复合物的形成

图18-10 真核细胞翻译起始复合物的形成

Simplified diagram of initiation in eukaryotes.Note that severaleukaryote initiation factors besides elF2 are involved .tRNAMeti,initiatingRNA.e1F2 is the eukaryotic initiation factor corresponding to IF2 inprokaryotes.

图18-11 Simplified diagram of initiation in eukaryotes.Note that severaleukaryote initiation factors besides elF2 are involved .tRNAMeti,initiatingRNA.e1F2 is the eukaryotic initiation factor corresponding to IF2 inprokaryotes.

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