原核细胞
中起始氨基酸活化后,还要甲酰化,形成
甲酰蛋氨酸
tRNA,由N10
甲酰
四氢叶酸
提供甲
酰基
。而
真核细胞
没有此过程。前面讲过运载同一种氨基酸的一组不同tRNA称为
同功
tRNA。一组同功tRNA由同一种氨酰基tRNA合成酶催化。氨基酰tRNA合成酶对tRNA和氨基酸两者具有专一性,它对氨基酸的识别特异性很高,而对tRNA识别的特异性较低。氨基酰tRNA合成酶是如何选择正确的氨基酸和tRNA呢?按照一般原理,酶和底物的正确结合是由二者相嵌的
几何形状
所决定的,只有适合的氨基酸和适合的tRNA进入合成酶的相应位点,才能合成正确的氨酰基tRNA。现在已经知道合成酶与L形tRNA的内侧面结合,结合点包括接近臂,DHU臂和
反密码子臂
。氨基酰-tRNA合成酶与
tRNA
的相互作用,可见氨酸接受柄、乍看起来,
反密码子
似乎应该与氨基酸的正确负载有关,对于某些tRNA也确实如此,然而对于大多数tRNA来说,情况并非如此,人们早就知道,当某些tRNA上的反密码子突变后,但它们所携带的氨基酸却没有改变。1988年,候稚明和
Schimmel
的实验证明
丙氨酸
tRNA酸分子的氨基酸臂上G3:U70这两个
碱基
发生突变时则影响到丙氨酰tRNA合成酶的正确识别,说明G3:U70是丙氨酸tRNA分子决定其本质的主要因素。tRNA分子上决定其携带氨基酸的区域叫做
副密码子
。一种氨基酰tRNA合成酶可以识别以一组同功tRNA,这说明它们具有共同特征。例如三种丙氨酸tRNA(tRNAAlm/CUA,tRNAAim/GGC,tRNAAin/UGC都具有G3:U70副密码子。)但没有充分的证据说明其它氨基酰tRNA合成酶也识别同功tRNA组中相同的副密码子。另外副密码子也没有固定的位置,也可能并不止一个
碱基对
。
⑴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
。
⑵30S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。
蛋白质合成
⑶70S
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。
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。
⑴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)
⑶
ATP水解
为ADP供给mRNA结合所需要的能量。
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水解为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
。
蛋白质合成
靶向输送
蛋白质
合成后,定向地被输送到其
执行功能
的场所称为靶向输送。大多数情况下,被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构,才能到达特定的地点。因此,在这些蛋白质分子的
氨基
端,一般都带有一段疏水的肽段,称为
信号肽
。
分泌型
蛋白质的定向输送,就是靠
信号肽
与
胞浆
中的
信号肽识别粒子
(
SRP
)识别并特异结合,然后再通过SRP与膜上的对接蛋白(
DP
)识别并结合后,将所携带的蛋白质送出细胞。