原核翻译(蛋白质合成)

翻译包括翻译信使的顺序核糖核酸(mRNA)分子变为氨基酸序列期间蛋白质合成．
它是细胞质或内质网中的核糖体在转录后合成蛋白质的过程DNARNA。

表的内容

核糖体

核糖体通常以独立亚基的形式存在，由蛋白质和rRNA组成。
这些亚基结合到mRNA的5 '端形成核糖体。
核糖体与mRNA结合时，从5 '到3 '方向读取核苷酸序列，由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。
核糖体位于细胞质中，或自由漂浮，或与内质网结合。
它们用来合成蛋白质。

蛋白质翻译核糖体位点

每个原核核糖体，如图所示，有三个tRNAs的结合位点。

氨基酰基- trna结合位点(或A位点)是在延伸过程中，进入的氨基酰基trna结合的地方。
肽基- trna结合位点(或P位点)是tRNA与生长的多肽链结合的地方。
退出网站(或E位点)是tRNA的结合位点，在其翻译后和从核糖体释放之前。

所有三个位点(A, P和E)都是由核糖体中的rRNA分子形成的。

翻译的过程

蛋白质合成(或翻译)有三个阶段:

初始化
伸长,
终止。

在起始过程中，形成mrna -核糖体复合体，第一个密码子(总是AUG)与第一个氨基酰基tRNA(称为起始tRNA)结合。
在延伸阶段，其他密码子按顺序读取，多肽通过在其c端添加氨基酸来生长。
这个过程一直持续到一个终止密码子(Stop密码子)，它没有相应的氨基酰基trna与碱基对相对应。
此时，蛋白质合成停止(终止期)，完成的多肽从核糖体中释放出来。

合成的氨酰

氨基酰基trnas的合成至关重要，原因有二:

为了参与蛋白质合成，每个氨基酸必须与tRNA分子共价连接，这取决于tRNA的“适配器”功能，以确保正确的氨基酸被纳入。
氨基酸和tRNA之间形成的共价键是一种高能键，使氨基酸能够与生长中的多肽链末端发生反应，形成新的多肽键。

因此，氨基酰基trna的合成也被称为氨基酸的激活。

每个tRNA分子都具有一个三叶草二级结构，反密码子位于反密码子茎环的末端。
在氨基酸- trna合成过程中，该氨基酸与CCA序列3 '端A残基共价结合。
每个tRNA分子只携带一个氨基酸。
氨基酸与tRNA的结合是由一种叫做氨酰合成酶。
每一个氨基酸都有一个单独的氨基酰基- trna合成酶，共合成20个合成酶。

合成反应分两步进行。

第一步是氨基酸和ATP反应形成氨基酰基腺苷酸(也称为氨基酰基- amp)。
在第二步中，aminoacyl- amp的氨基酰基在不离开酶的情况下转移到tRNA分子的3’端，形成aminoacyl-tRNA

总体反应是:

氨基酸+ ATP + tRNA→氨基酸-tRNA + AMP + PP_我

蛋白质合成起始

在所有mrna中翻译的第一个密码子是起始密码子或起始密码子AUG，它编码蛋氨酸。
两种AUG密码子对应两种不同的trna;tRNA_f^见过作为起始密码子被称为tRNA，而tRNA_米^见过用于内部AUG密码子。
在原核生物中，新蛋白质的第一个氨基酸是n -甲酰基蛋氨酸(缩写为fMet)。因此，用于起始的氨基酰基trna是fMet-tRNA_f^见过．
一个富含嘌呤的短序列(5 ' -AGGAGGU-3 ')，称为Shine-Dalgarno序列，位于AUG起始密码子5 '处，与小核糖体亚基中部分16S rRNA互补。
因此，这是30S核糖体亚基的结合位点，然后沿着mRNA的3 '方向迁移，直到它遇到AUG起始密码子。
蛋白质合成的起始需要称为起始因子(IFs)的蛋白质。
在原核生物中，三个起始因子(IF-1, IF-2和IF-3)是必不可少的。
由于这一过程的复杂性，对于IF-1、IF-2、IF-3、fMet-tRNAf的确切结合顺序存在争议。

步骤

开始于IF-1和IF-3与小(30S)核糖体亚基的结合。

它们的作用是在mRNA和fMet-tRNA缺失的情况下阻止30S亚基与50S亚基结合_f^见过这将导致一个无功能的核糖体。

然后，小亚基通过Shine-Dalgarno序列与mRNA结合，沿着mRNA移动3 '，直到找到AUG起始密码子。
启动子tRNA与n -甲酰基蛋氨酸带电，与IF-2和GTP结合(fMet-tRNAfMet/IF-2/GTP)。
如果3。
由mRNA、fMet-tRNAf Met、IF-1、IF-2和30S核糖体亚基组成的复合物称为30S起始复合物。
大的(50S)核糖体亚基现在与IF-1和IF-2的释放和GTP的水解结合，形成70S起始复合物。

读也:

蛋白质合成延伸

在第一轮延伸开始时，起始密码子AUG与fMet-tRNA一起位于P位点_f^见过通过密码子-反密码子碱基配对与之结合。
mRNA中的下一个密码子位于A位点。
多肽链的延伸分为三个步骤，即氨基酰- trna结合、肽键形成和易位，这三个步骤被称为延伸周期:

氨酰绑定

第二密码子对应的氨基酰基trna通过密码子-反密码子相互作用与A位点结合。
氨基酸trna的结合需要延伸因子EF-Tu和GTP，二者结合成氨基酸trna /EF-Tu/GTP复合物。
结合后，GTP被水解，EF-Tu被释放，现在与GDP结合。
在EF-Tu分子催化另一个带电tRNA与核糖体结合之前，它必须通过涉及另一个延伸因子EF-Ts的过程进行再生。

这种再生被称为EF-Tu-EF-Ts交换循环。

首先，EF-Ts与EF-Tu结合，取代GDP。然后GTP与EF-Tu结合并取代EF-Ts。EF-Tu-GTP现在准备参加另一轮的延长。

肽键的形成

第二步，肽键的形成，由肽基转移酶催化。
在这个反应中，在P位点与tRNA结合的氨基酸羧基端与tRNA解耦，并通过肽键与在a位点与tRNA连接的氨基酸的氨基连接。

易位

第三步，延伸因子EF-G(也称为转座酶)和GTP(即EF-G/GTP)的复合物结合到核糖体上。
现在出现了三种一致的运动，统称为移位:

脱酰基的tRNA从P位点移动到E位点
A位点的二肽基trna移动到P位点，并且
核糖体沿着mRNA(5 '到3 ')移动三个核苷酸，将下一个密码子放置在A位点。

在转运过程中，GTP被水解为GDP和无机磷酸盐，EF-G被释放，准备与更多的GTP结合进行另一轮的伸长。
易位后，A位点是空的，准备接受下一个氨基酰基trna。
说明A站点和E站点不能同时占用。因此，在下一个氨基酰基tRNA结合到A位点开始新一轮的延伸之前，脱酰基tRNA从E位点释放出来。
继续延伸，每个被读取的密码子在生长多肽的c端添加一个氨基酸，随着肽基trna在生长过程中从P位点到A位点来回移动。

终止蛋白质合成

最终，三个终止密码子中的一个(也称为停止密码子)被定位在A位点。它们是UAG, UAA和UGA。
与其他密码子不同的是，原核细胞不包含互补的氨基酰基trna
停止密码子。相反，两种释放因子(RF-1和RF-2)中的一种会结合。
RF-1识别UAA和UAG, RF-2识别UAA和UGA。第三种释放因子，RF-3，也需要辅助RF-1或RF-2与核糖体的相互作用。因此，RF-1 + RF-3或RF-2 + RF-3结合取决于确切的终止密码子在A位点。
RF-1(或RF-2)结合在A位点或附近，而RF-3/GTP结合在核糖体的其他位置。
释放因子导致肽基转移酶活性将多肽转移到水分子而不是氨基酰-tRNA，有效地切断了多肽与tRNA在P位点的结合。

游离多肽现在离开核糖体，随后是mRNA和游离tRNA，核糖体分解成30S和50S亚基，准备再次开始翻译。

参考文献

David Hames和Nigel Hooper(2005)。生物化学。泰勒和弗朗西斯集团:纽约。
贝利，W. R.，斯科特，E. G.，费恩戈尔德，S. M.，和巴伦，E. J.(1986)。贝利和斯科特微生物诊断中心。圣路易斯:处于。
Madigan, m.t.， Martinko, j.m .， Bender, K. S.， Buckley, d.h.， & Stahl, D. A.(2015)。微生物布洛克生物学(第十四版)。波士顿:皮尔森。