真核生物的翻译(蛋白质合成)

• 翻译是指在蛋白质合成过程中，将信使RNA (mRNA)分子的序列翻译成氨基酸序列。
• 它是DNA转录为RNA后，细胞质或内质网中的核糖体合成蛋白质的过程。

核糖体

• 核糖体通常作为独立的亚基存在，由蛋白质和rRNA组成。
• 真核核糖体较大（80秒）和比原核性核糖体（70s）更复杂。
• 当亚基结合到mRNA的5 '端附近时，它们聚集在一起形成核糖体。
• 在与mRNA结合时，核糖体从5'至3'方向读取核苷酸序列，将来自N-末端（氨基末端）中的氨基酸的相应蛋白质合成C-末端（羧基末端）方向。
• 核糖体位于胞质内，或自由漂浮或与内质网有关。
• 它们用来合成蛋白质。

用于蛋白质翻译的核糖体位点

如图所示，每个原核核糖体都有三个trna的结合位点。

1. 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- trna结合的地方。
2. 肽基-trna结合位点（或P位点）是与生长多肽链连接的TRNA的结合。
3. 退出网站（或E位点）是在翻译中作用的TRNA的结合位点，并且在其从核糖体中释放之前。

这三个位点(A, P和E)都是由核糖体中的rRNA分子形成的。

翻译过程

真核生物中蛋白质合成的总机制基本相同原核生物．

然而，有一些显著的差异:

• 原核核糖体的沉降系数为70S，亚基为30S和50S;真核核糖体的沉降系数为80S，亚基为40S和60S。
• 真核核糖体亚基的组成也比原核亚基更复杂，但每个亚单位的功能基本相同，与原核生物中的相同。
• 在真核生物中，每个mRNA是单障碍，即，折扣可能发生的任何后续翻译切割反应;mRNA编码单一蛋白质。在原核生物中，许多MRNA是多排序来编码几种蛋白质。原核mRNA中的每个编码序列都有其自身的起始和终止密码子。
• 与原核生物中的3种起始因子相比，真核生物中蛋白质合成的起始因子至少需要9种不同的真核起始因子。
• 在真核生物中，发起氨基酸是甲硫氨酸，而不是原核生物中的N-甲酰甲基硫氨酸。
• 如在原核生物中，引发需要特殊的引发剂TRNA，并且不同于在mRNA中的内部位置处识别和结合蛋氨酸密码子的TRNA。在准备开始启动的蛋氨酸中加入时，这被称为Met-TRNA_我^遇见
• 原核生物和真核生物翻译起始的主要区别在于，在细菌中，一个Shine-Dalgarno序列位于AUG起始密码子的5 '处，是30S核糖体亚基的结合位点。
• 相反，大多数真核信使rna不包含Shine-Dalgarno序列。相反，一个40S核糖体亚基附着在mRNA的5 '端并向下移动(即5 '到3 '方向)，直到找到AUG起始密码子。这个过程叫做扫描。
• 原核生物的翻译不需要解旋酶，这大概是因为细菌中的蛋白质合成可以在mRNA还在合成的时候就开始了，而在真核生物中，细胞核中的转录和细胞质中的翻译是两个独立的事件，为mRNA二级结构的形成提供了时间。

蛋白质合成（或翻译）进行三个阶段：

1. 引发
2. 伸长,
3. 终止

启动蛋白质合成

• 第一步是形成一个由40S小核糖体亚基Met-tRNA组成的起始前复合物_我^遇见、eIF-2和GTP。
• 预发起复合物与真核mRNA的5'末端结合，需要EIF-4F（也称为帽结合复合物）和EIF-3的步骤。
• EIF-4F复合物由EIF-4A，EIF-4E和EIF-4G组成;EIF-4E与MRNA上的5'帽结合，而EIF-4G在聚（a）尾部上的聚（a）结合蛋白相互作用。
• EIF-4A是ATP依赖性RNA螺旋酶，其展开MRNA中的任何二级结构，制备翻译。
• 然后，该复合物在5'至3'方向上沿mRNA移动，直到定位八月启动密码子（即扫描）。
• 真核mrna的5 '非翻译区长度不同，但可以有几百个核苷酸长，可能包含发夹环等二级结构。这些二级结构可能被扫描配合物的起始因子除去。
• 发起密码子通常是可识别的，因为它通常（但并不总是）包含在一个名为的短序列中Kozak共识(5“-ACCAUGG-3”)。
• 一旦复合物被定位在起始密码子上，60S大核糖体亚基结合形成一个80S起始复合物，这一步骤需要GTP的水解并导致几种起始因子的释放。

蛋白质合成伸长

• 延伸取决于真核细胞的延伸因子。
• 涉及三个伸长因子，EEF-1A，EEF-IB和EEF-2，其具有与其原核相提并论EF-TU，EF-TS和EF-G具有相似的功能。
• 在起始步骤结束时，定位mRNA，使得可以在蛋白质合成的伸长阶段翻译下一个密码子。
• 启动子tRNA占据核糖体的P位点，A位点准备接受氨基酰tRNA。
• 在链伸长期间，将每个另外的氨基酸加入到三阶段微循环中的起始多肽链中。
• 这种微循环中的步骤是：

1. 将正确的氨基酰基-TRNA定位在核糖体的部位中，
2. 形成肽键和
3. 通过一个密码子相对于核糖体将mRNA移位。

• 尽管大多数密码子在原核生物和真核生物中编码相同的氨基酸，但在一些真核生物的细胞器内合成的MRNA使用遗传密码的变体。
• 在细菌的伸长过程中，P位点的去乙酰化tRNA在离开核糖体之前移动到E位点。相反，尽管情况还不完全清楚，但在真核生物中，去乙酰化的tRNA似乎是直接从核糖体中喷射出来的。

终止蛋白质合成

• 伸长率终止取决于真核释放因子。
• 在真核生物中，真核释放因子ERF-1识别所有三个终止密码子（UAA，UAG和UGA），并且在蛋白质ERF-3的帮助下终止翻译。
• 终止时，核糖体被分解，完成的多肽被释放。

参考

1. 大卫·海姆斯和奈杰尔·胡珀(2005)。生物化学。第三版。泰勒和弗朗西斯集团:纽约。
2. Bailey, W. R.， Scott, E. G.， Finegold, S. M.， & Baron, E. J.(1986)。贝利和斯科特的诊断微生物学。圣路易斯:处于。
3. Madigan, M. T.， Martinko, J. M.， Bender, K. S.， Buckley, D. H.， & Stahl, D.(2015)。《布罗克微生物生物学》(第十四版)。波士顿:皮尔森。
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Eukaryotic_translation