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基因的表达之翻译

2013年01月18日 11:00

  是指mRNA 翻译成氨基酸序列的过程。成熟的mRNA 从细胞核进入细胞质,由核糖体和其他成分阅读mRNA 所携带的信息,指导特异多肽的合成。只有mRNA 的中间序列被翻译成氨基酸。在mRNA 5′和3′端的非翻译区(5′‐UTR 和3′‐UTR)分别是第一和最后的外显子拷贝序列,其中包括了5′端的戴帽和3′端的加尾。

  (1)翻译过程:多肽链的合成是在mRNA、t RNA 和核糖体协同作用下进行的。核糖体是一个r RNA‐蛋白质复合物,由60S 和40S 两个亚基组成。首先是小亚基识别mRNA5′端的“帽子”,沿着mRNA 移动到第一个AUG 起始密码子,mRNA 序列的每3个连续核苷酸组成一个密码子;然后t RNA 以共价键携带相应编码的氨基酸,其反密码子以碱基配对的方式结合于mRNA;最后大亚基结合小亚基,开始了肽链的合成。核糖体沿着mRNA 5′→3′移动,在肽基转移酶作用下,氨基酸不断增加,肽链延长,一直到终止密码子出现(UAA、UAG 和UGA),就不再有任何氨酰t RNA 接上去,多肽链的合成就进入终止阶段。在释放因子的作用下,肽酰t RNA 的酯键分开,于是完整的多肽链和核糖体的大亚基便释放出来,然后小亚基也脱离mRNA。

  (2)遗传密码的兼并性:每3个碱基组成一个遗传密码,核酸分子中有4 种碱基,可以组成64(43)个密码子。而氨基酸只有20 种,每个氨基酸平均有3个密码子编码;只有蛋氨酸和色氨酸分别有一个密码子编码,而精氨酸、亮氨酸和丝氨酸分别有6个密码子编码,这种不同密码子编码同一氨基酸的特性为遗传密码的兼并性。mRNA 的密码子有64个,而细胞质t RNA 的反密码子有30个,线粒体t RNA 的反密码子有22个,但是在翻译过程中t RNA 仍然有效地运送氨基酸。关于密码子和反密码子的互补配对有一个摇摆假说,即第一和第二个碱基遵循A‐U 和G‐C 规律,第三碱基可以发生“摇摆”出现 G‐U 配对。

  (3)翻译后加工:初始翻译产物需要进一步加工修饰,才能成为有一定生物活性的蛋白质,翻译后修饰主要是氨基酸的羟基化或磷酸化等简单的化学修饰,或是在肽链上加不同的糖基团或酯基团。从细胞分泌或输送到溶酶体、高尔基体、浆膜的蛋白都要糖基化,即在氨基酸侧链附着寡糖成为糖蛋白。一些膜蛋白上的酯酰基团起膜固定作用。许多初始翻译产物要经过氨基酸序列的剪切成为有活性的产物,如血浆蛋白、多肽激素、神经多肽、生长因子等。所有分泌型多肽都是先合成蛋白质前体,其N 末端的信号序列引导蛋白质前体定位于膜上,然后信号肽被切除。还有一些蛋白质含有其他的信号序列,例如转录因子、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶的细胞核定位信号,使蛋白质从细胞质进入细胞核,发挥生物学活性。

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