遗传密码和翻译系统.ppt

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1、第三节第三节 tRNA的结构和功能的结构和功能 一一.tRNA的结构的结构 （一）三叶草型的二维结构u(1)各种tRNA均含有7080个碱基，其 中22个碱基是恒定的。u(2)5端和3端配对（常为7bp）形成茎区，称为受体臂受体臂（acceptor arm）或称氨基酸臂氨基酸臂。在3端永远是4个碱基（XCCA）的单链区，在其末端有2-OH或3-OH，是被氨基酰化位点。此臂负责携带特异的氨基酸。u（3）TC常由5bp的茎和7Nt和环组成。此臂负责和核糖体上的rRNA 识别结合；u (4)反密码子臂反密码子臂(anticodon arm)常由5bp的茎区和7Nt的环区组成，它负责对密码子的识别与配

2、对。u (5)D环环(D arm)的茎区长度常为4bp，也称双氢尿嘧啶环。负责和氨基酰tRNA聚合酶结合;u (6)额外环额外环(extra arm)可变性大，从4 Nt到21 Nt不等，其功能是在tRNA的L型三维结构中负责连接两个区域（D环反密码子环和TC-受体臂）。（二）tRNA的三维结构三叶草二级结构具有四个臂 L 型三 维结构两个双螺旋区相互垂直3 TC 环 氨基酸茎 3 5 氨基酸茎 5 D 环D 环 TC 环 可变环可变环反密码子环 反密码子环 图 14-15 tRNA 由三叶草型折叠成 L 型三维结构 酵母苯丙氨酸tRNA的三级氢键tRNA 的碱基 堆积L型结构型结构u(2)D

3、环和TC环形成了“L”的转角。u(1)氨基酸受体臂位于L型的一侧，距反密码子环约70 Au(3)在一些保守和半保守的碱基之间形成很多的三级氢键,使分子形成L形b,并使结构稳定。u(4)使得三维结构得以形成的这些碱基配对涉及到与磷酸核糖主链相互作用的三级结构的磷酸二酯键分布在核糖的2-OH上。u(5)几乎所有的碱基平面之间产生堆积的作用。u(6)在反密码子茎中仅有很少的三级氢键。二二.tRNA对氨基酸的识别对氨基酸的识别u（1）tRNA怎样接受特定的氨基酸，氨基酰 tRNA合成酶怎样识别tRNA；u（2）tRNA中的哪些结构和接受特定氨 基酸有关。u1988年Hou Ya-ming（候雅明）和S

4、chimmel首先取得突破。他们采用的方法是：u (1)选用E.coli(trp-)来进行研究；u (2)tRNA，携带Ala，反密码子突变成CUA，可以 和终止密码子UAG相配对,可校正色氨酸的琥 珀突变.u (3)用点突变的方法来改变校正tRNA（Ala）上的 各个位点，观察对识别Ala有何影响，他们证明 了Ala tRNA的G3:U70碱基对，仅一对碱基决定了 丙氨酰tRNA合成酶与tRNA的识别。u这种小元件称为tRNA的“identity”，或称为副副密码子密码子（paracodon）。表 14-5 每种合成酶通过几个特殊碱基来识别其同质 tRNAtRNA合成酶识别的碱基一类氨基酰

5、tRNA 合成酶Val反密码子上的三个碱基Met反密码子上的三个碱基Ile反密码子上的 C34 修饰碱基GlnU35（反密码子）;U1-A72 和 G73（受体臂）二类氨基酰 tRNA 合成酶Phe（酵母）反密码子上的三个碱基，G20(D 环);A73(末端)SerG1-C72;G2-C71;A3-U70(受体臂);C11-G24(D 环)AlaG3-U70(受体臂)三三.校正校正tRNA抑制基因抑制基因（suppressor）或称校正基因校正基因（一）无义抑制（nonsense suppressor）1.tRNA反密码子的突变 2.tRNA其它结构的改变无义突变使 UUG 变为 UAG Ty

6、r-tRNA 阅读 UAG 密码子AUG UUG UAA AUG UAG UAA AUG UAG UAA UACAAC AUC AUG 释放因子 抑制突变 Leu Tyr Tyr图 1417 带有突变反密码子的 tRNA 可抑制无义突变表 14-6 由反密码子突变而产生的无义抑制基因 野生型 抑制基因基因tRNA识别的密码子反密码子反密码子识别的密码子SupD(su1)SerUCGCGACUAUAGSupE(su2)GlnCAGCUGCUAUAGSupF(su3)TyrUAC,UAUGUACUAUAGSupC(su4)TyrUAC/UAUGUAUUAUAA/UAGSupG(su5)LysAAA

7、/AAGUUUUUAUAA/UAGSupU(su7)TrpUGGCCAUCAUGA/UGGu（二）错义抑制 错义突变 错义突变AUG AGA UAA AUG GGA UAA AUG AGA UAAUCU CCU UCU 抑制突变 Arg Gly Gly图 14-18 反密码子发生突变可抑制错义突变抑制突变的特点:1.不是所有错义抑制基因都能产生有功能的蛋白质，关键是要看氨基酸取代的情况。2.校正的作用不可能是完全的。校正的tRNA分子是有限的而且还要和释放 因子竞争；若是错义抑制的话，由于氨基酸发生取 代,使得蛋白质的活性有所降低。3.每种抑制tRNA一般都只识别UAG终止密码子，而不再识别原

8、来相应的密码子。u4.赭石突变抑制基因不仅可以识别赭石密码子（UUA），也可以抑制琥珀突（Am）码子UAG。但反过来Am抑制基因（CUA）就不能抑制赭石突变（UAA），这是由于摆动缘故所造成。u5.当细胞中含有多个tRNA拷贝时，抑制才能发挥作用。u6.有的抑制基因，不仅可以识别终止密码子，而且还可以识别原来的密码子。如野生型tRNATrp的反密码子是CCA，它可以识别原来的密码子UGG，而且还可以识别终止密码子UGA。7.校正基因一般不会影响正常的终止(1)校正基因识别的终止密码子不一定和正常终止的密码子相同。有时正常终止位点有两个连续的终止密码子，而且结构不同，如UAG-UAA；(2)释放

9、因子将和抑制基因竞争和终止密码子的结合；(3)抑制基因的效率很低，通常为15%，所以常不会抑制正常终止。表14-7 原核和真核生物核糖体的组成及功能核糖体亚基 rRNAs 蛋白 RNA的特异顺序和功能 细菌 70S 50S 23S=2904b 31种(L1-L31）含CGAAC和GTCG互补2.5106D 5S=120b66%RNA 30S 16S=1542b 21种(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D 顺序(AGGAGG)互补 哺乳动物 80S 60S 28S=4718b 49种 有GAUC和tRNAfMat的TCG互补4.2106D 5S=120b 60%RNA 5.8S=

10、160b 40S 18S=1874b 33种 和Capm7G结合 第四节第四节 核糖体的结构和功能核糖体的结构和功能核糖体的大小表 14-8 核糖体的活性位点活性位点功能位置组分mRNA 结合位点结合 mRNA 和 IF因子30S,P 位点附近S1、S18、S21；及 S3、S4、S5、S12 16SrRNA3末端区域P 位点结合 fMet-tRNA 和肽基-tRNA大部分在 50S 亚基L2、L27 及 L14、L18、L24、L3316S 和 23SrRNA3附近区域A 位点结合氨酰基-tRNA大部分在 30S 亚基L1、L5、L7/L12、L20、L30、L3316S 和 23SrRNA（16S 的 1400区）E 位点结合脱酰 tRNA50S23SrRNA 是重要的5SRNA和 23SrRNA 结合P 和 A 位点的附近L5、L18、L25 复合体肽酰基转移酶将肽链转移到氨基酰-tRNA 上50S 的中心突起L2、L3、L4、L15、L16 23SrRNA是重要的EF-Tu 结合位点氨基酰-tRNA 的进入30S 外部EF-G结 合位点移位50S 亚 基 的 界 面上，L7/L12 附近，近 S12L7/L12GTP 酶需要50S 的柄L7、L12