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心智圖資源庫 生物化學與分子生物學—蛋白質的合成
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生物化學與分子生物學—蛋白質的合成
人民衛生出版社 《生物化學與分子生物學》第九版 第十五章 蛋白質的合成，介紹詳細，描述全面，希望對感興趣的小伙伴有所幫助！
編輯於2023-11-26 11:13:38
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蛋白質的合成
蛋白質合成體系
mRNA是蛋白質合成的模板
密碼子
定義
在mRNA的可讀框區域，每3個相鄰的核苷酸為一組，編碼一種胺基酸或勝肽鏈合成的起始/終止訊息，稱為密碼子（codon）,又稱三聯體密碼
64個密碼子
61個編碼胺基酸
特殊
AUG
不僅代表甲硫胺酸
也可以代表肽鏈合成的起始密碼子
3個終止密碼子
UAA
UAG
UGA
遺傳密碼的5大特點
方向性
翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5'→3'，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，以5'→3'的方向逐一閱讀直至終止密碼子
決定從胺基酸N端到C端的排列順序
連續性
密碼子之間沒有間隔核苷酸，從起始密碼子開始連續閱讀至終止密碼子
移碼突變
移碼
定義
可讀框中插入或缺失了非3的倍數的核苷酸，將會造成mRNA可讀框發生移動
定義
移碼導致後續胺基酸編碼序列改變，使得其編碼的蛋白質完全喪失或改變原有功能
簡併性
定義
有的胺基酸可由多個密碼子編碼
表現
61個密碼子編碼胺基酸，而胺基酸只有20種
除色胺酸(UGG)和甲硫胺酸(AUG)僅有1個密碼子，其餘胺基酸有2、3、4個或多至6個三聯體為其編碼。
簡併性密碼子（同義密碼子）
定義
為同一種胺基酸編碼的各密碼子
特點
多數情況下，簡併密碼子的前兩位鹼基相同，僅第三位鹼基有差異
密碼子的特異性主要由前兩位核苷酸決定
第三位鹼基的改變，往往不會改變其編碼的胺基酸，合成的蛋白質有相同的一級結構
意義
簡併性可降低基因突變的生物效應
擺動性
定義
tRNA上反密碼子與mRNA密碼子之間的配對有時並未嚴格遵守常見的鹼基配對規律，這種現象稱為擺動配對
發生部位
反密碼子的第1位鹼基
密碼子的第3位鹼基
如：次黃嘌呤（I）可與密碼子第3位的A、C、U配對
意義
能使一種tRNA辨識mRNA的多種簡併密碼子
通用性
定義
從低等生物到人類都使用同一套遺傳密碼
意義
為地球上的生物來自同一起源的演化論提供了有力證據支持
特例舉例
哺乳動物粒線體內，UGA除了代表終止訊號，也代表色氨酸
tRNA是胺基酸和密碼子之間的特異連接物（特異胺基酸的「搬運工具」）
tRNA兩個功能部位
胺基酸結合部位
tRNA的胺基酸臂的-CCA末端的腺苷酸3'-OH
mRNA結合部位
tRNA反密碼環中的反密碼子
作用
運載胺基酸
一種胺基酸通常與多種tRNA特異性結合（與密碼子的簡併性相適應）
一種tRNA只能轉運一種特定的胺基酸
充當“適配器”
每種tRNA的反密碼子決定了所攜帶的胺基酸能準確地在mRNA上對號入座
核醣體是蛋白質合成的場所
核醣體的組成
rRNA和多種蛋白質結合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，由大小兩個亞基組成
核醣體的3個重要的功能部位
A位(aminoacyl site－氨酰位）
結合胺基-tRNA
P位(peptidyl site—肽酰位)
結合勝肽酰-tRNA
E位(exit site－排出位)
釋放已經卸載了胺基酸的tRNA
蛋白質合成需要多種酵素類和蛋白質因子
供能物質
ATP或GTP
無機離子
Mg2 、K 等
酵素
氨基酰-tRNA合成酶、肽酰轉移酶、轉位酶等
蛋白因子
真核生物：eucaryote
起始因子（initiation factor) IF
原核生物
IF
真核生物
eIF
延長因子（elongation factor）EF
原核生物
EF
真核生物
eEF
終止因子（termination factor）【又稱釋放因子】RF（release factor）
原核生物
RF
真核生物
eRF
胺基酸活化及與tRNA的連接
氨酰-tRNA合成酶識別特定胺基酸和tRNA
目前已發現23種氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA合成酶催化反應的主要步驟
反應消耗了2個來自ATP的高能量磷酸鍵
① 胺基-tRNA合成酶催化ATP分解為PPi和AMP
② AMP、酵素、胺基酸三者結合為中間複合體(氨酰-AMP-酶）
其中胺基酸的羧基與磷酸腺苷的磷酸以酐鍵相連而活化
③ 活化胺基酸與tRNA3'-CCA末端的腺苷酸的核糖2'或3'位的遊離羥基以酯鍵結合，形成對應的胺基-tRNA，AMP以遊離形式被釋放出來
氨酰-tRNA合成酶的校對活性
能將錯誤結合的胺基酸水解釋放，再換上正確的胺基酸，以改正合成過程出現的錯配
肽鏈的合成需要特殊的起始氨酰-tRNA
原核生物
起始的甲硫胺酸發生了甲醯化，形成N- 甲 醯 甲 硫 氨 酸 （ fMet-tRNAfMet ） ， 可以在mRNA的起始密碼子AUG處就位，參與形成翻譯起始複合物
真核生物
真核起始密碼和後續閱讀框內Met所結合的tRNA不同：起始tRNA為initiator tRNA，即tRNAi;Met-tRNAMet 可在延長中被識別
蛋白質合成後的加工與標靶運輸
翻譯後加工
定义
新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须 经过复杂的加工过程才能转变为有活性的成熟 蛋白质，这一加工过程称为翻译后加工
包括
正确折叠成三维结构、形成二硫键、亚基 聚合形成四级结构、水解切除、侧链化学修饰 等
新生勝肽鏈摺疊需要分子伴侶
背景
新合成蛋白未摺疊的勝肽段有許多疏水基團暴露在外，具有分子內或分子間聚集的傾向，無法形成正確空間構象
結構混亂的勝肽鏈集合體產生過多對細胞有致命影響
意義
大多數蛋白質折疊不是自發性完成，需其他酵素或蛋白質輔助。這些輔助蛋白質可引導新生勝肽鏈以特定方式正確摺疊，稱為分子伴侶（molecular chaperone），如熱激蛋白、伴侶蛋白等
分子伴侶
定義
分子伴侶是細胞內辨識勝肽鏈的非天然構象、促進各功能域和整體蛋白質的正確摺疊的保守蛋白質
主要作用
封閉待折疊勝肽鏈暴露的疏水區段
創造隔離的環境，使勝肽鏈的折疊互不干擾
促進勝肽鏈折疊和去聚集
遇到壓力刺激，使已折疊的蛋白質去折疊
舉例
熱激蛋白70（Heat shock protein 70, HSP 70)
特點
屬於應激反應性蛋白質，分子量70kD左右
常溫有一定表達，高溫壓力可誘導該蛋白質大量合成
可促進需要折疊的多肽折疊為有天然空間構象的蛋白質
在翻譯後加工中的作用
與未折疊蛋白的疏水區結合，既可避免蛋白質因高溫而變性，又可防止新生肽鏈過早折疊
使一些跨膜蛋白在轉位至膜前保持非折疊狀態
與未折疊多肽鏈結合，可以解開多肽鏈之間的聚集，或防止新聚集的產生
有些Hsp70透過與多肽鏈結合、釋放的循環過程， 使多肽鏈發生正確折疊。這個過程需ATP水解供 能，並需要其他伴侶蛋白如Hsp40的共同作用
若多肽鏈折疊不充分，可持續重複至天然 構象形成
Hsp蛋白質家族
定位
可存在於胞漿、內質網腔、粒線體、胞核等部位（人類）
功能
涉及多種細胞保護功能
如使粒線體和內質網蛋白質保持未折疊狀態而轉運、跨膜，再折疊為功 能構象
避免或消除蛋白質變性後因 疏水基團暴露而發生的不可逆聚集，以利清除 變性或錯誤折疊的多肽中間物等
伴侶蛋白
分類（真核生物、原核）
大腸桿菌
GroES/GroEL系統
組成
桶
Gro EL
由14個亞基形成桶狀空腔，頂部為空腔出口
蓋
Gro ES
由7個相同亞基組成的圓頂狀複合物
作用過程
當待折疊勝肽鏈進入Gro EL的桶狀空腔後，Gro ES作為「蓋子」瞬時封閉Gro EL空腔出口。封閉後的桶狀空腔提供能完成肽鏈折疊的微環境
作用特點
消耗大量能量，折疊完成後釋放
尚未完全折疊的勝肽鏈可以進入下一個循環，重複以上過程，直到天然構象形成
真核細胞（類似GroES/GroEL系統功能的伴侶蛋白）
Hsp60
主要作用
為非自發性折疊蛋白質提供能折疊形成天然空間構象的微環境
異構酶（折疊酶）
背景
除了分子伴侶協助肽鏈折疊以外，有些對於蛋 白質空間結構形成至關重要的胺基酸殘基（如 半胱氨酸、脯氨酸等）的正確摺疊還需要酶促 反應
分類
蛋白質二硫鍵異構酶（protein disulfide isomerase, PDI)
作用
二硫鍵異構酶在內質網腔活性很高，可在較大區段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂並形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質形成熱力學最穩定的天然構象
協助多肽鏈內或肽鏈之間二硫鍵的正確形成
主要在內質網進行
勝肽-脯胺酸順反異構酶(peptide prolyl-cis-trans isomerase,PPI)
蛋白質三維構象形成的限速酶
背景
多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構體，空間構像有明顯差異
作用
肽醯-脯胺酸順反異構酶可促進上述順反兩種異構體之間的轉換
使多肽在各脯胺酸彎折處形成準確摺疊
肽鏈水解加工產生具有活性的蛋白質或多肽
新生勝肽鏈的N端甲硫胺酸殘基
原核生物
約半數保留甲硫胺酸
經脫甲醯基酶切除N-甲醯基而保留甲硫胺酸
另一部分則去除N-甲醯甲硫胺酸
被氨基肽酶水解而去除N-甲醯甲硫氨酸
真核生物
真核生物的Met全部切掉
信號肽
定義
分泌性蛋白或跨膜蛋白前驅物的N端有13-36個胺基酸的訊號肽
結局
在蛋白質成熟過程中被切除
有些蛋白C端的胺基酸殘基被酵素切除
使蛋白質呈現特定功能
前驅分子的水解
許多蛋白質在合成時是沒有活性的前驅分子，如胰島素原、胰蛋白酶原等，經過水解作用切除部分勝肽段，才能成為有活性的蛋白質分子或功能勝肽（胰島素原被酵素水解為胰島素；蛋白酶原裂解活化為蛋白酶）
有些多肽鏈經水解可以產生數種小分子活性勝肽
如：阿黑皮質素原(POMC)的水解修飾產生9種活性產物
胺基酸殘基的化學修飾改變蛋白質的活性
作用機理
這些修飾可以改變蛋白質的溶解度、穩定性、亞細胞定位以及與細胞中其他蛋白質的相互作用等
從而使蛋白質的功能具有多樣性
體內常見的化學修飾表
特點
有100多種修飾性胺基酸。改變溶解度、穩定性、亞細胞定位、與其他蛋白質相互作用性質等
磷酸化
訊號分子Ser，Thr、Tyr殘基的磷酸化介導細胞訊號傳導
酶蛋白透過Tyr殘基的磷酸化與去磷酸化來改變活性，調節代謝水平
糖基化
天冬胺酸殘基的醯胺氮、絲胺酸或蘇胺酸殘基的羥基可以與寡糖鏈以共價鍵連接而使多肽鏈糖基化
羥基化
賴氨酸、脯氨酸殘基羥基化是成熟膠原蛋白形成鏈間共價交聯結構的基礎
甲基化
組蛋白精胺酸殘基可被甲基化修飾而影響染色質結構，進而參與基因表現的調節
受損蛋白質天門冬胺酸可被甲基化，促進蛋白質修復或降解
二硫鍵形成
某些分泌性蛋白質常形成鏈內二硫鍵，以穩定蛋白質天然構象，避免受環境影響而變性
親脂性修飾
在勝肽鏈特定位點共價連接一個或多個疏水性脂鏈，以增強它們與膜系統的結合能力，或增進蛋白質-蛋白質間的相互作用
均為酵素反應，需蛋白激酶、糖/甲基轉移酶、羥化酶等
亞基聚合形成具有四級結構的活性蛋白質
順序性
透過非共價鍵亞基聚合形成具有四級結構的蛋白質：如血紅蛋白
具有四級結構的蛋白質由兩條以上的勝肽鏈透過非共價鍵聚合，形成寡聚體(oligomer)
輔基連接後形成完整的結合蛋白質
結合蛋白質合成後都需要結合對應輔基，才能成為具有功能活性的天然蛋白質
蛋白質合成後被標靶輸送至細胞特定部位
定義
蛋白質在核蛋白體上合成後，必須分選出來，定向輸送到一個合適的部位才能行使各自的生物學功能
特點
蛋白質的標靶輸送與翻譯後修飾過程同步進行
靶向輸送的蛋白質存在信號序列
所有標靶輸送的蛋白質一級結構中存在分選訊號，可引導蛋白質轉移到細胞的適當標靶部位，這類序列稱為訊號序列
分佈
在N端、C端或勝肽鏈內部
結局
有的輸送完成後切除，有的保留
5種蛋白不同去向
分泌蛋白質在內質網加工及標靶運輸
細胞內分泌型蛋白質的合成與轉運同時發生。它們的N-端都有訊號勝肽（signal peptide）結構，由數十個胺基酸殘基組成
信號肽的共性和結構特點
N-端含1个或多个带正电荷的碱性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸
中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸等
C-端加工区由一些极性相对较大、侧链较短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸）组成，紧接着是被信号肽酶(signal peptidase)裂解的位点
分泌蛋白的合成及轉運機制
信號肽因位於N端首先被合成，可以被細胞質中的信號識別顆粒（signal recognition particle，SRP）所識別和結合。 SRP結合在核醣體上
內質網上有SRP受體即SRP對接蛋白。 SRP核醣體複合體被引導到內質網
內質網膜的勝肽轉位複合物形成跨內質網膜通道，勝肽鏈進入內質網
SRP脫離信號肽和核醣體，肽鏈繼續延長直至完成
信號肽在內質網內被信號肽酶切除
勝肽鏈在內質網中折疊形成最終構形；隨內質網出芽形成的囊泡轉移至高爾基體
在高爾基體內包裝進分泌小泡，轉運至細胞膜，再分泌到細胞外
定位於內質網的蛋白質C-端含有滯留訊號序列
舉例
分子伴侶
內質網中含有多種分子伴侶幫助新生肽鏈折疊成天然構型的蛋白質
靶向輸送過程
核醣體→內質網
需要停留在內質網中執行功能的蛋白質先經粗面內質網上的核醣體合成並進入內質網腔
內質網→高爾基複合體
然後隨囊泡輸送到高爾基複合體
高爾基複合體→內質網
由於內質網定位的蛋白質勝肽鏈的C-端含有滯留訊號序列，在高爾基複合體中的內質網蛋白質透過此滯留訊號序列與內質網上相應受體結合，隨囊泡輸送回內質網
大部分粒線體蛋白質在細胞液合成後會標靶輸入粒線體
粒線體蛋白質
絕大部分粒線體蛋白質（95%，約1100種）是由核基因組編碼
在胞液核醣體合成後釋放、標靶輸送到粒線體
信號序列
定位
粒線體基質
蛋白質前驅物的N-端由20-35個胺基酸殘基構成的訊號序列前導勝肽，富含絲胺酸、蘇胺酸及鹼性胺基酸
標靶運輸過程
新合成的粒線體蛋白與HSP或粒線體輸入刺激因子結合，轉運至粒線體外膜
透過前導肽序列辨識、結合粒線體外膜的受體複合物
HSP水解ATP和跨內膜電化學梯度共同作用下，穿過由外膜轉運體和內膜轉運體共同構成的跨膜通道，進入粒線體基質
切除訊號序列 ，折疊成有功能的蛋白質
粒線體內膜
粒線體膜間隙
除了上述前導勝肽外，還有另一段訊號序列
其作用是引導蛋白質從基質輸送到粒線體內膜或穿過內膜進入膜間隙
質膜蛋白質由囊泡標靶轉運至細胞膜
特點
錨定
質膜蛋白質合成時在粗面內質網上的跨膜機制與分泌型蛋白質的跨膜機相似
但質膜蛋白質的勝肽鏈並非完全進入內質網腔，而是錨定在內質網膜上。透過出芽形成囊泡到達高爾基體，加工完成後隨囊泡轉運至細胞膜發揮功能
錨定方式不同
不同類型跨膜蛋白質以不同形式錨定於膜上
單次跨膜蛋白
有N端訊號勝肽，也有一段跨膜序列為停止轉移序列，可於內質網膜脂質雙層結合，使導入的勝肽鏈不再向內質網腔移動
多次跨膜蛋白
有多個訊號序列和多個停止轉移序列，可在內質網膜形成多次跨膜
核蛋白質由核輸入因子運載經核孔入核
核蛋白質
舉例
參與DNA複製和轉錄的酵素、組蛋白和轉錄因子等
特點
勝肽鏈內含有特異性的核定位序列 (nuclearlocalization signal，NLS)，4-8個胺基酸殘基，鹼性胺基酸為主，位置不固定，定位完成後不切除
核蛋白質的靶向輸送
過程
在細胞質中合成的核蛋白質和核輸入因子形成複合物被導向核孔
具有GTPase活性的RAN蛋白水解GTP釋放能量，核蛋白和核輸入因子複合物透過耗能機制經核孔入核
核輸入因子β和α先後從複合體解離，移出核孔後再利用；核蛋白質定位完成
特點
需 要 核 輸 入 因 子 (nuclear protein)α/β（辨識結合NLS）異二聚體和低分子量G蛋白RAN
肽鏈的合成過程
翻譯起始複合物的組裝啟動勝肽鏈合成
原核生物翻譯起始複合物的形成
① 核醣體大小亞基分離
30S小亞基、50S大亞基
過程
IF3, IF1與小亞基結合，大、小亞基分離，準備mRNA和 fMet-tRNAfMet與小亞基結合
完整核醣體在IF的幫助下，大小亞基解離
IF的作用
穩定大小亞基的分離狀態，若沒有IF，大、小亞基極易再聚合
② mRNA與核醣體小亞基結合
過程
P位與起始密碼子AUG結合
一條mRNA鏈上有多個AUG，核醣體小亞基與mRNA結 合時必須辨識起始AUG，以便形成一個特異的ORF；而 不會辨識ORF內部的AUG，從而準確地翻譯出目的蛋白質
原核生物mRNA如何在核醣體小亞基上準確定位（與P位結合）？
①核醣體結合位點序列（ribosome-binding site RBS)－距AUG上游約10個核苷酸處通常為-AGGAGG-，又稱Shine-Dalgaron序列，S-D序列
② 小亞基中的16S-rRNA有互補序列-UCCUCC-
小亞基中的16S-RNA的互補序列與S-D序列鹼基互補配對，使得小亞基準確定位於mRNA
③ fMet-tRNAfMet結合在P位
過程
fMet-tRNAfMet與結合了GTP的IF2一起，辨識並結合對應 於小亞基P位的mRNA序列上的起始密碼子AUG
特點
此時翻譯起始A位被IF1佔據，不與任何氨酰-tRNA結合
④ 翻譯起始複合物形成
（1）結合於IF2的GTP的水解，釋放的能量促使3種IF（1、2、3）釋放
（2）翻譯起始複合物的形成
結合了mRNA、fMet-tRNAfMet的小亞基與大亞基結合，形成 由完整核醣體、mRNA、 fMet-tRNAfMet組成的翻譯起始復 合物。
真核生物翻譯起始複合物的形成
與原核生物翻譯起始複合物形成的對比
所需的起始因子種類更多更複雜
mRNA的5’帽狀結構與3’多聚A尾都與正確起 始所必需
起始胺基-tRNA先於mRNA結合於小亞基，與 原核生物不同
過程
① 43S前起始複合物的形成
起始因子eIF1A、eIF3（與 IF1和IF3功能類似）結合 於小亞基，大小亞基分離
eIF1A（類似IF1)佔據A位阻止tRNA結合，並防止大小亞基過早結合
eIF1 結合於 E 位
GTP-eIF2與Met-tRNAiMet(起始胺基-tRNA)結合
隨後eIF5和eIF5B加入,形成43S的前起始複合物
② mRNA與核醣體小亞基結合
mRNA與43S的前起始複合物結合，由eIF4F複合物介導，形成48S起始複合物
eIF4F複合物
eIF4E
结合 mRNA 的 5’ 帽
eIF4A
具有ATPase和RNA 解旋酶活性
eIF4G
结合eIF3、eIF4E和PABP(多聚腺苷酸结合蛋白)
③ 核醣體大亞基的結合
48S起始複合物從mRNA的5’向3’掃描並定位起始密碼子，起始因子解離，隨後大亞基加入，翻譯起始複合物形成
需eIF5和eIF5B參與
促使eIF2水解GTP，進而間接發揮促進起始因子解離的作用
eIF5促使eIF2發揮GTPase活性，水解與eIF2結合的GTP，生成的eIF2-GDP與起始tRNA親和力減弱解離，其他起始因子也解離
有些mRNA翻譯不依賴5‘-帽結構
在翻譯起始時，核醣體可被mRNA上的內部核醣體進入位點（IRES)直接招募至翻譯起始點
此過程需要多種蛋白質（如IRES反式作用因子、eIF4GI等）的協助
在核醣體上重複進行的三步驟反應延長勝肽鏈
定義
指在mRNA模板的指導下，胺基酸依序進入核蛋白體並聚合成多肽鏈的過程
方向
mRNA的5'端→3'端
多肽鏈N-端→C-端
三步驟
進位（註冊）
定義
指氨基醯-tRNA依照mRNA模板的密碼子指令進入並結合到核醣體A位的過程
特點
起始因子釋放後A位空置，對應ORF(開放閱讀框）第2個密碼子
氨基醯-tRNA先與GTP-EF-Tu形成複合物，再進入A位
進位時，氨基酰-tRNA先與GTP-EF-Tu形成複合物，然後進入A位； 隨後GTP水解為GDP，GDP-EF-Tu釋放而再利用
核醣體對氨基酰-tRNA的進位有校正作用
正確的能迅速與密碼子配 對進入A位
錯誤的不能配對而解離
肽鏈合成高度保真性的機制之一
EF-Tu相關介紹
https://baike.baidu.com/item/EF-Tu/15285411
成勝肽
定義
核醣體A位和P位上的tRNA所攜帶的胺基酸縮合成勝肽的過程
特點
酵素
肽酰轉移酶
屬於一種核酶
化學本質
RNA
原核生物
23SRNA
真核生物
28SRNA
起始複合物中
P位上tRNA攜帶的甲醯甲硫胺酸與A位上新進位的 氨基醯tRNA攜帶的胺基酸縮合成勝肽
成肽後二肽醯tRNA佔據A位，卸載了甲硫胺酸的tRNA仍在P位
轉位
定義
成肽反應後，核醣體需要向mRNA的3'-端移動一個密碼子的距離，方可閱讀下一個密碼子，這個過程稱為轉位
特點
需延長因子EF-G（即轉位酶）
需要GTP水解供能
轉位的結果
胺基酸或勝肽
P to A
P位上的tRNA所攜帶的胺基酸或勝肽在成肽後交給A位上的胺基酸
tRNA
A to P
轉位後A位的肽醯tRNA經由轉位移動到P位
P to E
P位上卸載的tRNA轉位後進入E位，然後從核醣體脫落
A位得以空出
A位得以空出，準確定位在下一個密碼子，以接受下一個 氨基醯-tRNA
真核生物和原核生物的區別
真核生物的勝肽鏈延長機制與原核生物基本相同
兩者所需延長因子不同
真核生物需要eEF1α、eEF1βγ和eEF2
真核生物的上述三種延長因子分別對應原核生物的EF-Tu、EF-Ts、EF-G
在真核生物，一個新的胺基-tRNA進入A位後會產生別構效應，致使空載tRNA從E位排出
意義
重複進位—成肽—轉位，每循環一次添加一個氨基酸，由5’到3’閱讀，肽鏈從N端向C端延長
能量消耗
每生成1個肽鍵，至少需消耗4個高能量磷酸鍵
不出錯的情況下，每產生1個肽鍵，消耗4個高能量磷酸鍵
肽鏈延長階段，每生成一個肽鍵，都要水解2分子GTP（進位和轉位各1分子）獲取能量
胺基酸活化為胺基-tRNA時需消耗2個高能量磷酸鍵
如有不正確的連接也需消耗能量進行水解；這些能量用於維持蛋白翻譯的高度保真性，出錯率低於萬分之一
終止密碼子和釋放因子導致肽鏈合成終止
終止密碼子
肽鏈延長持續，直到核醣體的A位對應到mRNA的終止密碼子
不被任何氨基酰-tRNA識別
只有釋放因子RF能辨識終止密碼子而進入A位
識別過程消耗GTP
釋放因子RF
結合部位
只有RF能夠辨識終止密碼子而進入A位
作用機理
RF與A位的結合使核醣體構形改變， 將肽基轉移酶活性轉變為酯酶，水解 P位上肽鍊和tRNA之間的酯鍵，使勝肽 鏈釋放，mRNA、tRNA、核蛋白體 大/小亞基等分離
種類
原核生物
有3種釋放因子
RF-1
特異性識別UAA、UAG
RF-2
特異性識別UAA、UGA
RF-3
結合GTP且有GTP酶活性
介導RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用
真核生物
只有一個釋放因子eRF
多聚核醣體
定義
原核生物或真核生物中，1條mRNA模板鏈都可附著10～100個核蛋白體，這些核醣體依序結合起始密碼子並沿5→3方向讀碼移動，同時進行勝肽鏈合成，這種mRNA與多個核醣體形成的聚合物稱為多聚核醣體(polysome)
意義
使蛋白質生物合成以高速度、高效率進行
蛋白質合成的干擾與抑制
許多抗生素透過抑制蛋白質合成發揮作用
抑制翻譯起始的抗生素
伊短菌素
影響起始氨基酰tRNA就位和IF3功能
密旋黴素
引起mRNA在核醣體的錯位，阻礙翻譯起始複合物形成
對真核、原核內均有抑製作用
晚黴素
結合原核生物23S rRNA特定位點，抑制原核起始氨基酰tRNA（fMet-tRNAfMet）的轉位
抑制翻譯延長的抗生素
幹擾進位的抗生素
四環素
特異結合30S亞基的A位，抑制氨基醯tRNA進位
粉紅黴素
降低EF-Tu的GTP酶活性，抑制EF-Tu與氨基酰tRNA結合
黃色黴素
阻止EF-Tu從核醣體釋放
引起讀碼錯誤的抗生素
氨基糖苷類（如：鏈黴素）
鏈黴素
低浓度
引起读码错误
高浓度
抑制蛋白质合成的起始
與30S亞基結合，影響翻譯準確性
潮黴素B和新黴素
與16S rRNA及rpS12（核醣體蛋白S12）結合，幹擾30S亞基的解碼部位，造成讀碼錯誤
影響成肽的抗生素
氯黴素
結合核醣體的50S亞基，阻止肽酰轉移而抑制肽鍵形成
林可黴素
作用於A位和P位，阻止tRNA就位
大環內酯類抗生素（如：紅黴素）
與50S亞基的勝肽鏈排出通道結合，阻止排出和勝肽鍵的進一步形成
嘌呤黴素（結構與酪胺酸-tRNA類似）
取代酪胺酸-tRNA進入A位
放線菌酮
特異性抑制真核生物核醣體肽醯轉移酶的活性
影響轉位的抗生素
夫西地酸、微球菌素、硫鏈絲菌肽
抑制EF-G轉位酶活性
大觀黴素
結合小亞基（30S小亞基）抑制其變構，抑制轉位反應
某些毒素抑制真核生物的蛋白質合成
白喉毒素
真核細胞蛋白質合成的抑制劑
化學本質
修飾酵素
作用機理
使eEF-2發生ADP糖基化共價修飾，生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失去活性
eEF-2參與了起始氨基酰-tRNA的進位
蓖（bi 四聲）麻毒蛋白
化學組成
A鏈（多肽鏈）
本質
一種蛋白酶
作用機理
作用於真核生物大亞基的28S rRNA，催化其中特異腺苷酸發生脫嘌呤反應，使28S rRNA降解，使大亞基失活
B鏈（多肽鏈）
作用
B鏈對A鏈發揮毒性有重要的促進作用
B鏈上的半乳糖結合位點也是毒素發揮毒性作 用的活性部位
中心主題