Question

32.简述真核生物蛋白质生物合成的基本过程。

Answer 1

真核生物的蛋白质合成
真核细胞的蛋白质翻译需要大量的蛋白因子，翻译后加工和定向输送比原核复杂得多。
1、翻译起始
真核的翻译起始比原核更复杂，因为：
①真核mRNA的二级结构更为多样和复杂。真核mRNA是经过多重加工的，它被转录后首先要经过各种加工才能从细胞核进入细胞质中，并形成各种各样的二级结构。一些mRNA与几种类型的蛋白质结合在一起形成一种复杂的颗粒状，有时称核糖核蛋白粒（ribonucleoprotein
particle）,在翻译之前，它的二级结构必须改变，其中的蛋白质必须被去掉。
②核糖体需要扫描mRNA以寻找翻译起始位点。真核mRNA没有SD序列来帮助识别翻译起点，因此核糖体结合到mRNA的5’端的帽子结构并向3’端移动寻找翻译起点。这种扫描过程很复杂，知之甚少。
真核翻译起始用到的起始因子（eIF）至少有9种
，多数的功能仍需进步研究。eIF3的功能类似IF3，防止核糖体大小亚基过早结合，eIF2-GTP类似与IF2-GTP，促进起始aa-tRNA、mRNA与小亚基的结合，eIF4能识别并结合在mRNA的帽子结构上。
起始复合物的形成过程：
（1）40S小亚基-(eIF-3)结合到(eIF-2-GTP)-Met-tRNAi
Met复合物上形成40S前起始复合物（40S
preinitiation
complex）。
这里，eIF-2-GTP介导了起始tRNA与40S小亚基的结合，然后eIF-2-GDP通过eIF-2B（鸟苷酸释放蛋白）再生。此时，由于eIF-3和40S小亚基相结合，eIF-6和60S大亚基相结合，所以小亚基暂时还不能与大亚基相结合。
（2）
40S前起始复合物结合到mRNA5’端形成40S起始复合物。消耗1个ATP。
该过程需要ATP，另外还需要一些起始因子（eIF-4A、eIF-4B、eIF-4F、eIF-1）。
eIF-4F能识别并结合在mRNA5’端的帽子结构上，eIF-4A（一种ATPase）和eIF-4B（一种helicase）改变mRNA的二级结构。
（3）40S起始复合物向3’端移动扫描mRNA寻找适当的起始密码子（通常是5’端附近的AUG），直到Met-tRNAiMet与之配对。除酵母外的高等真核生物：GCCGCCpurCCAUGG
（4）
60S大亚基与40S复合物结合形成80S起始复合物，eIF2-GDP、eIF3离开
此时，60S大亚基上的eIF-6已经被释放。在形成复合物过程中，在eIF-5参与下，eIF-2-GTP水解成eIF-2-GDP。eIF-2，eIF-3，eIF-4A，eIF-4B，eIF-4F，eIF-1从起始复合物上释放。
2、延伸
（1）入位
真核生物入位需要延伸因子为EF-1，它是多亚基蛋白，同时具有EF-Tu、EF-Ts的功能。50kD的延伸因子eEF-1α-GTP与aa-tRNA结合，引导aa-tRNA进入A位点后，eEF-1α-GTP水解，随后eEF-1α-GDP离开核糖体，在eEF-1β、eEF-1γ的帮助下，eEF-1α-GDP再生为eEF-1α-GTP。
在真菌（如酵母）中，需要另一个延伸因子eEF-3与eEF-1α共同引导aa-tRNA的入位。
（2）肽键形成（转肽）
核糖体大亚基的肽酰转移酶活性催化A位点α-氨基亲核攻击P位点的aa的羧基，在A位点形成一个新的肽键。P位点上卸载的tRNA从核糖体上离开
（3）核糖体移位
移位需要一个100kD的延伸因子eEF-2-GTP。eEF-2-GTP结合在核糖体未知的位置上，GTP水解成释放的能量使核糖体沿mRNA移动一个密码子的位置，然后eEF-2-GDP离开核糖体。
3、终止
真核细胞中有两个释放因子eRF-1和eRF-3（GTP结合蛋白）介导终止。当GTP结合到eRF-3后它的GTPase活性就被激活，eRF-1和eRF-3-GTP形成一个复合物，当UAG，UGA，UAA进入A位点时，该复合物就结合到A位点上，接着GTP水解促使释放因子离开核糖体，mRNA被释放，核糖体解体成大小亚基，新生肽在肽酰转移酶催化下被释放。

Answer 2

1.起始复合物形成所需的蛋白质因子的差异
原核生物起始因子主要有if1,if2,if3等3种,而真核生物就目前所知,起始因子就有9种左右,其中eif2由3个亚基组成,而elf4按其参与复合物的作用不同区分为4a,4b,4c,4e,4f.而形成的复合物4f称为帽子结构因子elf4e与mrna帽子结构结合.
2.起始复合物形成过程的次序差异
真核生物蛋白质合成德尔起始过程分为三步：43s起始复合物的形成；48s起始复合物的形成和80s起始复合物的形成.
1）43s起始复合物的形成
小亚基40s核糖体首先与起始因子elf3和elf4c结合生成43s核糖体复合物,然后再与elf2•gtp•met-trnai复合物结合形成43s前起始复合物.而原核生物在起始因子if1、if2、if3和gtp促使下形成复合物后,与mrna结合生成复合物再与fmet-trnafmet
结合生成30s前起始复合物.
2）48s起始复合物的形成
真核生物43s前起始复合物与mrna结合成48s前起始复合物.mrna复合物含有cpb1,elf4a、elf4b和elf4f.在有atp条件下,这些因子一起生成复合物.原核生物无此步骤.
3）80s起始复合物的形成
48s前起始复合物生成后,在延长因子elf5作用下,释放出elf2
•••••gdp
•pi和elf3,elf4c,接着60s大亚基核糖体便与小亚基结合而生成80s起始复合物.
3.肽链延长和终止过程
真核生物蛋白质合成过程中的肽链延长,由延长因子ef1α、ef1βγ作用下进行的.ef1α与gtp,氨基酰-t
rna形成复合物,促使氨酰-t
rna进入核糖体.ef1βγ催化gdp与gtp交换,利于ef1α循环利用.而移位是由ef2作用进行的,相当于原核生物的ef-g,它催化gtp水解和驱动氨基酰-t
rna从a位移到p位.
终止过程由释放因子rf识别uaa或uag或uga终止密码.它使肽酰基转移酶变构成具有水解肽酰基与t
rna之间的酯键,释放出新合成的肽链,在终止过程中需gtp供能.而原核生物的终止密码分别由rf1和rf2识别.
真核生物和原核生物蛋白质合成的肽链延长和终止过程非常相似,除因子的种类和名称不同外,没有更明显的差别.