蛋白質生物合成

生物按照從脫氧核糖核酸 (DNA)轉錄得到的信使核糖核酸（mRNA）上的遺傳信息合成蛋白質的過程。由於mRNA上的遺傳信息是以密碼（見遺傳密碼）形式存在的，只有合成為蛋白質才能表達出生物性狀，因此將蛋白質生物合成比擬為轉譯或翻譯。所以，RNA是蛋白質合成的直接模板

基本介紹

• 中文名：蛋白質生物合成
• 外文名：protein biosynthesis
• 性質：蛋白質合成的直接模板
• 特點：方向性

直接模板

翻譯模板

protein biosynthesis

不同mRNA序列的分子大小和鹼基排列順序各不相同，但都具有5ˊ-端非翻譯區、開放閱讀框架區、和3ˊ-端非翻譯區；真核生物的mRNA的5ˊ-端還有帽子結構、3ˊ-端有長度不一的多聚腺苷酸(polyA)尾。帽子結構能與帽子結合，在翻譯時參與mRNA在核糖體上的定位結合，啟動蛋白質生物的合成；帽子結構和polyA尾的作用還有穩定RNA；開放閱讀框架區與編碼蛋白質的基因序列相對應。

遺傳密碼錶

在mRNA的開放式閱讀框架區，以每3個相鄰的核苷酸為一組，代表一種胺基酸或其他信息，這種三聯體形勢稱為密碼子（codon）。如圖，通常的開放式閱讀框架區包含500個以上的密碼子。

遺傳密碼的特點

一方向性：密碼子及組成密碼子的各鹼基在mRNA序列中的排列具有方向性（direction），翻譯時的閱讀方向只能是5ˊ→3ˊ；

二連續性：mRNA序列上的各個密碼子及密碼子的各鹼基是連續排列的，密碼子及密碼子的各個鹼基之間沒有間隔，每個鹼基唯讀一次，不重疊閱讀；

三簡併性：一種胺基酸可具有兩個或兩個以上的密碼子為其編碼。遺傳密碼表中顯示，每個胺基酸都有2,3,4或6個密碼子為其編碼（除甲硫氨酸只有一個外），但每種密碼子只對應一個胺基酸，或對應終止信息；

四通用性：生物界的所有生物，幾乎都通用這一套密碼子表；

五擺動性：tRNA（信使RNA）的最後一位，和mRNA的對應不完全，導致了簡併性。

合成場所

核糖體就象一個小的可移動的工廠，沿著mRNA這一模板，不斷向前迅速合成肽鏈。氨基醯tRNA以一種極大的速率進入核糖體，將胺基酸轉到肽鏈上，又從另外的位置被排出核糖體，延伸因子也不斷地和核糖體結合和解離。核糖體和附加因子一道為蛋白質合成的每一步驟提供了活性區域。

合成和調控

蛋白質生物合成的調控

生物體內蛋白質合成的速度，主要在轉錄水平上，其次在翻譯過程中進行調節控制。它受性別、激素、細胞周期、生長發育、健康狀況和生存環境等多種因素及參與蛋白質合成的眾多的生化物質變化的影響。由於原核生物的翻譯與轉錄通常是偶聯在一起的，且其mRNA的壽命短，因而蛋白質合成的速度主要由轉錄的速度決定。弱化作用是一個通過翻譯產物的過量與不足首先影響轉錄，從而調節翻譯速度的一種方式。mRNA的結構和性質也能調節蛋白質合成的速度。

HCR有活潑和不活潑的兩種狀

真核生物轉錄與翻譯不是偶聯的，通常蛋白質合成的速度比原核生物慢。真核生物除了主要通過轉錄和轉錄後加工及mRNA的結構和性質（如帽子結構和多聚A尾巴等）（見信使核糖核酸）進行調控外，通過對珠蛋白生物合成研究表明，真核起始因子eIF－2是翻譯速度的限制因子，因此影響eIF－2的因素能調節翻譯的速度。用哺乳動物網織紅細胞的無細胞製劑進行離體研究指出，當缺乏血紅素時，因為無法形成血紅蛋白，沒有必要合成蛋白質。實驗證明血紅素的調控是通過一種稱為血紅素調控阻遏物（HCR）實現的。HCR有活潑和不活潑的兩種狀

紅素存在抑制了胞蛋白質合成

血紅素通過影響eIF－2對蛋白質進行調控。當血紅素存在時，抑制了胞蛋白質合成，而且還能促進通常不合成血紅蛋白的細胞合成蛋白質，如促進肝癌細胞、海拉細胞和腹水瘤細胞無細胞製劑的蛋白質合成。

蛋白質生物合成的抑制劑

蛋白質生物合成的抑制劑 許多蛋白質生物合成抑制劑具有高度專一性，這對於研究合成機制很重要。許多臨床有效的抗生素是通過特異抑制原核生物的蛋白質合成而發揮作用的，它們抑制細菌生長而不損害人體細胞。利用兩類生物蛋白質合成的差異，可以找出治療細菌感染引起的疾病的藥物。表中列出一些較為重要的蛋白質生物合成抑制劑及其作用部位和專一性。