生物信息傳遞下從mRNA到蛋白質(zhì)

1、生物信息傳遞下從生物信息傳遞下從mRNAmRNA到蛋到蛋白質(zhì)白質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 遺傳密碼遺傳密碼一、遺傳密碼子的定義；一、遺傳密碼子的定義；二、遺傳密碼的破譯；二、遺傳密碼的破譯；三、遺傳密碼的特性三、遺傳密碼的特性；一、遺傳密碼子的定義及特征：一、遺傳密碼子的定義及特征：密碼子（密碼子（codoncodon）是是mRNA mRNA 上上的的序列，編碼一個(gè)氨基酸或者序列，編碼一個(gè)氨基酸或者 遺傳單位。遺傳單位。(1)(1)、codoncodon具有通用性（除具有通用性（除）；）；(2)(2)、在、在序列中序列中 codoncodon具有具有；rIIrII Marshall Nirenberg (

2、1961)ButIn vitro Poly(U) poly(Phe) peptide Poly(C) poly(Pro) peptide Poly(A) poly(Lys) peptide Poly(G) poly(Gly) peptidepoly(UCUCUC) poly(Ser-Leu-Ser-Leu) UCU/CUC Ser/Leu Stop codon 的證實(shí)的證實(shí)Brenner (1961) 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)T4 phage 頭部蛋白基因的頭部蛋白基因的虎珀突變（虎珀突變（amber），），突變體頭部蛋白較野生突變體頭部蛋白較野生型的變短；型的變短；推測(cè)：頭部蛋白基因發(fā)生了終止突變，使蛋白推

3、測(cè)：頭部蛋白基因發(fā)生了終止突變，使蛋白質(zhì)合成中斷。質(zhì)合成中斷。Garen (1965) 通過(guò)對(duì)通過(guò)對(duì) 堿性磷酸酯酶基因堿性磷酸酯酶基因（phoA）琥珀突變株的大量回復(fù)突變株分析，確立了三個(gè)琥珀突變株的大量回復(fù)突變株分析，確立了三個(gè)終止密碼子：終止密碼子： Stop codon 的證實(shí)的證實(shí)Genetic codonGenetic codon3、密碼子的特性、密碼子的特性1209 codonsCodon usage in the genes of Animals2244 codonsmRNA3 5 5 3 密碼子密碼子tRNA反密碼子反密碼子 I A或或U或或C（3）、線(xiàn)粒體中密碼子的特征：）、

4、線(xiàn)粒體中密碼子的特征：線(xiàn)粒體中具有與通用密碼不同的編碼信息線(xiàn)粒體中具有與通用密碼不同的編碼信息 線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體codoncodon較為整齊（均為較為整齊（均為2/4/62/4/6）2 codon; F, I, Y, H, Q, N, E, k, D,W, M, C4 codon; V, P, T, A, R, G6 codon; L, S Codons Comparing between in usual and in mtCodons Comparing between in usual and in mtIlestopstopArgTrpMetChanges occur in the mit

5、ochondrial genetic codeChanges occur in the mitochondrial genetic code In mt 22 tRNA only (32 tRNA in universal code)In mt 22 tRNA only (32 tRNA in universal code) - -（3）、線(xiàn)粒體中密碼子的特征：）、線(xiàn)粒體中密碼子的特征： Codon-readingFor codon family; two of three readingcodon UCU-UCA-UCG-UCCanti-codon AGUUC Ser codon N1rd

6、(U) A/U/C/G 僅起將僅起將codon隔開(kāi)的作用隔開(kāi)的作用5353 ： -aa accept arm ; loading aa at 3 end-DHU loop; contact with AARS-anti-codon loop; 34th is wobble base-TC loop; contact with 5s rRNA-extra loop; classification marker ?34 I type ; 3-5 Nt 3/4 tRNAII type ; 13-21 Nt tRNA各部分的作用各部分的作用（4）RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：的三級(jí)結(jié)構(gòu)：L型折疊型折疊（4）RNA

7、的三級(jí)結(jié)構(gòu)：的三級(jí)結(jié)構(gòu)：L型折疊型折疊tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) （ -aa accept arm 位于位于“L”的一端，契合于核糖體的肽基的一端，契合于核糖體的肽基 轉(zhuǎn)移酶結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)移酶結(jié)合位點(diǎn) P A, 以利肽鍵的形成以利肽鍵的形成-anti-codon arm 位于位于”L”另一端，與結(jié)合在核糖體另一端，與結(jié)合在核糖體 小亞基上的小亞基上的codon of mRNA配對(duì)配對(duì) A P 線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體 tRNA 與通用與通用 tRNA 的結(jié)構(gòu)差異的結(jié)構(gòu)差異- no TC loop in mt-tRNA-no DHU loop in some mt-tRNA-G+C/A+U = 0.250.9

8、4 in mt-tRNAG+C/A+U = 12 in universal tRNAXo5U (5-羥基尿苷羥基尿苷)Cmnm5U (5-羧甲基氨甲基尿苷羧甲基氨甲基尿苷)mCm5U (5-甲氧基羰甲基尿苷甲氧基羰甲基尿苷)Xm5s2U (5-甲基甲基-2硫代尿苷硫代尿苷)K2C (2-賴(lài)氨酸胞苷賴(lài)氨酸胞苷)Com5U (5(2)-羥羧甲基尿苷羥羧甲基尿苷)I (Inosine次黃嘌呤次黃嘌呤)m7G (7-甲基尿苷甲基尿苷)m5C (5-甲基胞苷甲基胞苷)m6A (6-甲基腺苷甲基腺苷)s2C (2-硫代胞苷硫代胞苷) ( (假尿苷假尿苷) )Um (2-O-甲基尿苷甲基尿苷)Q (Queu

9、osine)1、Methylated Nt at anti-codon and flanked 2 tRNA中中anti-codon堿基修飾的意義堿基修飾的意義 限制對(duì)密碼識(shí)讀的隨意性，以保證限制對(duì)密碼識(shí)讀的隨意性，以保證U A/G Cm5S2U （5-甲基甲基-2硫代尿苷）硫代尿苷） A (only) 在特定表達(dá)細(xì)胞中在特定表達(dá)細(xì)胞中 提高搖擺能力，提高搖擺能力，以保證，以保證A U A I A/C/UU A/G U CmO5U A/G/U 保證正確的讀碼框架保證正確的讀碼框架, , 以保證遺傳的穩(wěn)定以保證遺傳的穩(wěn)定但在但在trmDtrmD3 3突變體中突變體中( () )E.coli Sa

10、lmonella（沙門(mén)氏菌屬）沙門(mén)氏菌屬）具有具有m m1 1G G的的tRNAtRNApropro可識(shí)讀可識(shí)讀 CNN (CNN (以以C C開(kāi)頭的密碼子開(kāi)頭的密碼子) )tRNApro U34G35G36 m1G37可識(shí)讀可識(shí)讀CCA/CCGtRNApro則只能以則只能以+1讀碼方式，讀碼方式，U34G35G36G37 識(shí)讀識(shí)讀CCCtRNAproU34G35G36G37 U34G35G36m1G37 anti-codonanti-codon兩側(cè)堿基的修飾，以?xún)蓚?cè)堿基的修飾，以codon/anti-codon 的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 G C多多 A = T多多A,UA,U多的多的 anti-codon, anti-codon, 其兩側(cè)其兩側(cè)發(fā)生修飾發(fā)生修飾 反密碼子第一位反密碼