【正文】 A 纈氨酸（ Val，V） 丙氨酸（ Ala，A） 谷氨酸（ Glu，E） 甘氨酸（ Gly，G） G 第二位（中間）核苷酸 U C A G 除色氨酸 （ UGG） 只有一個(gè)密碼子外 ， 其他氨基酸都有一個(gè)以上的密碼子 。 9種氨基酸有 2個(gè)密碼子 ， 1種氨基酸有 3個(gè)密碼子 ， 5種氨基酸有 4個(gè)密碼子 ， 3種氨基酸有 6個(gè)密碼子 （ 表 43） 。 由一種以上密碼子編碼同一個(gè)氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并 （ degeneracy） ， 對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為 同義密碼子 （ synonymous codon） 。 AUG和 GUG既是甲硫氨酸及纈氨酸的密碼子又是起始密碼子 。 表 43 密碼子的兼并性 氨基酸 密碼子個(gè)數(shù) 氨基酸 密碼子個(gè)數(shù) 丙氨酸 4 亮氨酸 6 精氨酸 6 賴氨酸 2 天門冬酰胺 2 甲硫氨酸 1 天門冬氨酸 2 苯丙氨酸 2 半胱氨酸 2 脯氨酸 4 谷氨酰胺 2 絲氨酸 6 谷氨酸 2 蘇氨酸 4 甘氨酸 4 色氨酸 1 組氨酸 2 酪氨酸 2 異亮氨酸 3 纈氨酸 4 3. 密碼子與反密碼子的相互作用 tRNA的反密碼子在核糖體內(nèi)是通過堿基的反向配對(duì)與 mRNA上的密碼子相互作用的。 1966年， Crick提出擺動(dòng)假說(shuō)（ wobble hypothesis），解釋了反密碼子中某些稀有成分（如 I）的配對(duì)，以及許多氨基酸有 2個(gè)以上密碼子的問題。 圖 44 mRNA上的密碼子與 tRNA上的反密碼子配對(duì)示意圖 a. 密碼子與 tRNA反密碼子臂上相應(yīng)序列配對(duì)； b. 當(dāng)反密碼子第一位是 I時(shí)，密碼子第三位可以是 A、 U或 C。 在密碼子與反密碼子的配對(duì)中 ， 前兩對(duì)嚴(yán)格遵守堿基配對(duì)原則 ， 第三對(duì)堿基有一定的自由度 ， 可以 “ 擺動(dòng) ” ， 因而使某些 tRNA可以識(shí)別 1個(gè)以上的密碼子 。 一個(gè) tRNA究竟能識(shí)別多少個(gè)密碼子是由反密碼子的第一位堿基的性質(zhì)決定的 ， 反密碼子第一位為 A或 C時(shí)只能識(shí)別 1種密碼子 ， 為G或 U時(shí)可以識(shí)別 2種密碼子 ， 為 I時(shí)可識(shí)別 3種密碼子 。 表 45 tRNA上的反密碼子與 mRNA上密碼子的配對(duì)與 “ 擺動(dòng) ” 分析 1．反密碼子第一位是 C或 A時(shí)，只能識(shí)別一種密碼子。 反密碼子 （ 339。） XYC（ 539。） （ 339。） XYA（ 539。） 密碼子 （ 539。） YXG（ 339。） （ 539。） YXU（ 339。） 2．反密碼子第一位是 U或 G時(shí)，可分別識(shí)別兩種密碼子。 反密碼子 （ 339。） XYU （ 539。） （ 339。） XYG （ 539。） 密碼子 （ 539。） YXA/G（ 339。） （ 539。） YXC/U（ 339。） 3．反密碼子第一位是 I時(shí)，可識(shí)別 3種密碼子 反密碼子 （ 339。） XYI （ 539。） 密碼子 （ 539。） YXA/U/C（ 339。） 多個(gè)密碼子同時(shí)編碼一個(gè)氨基酸 ， 凡是第一 、 二位堿基不同的密碼子都對(duì)應(yīng)于各自獨(dú)立的 tRNA。 原核生物中大約有 3045種 tRNA， 真核細(xì)胞中可能存在 50種 tRNA。 4. 2 tRNA tRNA不但為每個(gè)三聯(lián)密碼子翻譯成氨基酸提供了接合體 ， 還為準(zhǔn)確無(wú)誤地將所需氨基酸運(yùn)送到核糖體上提供了運(yùn)送載體 ， 所以 ， 它又被稱為 第二遺傳密碼 。 不同 tRNA在結(jié)構(gòu)上存在大量的共性 ， 由小片段堿基互補(bǔ)配對(duì)形成三葉草形分子結(jié)構(gòu) ， 有 4條根據(jù)結(jié)構(gòu)或已知功能命名的手臂 。 最常見 tRNA分子有 76個(gè)堿基 ， 相對(duì)分子質(zhì)量約為 104， 不同的 tRNA分子可有 74～95個(gè)核苷酸不等 。 D臂中存在多至 3個(gè)可變核苷酸位點(diǎn) ， 17： 1及 20： 20： 2。 最常見的 D臂缺失這 3個(gè)核苷酸 ， 而最小的臂中第 17位核苷酸也缺失了 。 受體臂 （ acceptor arm） 由鏈兩端序列配對(duì)形成的桿狀結(jié)構(gòu)和 3‘ 端未配對(duì)的 3～ 4個(gè)堿基所組成 ，其 3’ 端的最后 3個(gè)堿基序列永遠(yuǎn)是 CCA， 最后一個(gè)堿基的 3’或 2’ 自由羥基 （ — OH） 可以被氨酰化 。 TψC臂是根據(jù) 3個(gè)核苷酸命名的 ， 其中 ψ表示擬尿嘧啶；反密碼子臂是根據(jù)位于套索中央的三聯(lián)反密碼子命名的； D臂是根據(jù)它含有二氫尿嘧啶 （ dihydrouracil） 命名的 。 tRNA的稀有堿基含量非常豐富 ， 約有 70余種 。 每個(gè) tRNA分子至少含有 2個(gè)稀有堿基 ， 最多有 19個(gè) ， 多數(shù)分布在非配對(duì)區(qū) ，特別是在反密碼子 339。 端鄰近部位出現(xiàn)的頻率最高 。 4. 2. 1 tRNA的 L形三級(jí)結(jié)構(gòu) 研究酵母 tRNAPhe、 tRNAfMet和大腸桿菌 tRNAfMet、 tRNAArg等的三級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)都呈 L形折疊式（圖 46）。 圖 46 酵母 tRNAphe的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖（根據(jù) X射線衍射數(shù)據(jù)繪制）。 a和 b表示用不同方法構(gòu)建的模型。 在 L形三級(jí)結(jié)構(gòu)中 ， 受體臂和 TψC臂的桿狀區(qū)域構(gòu)成了第一個(gè)雙螺旋 ， D臂和反密碼子臂的桿狀區(qū)域形成了第二個(gè)雙螺旋 。 TψC臂和 D臂的套索狀結(jié)構(gòu)位于 “ L”的轉(zhuǎn)折點(diǎn) ， 受體臂頂端的堿基位于 “ L”的一個(gè)端點(diǎn) ， 反密碼子臂的套索狀結(jié)構(gòu)生成了 “ L”的另一個(gè)端點(diǎn) （ 圖 47） 。 tRNA上所運(yùn)載的氨基酸必須靠近位于核糖體大亞基上的多肽合成位點(diǎn) ， 而tRNA上的反密碼子必須與小亞基上的mRNA相配對(duì) ， 所以分子中兩個(gè)不同的功能基團(tuán)是最大限度分離的 。 4. 2. 2 tRNA的功能 轉(zhuǎn)錄過程是信息從一種核酸分子（ DNA） 轉(zhuǎn)移到另一種結(jié)構(gòu)上極為相似的核酸分子 （ RNA） 的過程 ， 信息轉(zhuǎn)移靠的是堿基配對(duì) 。 翻譯階段遺傳信息從 mRNA分子轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)極不相同的蛋白質(zhì)分子 ， 信息是以能被翻譯成單個(gè)氨基酸的三聯(lián)密碼子形式存在的 ， 在這里起作用的是 tRNA的 解碼 機(jī)制 。 只有 tRNA上的反密碼子能與 mRNA上的密碼子相互 識(shí)別 并配對(duì) ， 而氨基酸本身不能識(shí)別密碼子 ， 只有結(jié)合到 tRNA上生成 AAtRNA， 才能被帶到 mRNA核糖體復(fù)合物上 ， 插入到正在合成的多肽鏈的適當(dāng)位置上 。 用 14C標(biāo)記的半胱氨酸與 tRNACys結(jié)合后生成[14C]半胱氨酸 tRNACys， 經(jīng) Ni(鎳 ） 催化可生成 [14C]AlatRNACys ， 再把 [14C]AlatRNACys加入到蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中 ， 發(fā)現(xiàn)[14C]AlatRNACys插入了血紅蛋白分子中通常由半胱氨酸占據(jù)的位置上 ， 表明起識(shí)別作用的是 tRNA。 4. 2. 3 tRNA的種類 1. 起始 tRNA和延伸 tRNA 能特異性識(shí)別 mRNA模板上起始密碼子的 tRNA叫起始 tRNA， 其他 tRNA統(tǒng)稱為延伸 tRNA。 真核生物起始 tRNA攜帶甲硫氨酸 （ Met） ， 原核生物起始 tRNA攜帶甲酰甲硫氨酸 （ fMet） ，MettRNAfMet必須首先甲?；?fMettRNAfMet才能參與蛋白質(zhì)的生物合成 。 tRNA 將代表相同氨基酸的不同 tRNA稱為同工 tRNA。在一個(gè)同工 tRNA組內(nèi) ， 所有 tRNA均專一于相同的氨基酰 tRNA合成酶 。 同工 tRNA既要有不同的反密碼子以識(shí)別該氨基酸的各種同義密碼 ， 又要有某種結(jié)構(gòu)上的共同性 ， 能被 AAtRNA合成酶識(shí)別 。 tRNA 結(jié)構(gòu)基因中某個(gè)核苷酸的改變可能產(chǎn)生終止密碼子 （ UAG、 UGA、 UAA） ， 使蛋白質(zhì)合成提前終止 ， 合成無(wú)功能的或無(wú)意義的多肽 ，這種突變稱為無(wú)義突變 ， 而校正 tRNA通過改變反密碼子區(qū)校正無(wú)義突變 （ 表 47） 。 表 47 大腸桿菌無(wú)義突變的校正 tRNA 位點(diǎn) tRNA 野生型 校正基因 識(shí)別密碼 反密碼 識(shí)別密碼 反密碼 supD Ser UCG ← CGA UAG ← CUA supE Gln CAG ← CUG UAG ← CUA supC Tyr UAC ← GUA UAG ← CUA supG Lys AAA ← UUU UAA ← UUA supU Trp UGG ← CCA UGA ← UCA 如某大腸桿菌色氨酸合成酶基因中的一個(gè)甘氨酸密碼子 GGA突變成了 AGA(編碼精氨酸 ),指導(dǎo)合成錯(cuò)誤的多肽 （ 錯(cuò)義突變 ） 。 甘氨酸校正 tRNA的校正基因突變使其反密碼子從CCU變成 UCU， 它仍然是甘氨酸的反密碼子 ，單不結(jié)合 GGA而能與突變后的 AGA相結(jié)合 ，把甘氨酸放到原來(lái)的位置上 。 AAtRNA合成酶 AAtRNA合成酶是一類催化氨基酸與tRNA結(jié)合的特異性酶 ， 其反應(yīng)式如下：AA+tRNA+ATP → AAtRNA+AMP+PPi 它實(shí)際上包括兩步反應(yīng)：第一步是