蛋白翻譯后修飾(研究生高級生化)匯總

1、蛋白翻譯后修飾（齊以濤老師）上課老師沒說重點1. 蛋白的概念：由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。2. 蛋白后修飾概念和意義 （PPT4-5）3. 蛋白后修飾種類1. 切除加工2. 糖基化3. 羥基化4. 甲基化5. 磷酸化6. 乙?；?. 泛素化8. 類泛素化9. 200. 磷酸化修飾1.概念：磷酸化是通過蛋白質(zhì)磷酸化激酶將ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白的特定位點上的過程。大部分細胞過程實際上是被可逆的蛋白磷酸化所調(diào)控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修飾2.作用位點：絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸是主要的磷酸化氨基酸，大多數(shù)磷酸化蛋白質(zhì)都有多個磷酸化位點，并且其磷酸化位點是可變的。3.實例(MA

2、PK途徑)：分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶（ MAPKK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）。在真核細胞中，這3種類型的激酶構(gòu)成一個MAPK級聯(lián)系統(tǒng)（MAPK cascade），通過MAPKKK-MAPKK-MAPK逐級磷酸化，將外來信號級聯(lián)放大并傳遞下去。具體過程如下： MAPKKK位于級聯(lián)系統(tǒng)的最上游，能夠通過脅迫信號感受器或者信號分子的受體，或者其本身就直接感受胞外信號刺激而發(fā)生磷酸化 MAPKKK磷酸化后變?yōu)榛罨癄顟B(tài)，可以使MAPKK磷酸化 MAPKK始終存在于細胞質(zhì)中，MAPKK磷酸化以后通過雙重磷酸化作用將MAPK激活 MAPK被磷酸化

3、后有3種可能的去向：（1）停留在細胞質(zhì)中，激活一系列其它的蛋白激酶（2）在細胞質(zhì)中使細胞骨架成分磷酸化（3）進入細胞核，通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控基因的表達4.功能和意義: 一：調(diào)節(jié)酶蛋白及生理代謝 糖分解代謝中糖原磷酸化酶活性的調(diào)節(jié)，被磷酸化的酶具有活性，去磷酸化的酶無活性 磷酸化或去磷酸化使胞內(nèi)已存在酶的活性被激活或失活，調(diào)節(jié)胞內(nèi)活性酶的含量 二: 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性轉(zhuǎn)錄因子通常包含DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域. 轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域或調(diào)控結(jié)構(gòu)域發(fā)生磷酸化，直接影響其轉(zhuǎn)錄活性. c-Jun轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的兩個絲氨酸殘基磷酸化，正調(diào)控c-Jun的轉(zhuǎn)錄活性.三：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子核轉(zhuǎn)位 TGF-

4、b與其I型、II型受體結(jié)合，結(jié)合后的TGF-b I型受體識別R-Smad包括Smad2和Smad3，作用于C末端的絲氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的R-Smad與Smad4結(jié)合轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性 NF-kB與其抑制因子IkB形成復(fù)合體時存在于胞質(zhì)。當IkB磷酸化、泛素化后，與NF-kB解離后，NF-kB失去其抑制，得以轉(zhuǎn)入核內(nèi)，間接調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性。四：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合活性 ATF/CREB家族成員ATF-1（activating transcription factor 1）和CREB（cAMP response element binging protein）都可以與D

5、NA序列TGACG結(jié)合。ATF-1在Ser殘基上磷酸化可以增強其與DNA位點的結(jié)合，從而增強轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合活性 紫外線照射激活p53的DNA結(jié)合活性，主要通過p38蛋白激酶磷酸化p53的Ser殘基 c-Jun DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域附件的3個氨基酸磷酸化，就不能與DNA結(jié)合。5.功能和意義總結(jié)： 蛋白質(zhì)磷酸化是生物體內(nèi)普遍存在的一種調(diào)節(jié)方式，幾乎涉及所有生理及病理過程 尤其對細胞因子、生長因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及細胞生長、分化和凋亡有重要作用 包括細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、腫瘤發(fā)生、新陳代謝、神經(jīng)活動、肌肉收縮、細胞增殖、發(fā)育和分化，細胞骨架調(diào)控和細胞凋亡等。乙酰化修飾1.概念： 在乙?；复呋聦⒁阴；鶊F轉(zhuǎn)移到底

6、物蛋白質(zhì)賴氨酸殘基上的過程。其逆反應(yīng)由蛋白質(zhì)脫乙酰酶催化，稱為蛋白質(zhì)的脫乙酰化。首次發(fā)現(xiàn)組蛋白被乙?；揎?。2.意義和功能；一：刺激DNA轉(zhuǎn)錄 組蛋白N端包裹于DNA外使DNA無法暴露，乙?；蠼M蛋白與DNA結(jié)合減弱，DNA得以暴露，從而刺激DNA的轉(zhuǎn)錄二：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合活性 1.刺激轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合:p53, E2F1, GATA1和EKLF(erythroid kruppel like factor)的乙?；稽c靠近其DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域 2.阻止轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合: HMG1(high mobility group 1)乙酰化的賴氨酸殘基位于DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域內(nèi)。三：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)

7、間相互作用 1.TCF(T-cell specific transcription factor)與其共刺激因子armadillo的結(jié)合可被TCF的乙?；蓴_ 2. 核受體的乙酰化影響其與共刺激因子ACTR(activator of the thyroid and retinoicacid receptor)的結(jié)合。四：影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性 E2F1乙酰化延長其半衰期 a-微管蛋白乙?；绊懳⒐芊€(wěn)定性五組蛋白乙?；?組蛋白低乙?；捎诮M蛋白N末端富含正電荷的氨基酸，與帶負電的DNA靠靜電招募結(jié)合緊密，因此轉(zhuǎn)錄因子很難與DNA的啟動區(qū)域結(jié)合，基因表達被抑制 組蛋白乙?；瘯r，乙?；泻土私M蛋白賴氨酸

8、和精氨酸殘基的正電荷，降低了與DNA相互作用的能力，轉(zhuǎn)錄因子可以很容易的與DNA的啟動子區(qū)域結(jié)合，介導(dǎo)基因表達。六乙?；c疾病 組蛋白乙?；竝300/CBP(CREB binding protein)廣泛參與涉及白血病的染色體移位，導(dǎo)致多種包含HAT（Histone acetyltransferase）活性的融合蛋白產(chǎn)生，與白血病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān) 組蛋白去乙酰基酶亦通過多種機制參與癌癥進程 多聚谷氨酰胺疾病是一種神經(jīng)退行性遺傳病，是由致病基因CAG重復(fù)片段的擴大引起的。在擴大的多谷氨酰胺誘導(dǎo)的疾病中，蛋白的乙?；腿ヒ阴；氖Ш馐且粋€關(guān)鍵的過程。泛素化修飾1.概念： 泛素化是一種高度保守的

9、翻譯后水平的蛋白質(zhì)修飾過程，可以將泛素共價結(jié)合到目的底物蛋白質(zhì)的賴氨酸殘基上。也是一種可逆性的過程，可由去泛素化酶將泛素從蛋白質(zhì)上除去。 泛素由76個氨基酸組成，高度保守，普遍存在于真核細胞內(nèi)，故名泛素 共價結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶識別并降解，這是細胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑 與消化道內(nèi)進行的蛋白質(zhì)水解不同，從泛素與蛋白的結(jié)合到將蛋白水解成小的肽段，整個水解過程需要能量參與 20世紀70年代中期，首次從牛胸腺中分理出泛素 1977年，H.Busch首次發(fā)現(xiàn)泛素可以共價結(jié)合在H2A上，形成H2A單泛素化2.泛素化（泛素化介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解途徑）過程：(圖示如下) 泛素-蛋白酶系統(tǒng)

10、存在于所有真核生物細胞的調(diào)控系統(tǒng)，需要三種酶的參與：激活酶E1、結(jié)合酶E2和連接酶E3 在ATP酶作用下，E1在其半胱氨酸（Cys）和泛素羧基端的甘氨酸（Gly）之間形成巰酯鍵（thiol ester bond），即E1-SH-Ub，激活泛素 在E2酶作用下，泛素從E1轉(zhuǎn)移到E2，同樣以巰酯鍵的方式結(jié)合（E2-SH-Ub） E3可特異性識別底物蛋白質(zhì)，并與之結(jié)合。與此同時，E2將激活的泛素直接轉(zhuǎn)移到E3結(jié)合的底物上，經(jīng)過多次重復(fù)，多個泛素之間通過K48相互連接，在底物上形成多泛素鏈（polyubiquitin chain）。 26S蛋白酶體可以特異性識別多泛素化的蛋白質(zhì)，并將之完全水解為小多肽

11、片段 去泛素酶可以重新回收泛素3.功能和意義:一 介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解 調(diào)節(jié)細胞周期：Cdc34是E2酶，cyclinA, cyclinB,cyclinE, p21和p27可被泛素化修飾降解 與DNA修復(fù)、腫瘤和凋亡有關(guān)：p53降解受泛素介導(dǎo)的蛋白酶解調(diào)節(jié)，mdm2是其E3酶。 與免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)：NF-kB與其抑制蛋白IkB結(jié)合，無活性狀態(tài)存在于胞漿內(nèi)。感染或收到某種信號，IkB被泛素化降解，NF-kB進入核內(nèi)激活靶基因 泛素為MHC-I類分子提供多肽，提呈給T淋巴細胞抗病毒感染 調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平：（PPT 33-35） 影響轉(zhuǎn)錄因子在細胞內(nèi)定位： 控制轉(zhuǎn)錄共刺激因子活性： 3. 調(diào)整轉(zhuǎn)錄因子蛋白

12、水平：二 泛素化的非蛋白酶解功能 K63泛素化的蛋白質(zhì)與細胞表面受體的胞吞、DNA損傷后修復(fù)、核糖體功能、應(yīng)激反應(yīng)及蛋白激酶的激活有關(guān) 組蛋白H2A的單泛素化與基因轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)，并不導(dǎo)致其降4.功能和意義總結(jié)： Cells are continually building proteins, using them for asingle task, and then discarding them Signaling or controlling proteins (eg. transcription regulators and the cyclins) - lead very brief

13、lives, carrying their messages and then being thrown away Specialized enzymes - built just when they are needed,allowing cells to keep up with their minute-by-minute synthetic needs The approach may seem wasteful, but it allows each cell to respond quickly to constantly changing requirements.SUMOyla

14、tion（SUMO化修飾）1.概念：SUMO（小泛素樣修飾）：是泛素和泛素樣的家族成員。SUMO的氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)高度相似，與泛酸具有相同的功能。共有四個成員，分別為SUMO1-4。2.SUMO化修飾（PPT44）和去SUMO化修飾（PPT 47）過程： 3.SUMO連接酶 E3的種類和底物 (PPT 45)4.SENP(SUMO特異性蛋白酶)特征和種類 PPT 46 SENP是去SUMO化酶5.SUMO修飾的蛋白（底物）:PPT 506.SUMO 和 Ubiquitin異同 （PPT 51）：這兩種蛋白質(zhì)具有非常相似的二級和三級結(jié)構(gòu)。泛素和SUMO1的比對表明只有18的氨基酸序列是相同的

15、。與泛素系統(tǒng)不同，SUMO系統(tǒng)主要針對底物蛋白的蛋白酶，SUMO1綴合有不同的細胞功能。7.SUMO化的功能 （PPT 56 表格） PPT 52-588.SENP2的作用一SENP2在肌肉的發(fā)生 中的作用SENP2去SUMO化修飾MEF2A，在骨骼肌中促進肌肉生成抑制素的表達并且抑制肌細胞的生成。SENP2在調(diào)節(jié)肌肉生成抑制素以誘導(dǎo)肌細胞生成中發(fā)揮關(guān)鍵作用SENP2是骨骼肌再生的潛在的治療靶標。二 SENP2對于神經(jīng)元的功能至關(guān)重要 多種蛋白修飾 各種翻譯后修飾的過程不是孤立存在的，在很多細胞活動中，需要各種翻譯后修飾的蛋白共同作用 同一個蛋白可以擁有一種以上的后修飾過程 各種翻譯后修飾形式相互影響和協(xié)調(diào) 翻譯后修飾的蛋白質(zhì)組學(xué) 由于蛋白質(zhì)翻譯后修飾并不是直接由基因決定的，研究蛋白質(zhì)翻譯后修飾對蛋白組學(xué)的研究具有更重要的意義，因此誕生了翻譯后修飾的蛋白質(zhì)組學(xué) 蛋白質(zhì)翻譯后修飾在體內(nèi)是一個動態(tài)的變化