基因組學(xué)第9章

1、1) 蛋白質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯2) 蛋白質(zhì)加工蛋白質(zhì)加工3) 蛋白質(zhì)修飾蛋白質(zhì)修飾4) 蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)折疊5) 蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)降解兩種調(diào)控水平:1) 整體調(diào)控: 主要集中在翻譯起始2) 專一性調(diào)控: 針對(duì)不同的蛋白質(zhì)合成Kozak順序順序: -ACCAUGC-.在許多方面，古細(xì)菌翻譯更多地類似真核生物而非細(xì)菌在許多方面，古細(xì)菌翻譯更多地類似真核生物而非細(xì)菌,不同之處是，古細(xì)菌的不同之處是，古細(xì)菌的70S核糖體、核糖體、23S、16S和和5S rRNA 與真細(xì)菌類似。古細(xì)菌的翻譯方式十分奇特，其與真細(xì)菌類似。古細(xì)菌的翻譯方式十分奇特，其rRNA的的堿基配對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)與真細(xì)菌顯著不同，也有別于真核生

2、堿基配對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)與真細(xì)菌顯著不同，也有別于真核生物物rRNA，但古細(xì)菌與，但古細(xì)菌與rRNA結(jié)合的蛋白質(zhì)卻類似真核生結(jié)合的蛋白質(zhì)卻類似真核生物。物。古細(xì)菌古細(xì)菌mRNA的的5-端加帽，端加帽，3-端具多聚腺苷酸端具多聚腺苷酸，翻，翻譯起始與真核生物類似，譯起始與真核生物類似，涉及掃描過(guò)程涉及掃描過(guò)程。古細(xì)菌的。古細(xì)菌的tRNA有些獨(dú)特的個(gè)性，如三葉草的有些獨(dú)特的個(gè)性，如三葉草的TC臂中缺少胸腺嘧啶，臂中缺少胸腺嘧啶，并在不同的位置有些核苷酸發(fā)生在真細(xì)菌與真核生物中并在不同的位置有些核苷酸發(fā)生在真細(xì)菌與真核生物中未見(jiàn)過(guò)的修飾。古細(xì)菌由未見(jiàn)過(guò)的修飾。古細(xì)菌由翻譯起始翻譯起始tRNA攜帶的甲硫氨酸攜

3、帶的甲硫氨酸并非并非N-甲基甲硫氨酸甲基甲硫氨酸，但翻譯和延伸因子與真核生物類，但翻譯和延伸因子與真核生物類似。似。 1) 發(fā)夾結(jié)構(gòu)由翻譯起始復(fù)合物eIF4A解除2) 解除發(fā)夾結(jié)構(gòu)需要能量.1) IRES: internal ribosome entry site2) IRES的作用: 核糖體可以IRES直接結(jié)合起始翻譯, 無(wú)需掃描. 適合無(wú)帽結(jié)構(gòu)mRNA, 多順?lè)醋拥膬?nèi)部起始翻譯.3) 例子: 無(wú)加帽的細(xì)胞自身的mRNA和病毒的無(wú)加帽mRNA; SV40重疊基因的mRNA內(nèi)部翻譯起始.蛋白質(zhì)加工蛋白質(zhì)加工:1) 引導(dǎo)肽或?qū)щ牡那谐龑?dǎo)肽或?qū)щ牡那谐?2) 將多肽鏈可變剪切產(chǎn)生順序重疊功能各異

4、將多肽鏈可變剪切產(chǎn)生順序重疊功能各異 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì).3) 切除蛋白質(zhì)內(nèi)部順序切除蛋白質(zhì)內(nèi)部順序, 連接兩側(cè)順序連接兩側(cè)順序.蛋白質(zhì)修飾蛋白質(zhì)修飾: 將蛋白質(zhì)中的氨基酸進(jìn)行修飾將蛋白質(zhì)中的氨基酸進(jìn)行修飾, 添加不同的添加不同的化學(xué)基團(tuán)化學(xué)基團(tuán).細(xì)胞質(zhì)中合成的線粒體蛋白質(zhì)含有前序列細(xì)胞質(zhì)中合成的線粒體蛋白質(zhì)含有前序列(presequence),類似葉綠體蛋白質(zhì)的靶向?qū)щ念愃迫~綠體蛋白質(zhì)的靶向?qū)щ? 進(jìn)入線粒體時(shí)被切除進(jìn)入線粒體時(shí)被切除.1) 所謂內(nèi)切肽是指翻譯產(chǎn)生的多肽序列中所謂內(nèi)切肽是指翻譯產(chǎn)生的多肽序列中被切除的內(nèi)部多肽順序被切除的內(nèi)部多肽順序.2) 含有內(nèi)切肽的蛋白質(zhì)必需將內(nèi)切肽切除含有內(nèi)切

5、肽的蛋白質(zhì)必需將內(nèi)切肽切除才能成為成熟的蛋白質(zhì)才能成為成熟的蛋白質(zhì).3) 目前已在古細(xì)菌目前已在古細(xì)菌,真細(xì)菌和真核生物中發(fā)真細(xì)菌和真核生物中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)130多種具內(nèi)切肽的蛋白質(zhì)多種具內(nèi)切肽的蛋白質(zhì).4) 內(nèi)切肽的切除機(jī)制基本相同內(nèi)切肽的切除機(jī)制基本相同. 添加的基團(tuán)添加的基團(tuán) 修飾的殘基修飾的殘基(s) 可逆性可逆性 Phosphoryl tyr, ser,thr, his yes Methyl lys yes Acetyl lys, N-terinus yes(lys) Hydroxyl pro, lys no Carboxyl glu no Sugars ser, thr, hydroxyp

6、ro,asn no Myristyl cys, his no Glycoophospholipid C-terminus no Prenyl cys no ADP-ribose ? yes 泛素化泛素化 lys no -1) 真核生物細(xì)胞質(zhì)中真核生物細(xì)胞質(zhì)中80%的蛋白質(zhì)均被乙?；牡鞍踪|(zhì)均被乙酰基化.2) 細(xì)菌中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)起始氨基酸甲硫氨酸被細(xì)菌中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)起始氨基酸甲硫氨酸被 甲基化甲基化, 即甲硫甲酰氨酸即甲硫甲酰氨酸.3) 焦谷氨酸焦谷氨酸(pyroglutamate )為蛋白質(zhì)為蛋白質(zhì)N-端的谷氨端的谷氨 酸或谷氨酰胺形成的環(huán)酰胺酸或谷氨酰胺形成的環(huán)酰胺(cyclic am

7、ide).4) 豆蔻酰化豆蔻?；?myristoylation) 為信號(hào)傳導(dǎo)蛋白為信號(hào)傳導(dǎo)蛋白N-端端 甘氨酸在翻譯時(shí)發(fā)生的脂化分子甘氨酸在翻譯時(shí)發(fā)生的脂化分子1) 蛋白質(zhì)降解的場(chǎng)所及裝置.2) 蛋白質(zhì)降解受嚴(yán)格的程序控制.3) 蛋白質(zhì)降解的標(biāo)簽或信號(hào)-泛素.4) 蛋白質(zhì)選擇性降解的過(guò)程-泛素化5) 蛋白質(zhì)降解是一個(gè)涉及眾多生物學(xué)功能的環(huán)節(jié).6) 蛋白質(zhì)降解與基因表達(dá)調(diào)控.動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體(lysosome)是蛋白質(zhì)降解場(chǎng)所是蛋白質(zhì)降解場(chǎng)所.1）毀壞盒毀壞盒 人類蛋白質(zhì)人類蛋白質(zhì)IB和和-catenin以及以及HIV病病 毒毒Vpu蛋白含有蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-

8、X-Ser-序列，細(xì)胞周序列，細(xì)胞周 期蛋白（期蛋白（cyclin）A、B1和和B2含有識(shí)別順序含有識(shí)別順序-Arg- Leu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白質(zhì)磷酸化的位點(diǎn)，也是蛋白質(zhì)磷酸化的位點(diǎn) （Laney Jeffrey D. and Mark Hochstrasser.，1999）。）。2）降解子降解子 酵母中發(fā)現(xiàn)至少有酵母中發(fā)現(xiàn)至少有10種不同的蛋白質(zhì)降解種不同的蛋白質(zhì)降解 信號(hào)氨基酸基序，它們包括：信號(hào)氨基酸基序，它們包括：1）N端降解子端降解子 （N degron），位于蛋白質(zhì)），位于蛋白質(zhì)N端的一段氨基酸順序。端的一段氨基酸順序。3）PEST序列序列 一段位于蛋

9、白質(zhì)內(nèi)部的富含脯氨酸一段位于蛋白質(zhì)內(nèi)部的富含脯氨酸 （P）、谷氨酸（）、谷氨酸（E）、絲氨酸（）、絲氨酸（S）和蘇氨酸（）和蘇氨酸（T） 的順序。的順序。lOn average, a proteins half-life correlates with its N-terminal residue. This is called the N-end rule. 蛋白質(zhì)半衰期取決于蛋白質(zhì)半衰期取決于N-端殘基的現(xiàn)象稱位端殘基的現(xiàn)象稱位N-端端規(guī)法則規(guī)法則: Met, Ser, Ala, Thr, Val, or Gly: 半衰期少于半衰期少于20 hs. Phe, Leu, Asp, Lys,

10、or Arg : 半衰期為半衰期為3 min或少于或少于 3min. l內(nèi)部富含內(nèi)部富含Pro (P), Glu (E), Ser (S) and Thr (T) (PEST) 的蛋白質(zhì)的半衰期短于其它蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的半衰期短于其它蛋白質(zhì).多細(xì)胞生多細(xì)胞生物細(xì)胞內(nèi)物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降蛋白質(zhì)降解有兩條解有兩條主要路主要路線線:1.膜膜蛋白和胞蛋白和胞外內(nèi)吞的外內(nèi)吞的蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在溶酶體中溶酶體中降解降解;2.細(xì)細(xì)胞內(nèi)蛋白胞內(nèi)蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解酶體降解.1) 需要降解的蛋白質(zhì)需要貼上一個(gè)標(biāo)簽需要降解的蛋白質(zhì)需要貼上一個(gè)標(biāo)簽泛素多肽泛素多肽,這一這一過(guò)程稱為蛋白質(zhì)的過(guò)程稱為蛋白質(zhì)的泛素化泛素

11、化.2) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)泛素化系統(tǒng)泛素化系統(tǒng)由由3個(gè)組分個(gè)組分構(gòu)成：構(gòu)成： 1. 一個(gè)稱為一個(gè)稱為泛素激活酶泛素激活酶E1，它可利用水解，它可利用水解ATP釋放的釋放的能量以其胱氨酸殘基（能量以其胱氨酸殘基（Cys）的巰基與泛素）的巰基與泛素C-端的甘氨端的甘氨 酸殘基（酸殘基（Gly）形成高能硫脂鍵。）形成高能硫脂鍵。 2. 連接在連接在E1上的泛素然后被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)上的泛素然后被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)泛素結(jié)合蛋泛素結(jié)合蛋白白E2上。上。 3.同時(shí)被選中的靶蛋白與第三個(gè)組分即靶蛋白同時(shí)被選中的靶蛋白與第三個(gè)組分即靶蛋白泛素連泛素連接酶接酶E3結(jié)合。結(jié)合。E2然后將與其連接的泛素轉(zhuǎn)移到靶蛋白然后將與其連接

12、的泛素轉(zhuǎn)移到靶蛋白 上，并與靶蛋白賴氨酸殘基（上，并與靶蛋白賴氨酸殘基（Lys）-NH2基團(tuán)形成基團(tuán)形成 異肽鍵（異肽鍵（isopeptidebond），），E2被釋放。選擇哪個(gè)蛋被釋放。選擇哪個(gè)蛋 白質(zhì)進(jìn)行泛素化主要取決于白質(zhì)進(jìn)行泛素化主要取決于E2和和E3 。Ubiquitin (originally, Ubiquitous Immunopoietic Polypeptide) was first identified in 1975 as an 8.5 kDa protein of unknown function expressed universally in living cell

13、s. The basic functions of ubiquitin and the components of the ubiquitination pathway were elucidated in the early 1980s in ground breaking work performed by Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose for which the Nobel Prize in Chemistry was awarded in 2004. Poly-ubiquitination, the process in

14、 which a chain of at least four ubiquitin peptides are attached to a lysine on a substrate protein, most commonly results in the degradation of the substrate protein via the proteasome. Apparently, at least four ubiquitins are required on a substrate protein in order for the proteasome to bind and t

15、herefore degrade the substrate (though there are examples of non-ubiquitinated proteins being targeted to the proteasome). Mono-ubiquitination, the process in which a single ubiquitin peptide is bound to a substrate, initiates cell signaling by allowing other proteins that contain ubiquitin binding

16、domains to interact with the mono-ubiquitinated substrate. Mono-ubiquitination has been associated with targeting of membrane proteins to the lysosome, for example. 19S調(diào)節(jié)復(fù)合物含調(diào)節(jié)復(fù)合物含ATP酶酶,可將蛋白質(zhì)去折疊送入蛋白酶體內(nèi)腔可將蛋白質(zhì)去折疊送入蛋白酶體內(nèi)腔, 被降被降解生成的多肽鏈從蛋白酶體另一側(cè)解生成的多肽鏈從蛋白酶體另一側(cè)11S復(fù)合物的孔道離開(kāi)蛋白酶體復(fù)合物的孔道離開(kāi)蛋白酶體.免疫應(yīng)激反應(yīng)借助磷酸化促使轉(zhuǎn)錄抑制蛋

17、白降解免疫應(yīng)激反應(yīng)借助磷酸化促使轉(zhuǎn)錄抑制蛋白降解, 啟動(dòng)相關(guān)啟動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá)基因的表達(dá).人類乳頭狀瘤病毒人類乳頭狀瘤病毒（papillomavirus， HPV）可引起男女可引起男女性器官癌癥，其致性器官癌癥，其致病機(jī)制是破壞人體病機(jī)制是破壞人體細(xì)胞內(nèi)阻止異常分細(xì)胞內(nèi)阻止異常分裂的系統(tǒng)，清除腫裂的系統(tǒng)，清除腫瘤抑制蛋白瘤抑制蛋白p53p53。HPVHPV生產(chǎn)一種特別生產(chǎn)一種特別的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)E6E6與與p53p53和和E3E3結(jié)合，使結(jié)合，使p53p53泛素化然后降解。泛素化然后降解。 人類的愛(ài)滋病由人類的愛(ài)滋病由HIVHIV（Human immunodeficiency Human im

18、munodeficiency virus, virus, 人類免疫缺陷病毒）病毒引起，它可人類免疫缺陷病毒）病毒引起，它可攻擊淋巴系統(tǒng)攻擊淋巴系統(tǒng)T-T-細(xì)胞最終使免疫系統(tǒng)癱瘓。細(xì)胞最終使免疫系統(tǒng)癱瘓。HIVHIV病毒通過(guò)其外殼蛋白病毒通過(guò)其外殼蛋白gp169gp169與與T-T-細(xì)胞表面蛋細(xì)胞表面蛋白白CD4CD4結(jié)合侵入寄主細(xì)胞。當(dāng)結(jié)合侵入寄主細(xì)胞。當(dāng)HIVHIV病毒復(fù)制時(shí)，病毒復(fù)制時(shí)，CD4CD4蛋白可與蛋白可與gp169gp169互作抑制病毒擴(kuò)增。為了解互作抑制病毒擴(kuò)增。為了解除寄主主細(xì)胞的阻抑效應(yīng)，除寄主主細(xì)胞的阻抑效應(yīng)，HIVHIV編碼了一個(gè)稱編碼了一個(gè)稱為為VpuVpu的蛋白，后者可專一性地同時(shí)與的蛋白，后者可專一性地同時(shí)與CD4CD4和和E3E3復(fù)合物結(jié)合，使復(fù)合物結(jié)合