第6章 蛋白質(zhì)的生物合成-2

蛋白質(zhì)的生物合成第6章1Proteinsynthesis第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后的折疊和修飾剛從核糖體上釋放出來的多肽鏈?zhǔn)菦]有生物活性的，要經(jīng)過氨基酸修飾、蛋白質(zhì)的折疊等“成熟加工”的過程才具備生物活性。2Proteinsynthesis一、蛋白質(zhì)的折疊1蛋白質(zhì)的正確折疊是蛋白質(zhì)行使功能的基礎(chǔ)3Proteinsynthesis具有一定空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)才具有生物學(xué)活性4Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的不正確折疊會導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的喪失，甚至引發(fā)嚴(yán)重的疾病?！暗鞍踪|(zhì)折疊異常疾病”“蛋白質(zhì)構(gòu)象病”5Proteinsynthesis研究蛋白質(zhì)折疊不僅具有理論意義，對疾病的預(yù)防和治療都具有重要的意義。6Proteinsynthesis7Proteinsynthesis朊病毒老年癡呆Kuru病Creutzfeldt–JakobDiseaseMadCowDisease…………8Proteinsynthesis9Proteinsynthesis朊病毒*朊病毒(prion)由Prusiner首先提出意思是proteinaceousinfectiveagent，他獲得1997年諾貝爾獎。10Proteinsynthesis2蛋白質(zhì)正確折疊的保障機(jī)制蛋白質(zhì)的正確折疊是如此重要，細(xì)胞內(nèi)必定有一套機(jī)制，保證蛋白質(zhì)的正確折疊，以及將錯誤折疊的蛋白質(zhì)及時改正或予以降解。11ProteinsynthesisRNaseA只是特例能夠自發(fā)折疊的RNaseA只是細(xì)胞中的特例，大多數(shù)蛋白質(zhì)的正確折疊都需要其它蛋白質(zhì)分子(分子伴侶)的協(xié)助。12Proteinsynthesis分子伴侶(molecualrchaperone)最早在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，稱為熱激蛋白或熱休克蛋白(heatshockprotein)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)廣泛存在于各種動植物細(xì)胞中。13Proteinsynthesis分子伴侶的成員很多，可以分為2大類第1類與核糖體結(jié)合，如觸發(fā)因子、新生鏈結(jié)合復(fù)合物等。第2類不與核糖體結(jié)合，如熱激蛋白hsp40、hsp70、hsp60以及二硫鍵異構(gòu)酶、脯氨酰-順反異構(gòu)酶等。14Proteinsynthesis現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞為了保證有功能的蛋白質(zhì)的形成，從多肽鏈合成開始，一直到正確折疊完成，輸送到發(fā)揮功能的場所，蛋白質(zhì)分子一直都有分子伴侶協(xié)助。15Proteinsynthesis分子伴侶主要起以下作用√封閉多肽鏈暴露出來的疏水片段，保護(hù)片段不與其它蛋白質(zhì)錯誤的發(fā)生作用。√在蛋白質(zhì)合成開始時，防止先合成出來的多肽鏈錯誤聚合。√識別錯誤折疊的蛋白質(zhì)，幫助其恢復(fù)正確構(gòu)象或?qū)⑵浣到狻?6Proteinsynthesis這些任務(wù)的完成，需要2種不同功能的分子伴侶一類是hsp70家族，包括hsp70,hsp40,GrpE等，廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體和線粒體中，可以在蛋白質(zhì)剛開始合成時與目標(biāo)蛋白結(jié)合發(fā)揮功能。17Proteinsynthesis第2類是以大寡聚體形式存在的伴侶蛋白系統(tǒng)。這個系統(tǒng)形成一種具有空腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合物，待折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)進(jìn)入空腔折疊為正確構(gòu)象的蛋白質(zhì)，再釋放出來。18Proteinsynthesis例如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中就存在這兩種形式的分子伴侶Bip蛋白與剛離開核糖體的新生鏈結(jié)合，防止其錯誤折疊；hsp60具有桶狀結(jié)構(gòu)，協(xié)助未完成折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)進(jìn)行正確折疊。蛋白質(zhì)的分子伴侶作用機(jī)制*19Proteinsynthesis分子伴侶在細(xì)胞中具有多種生理功能，在蛋白質(zhì)的運(yùn)輸過程中也有重要作用，將在后面再敘述。20Proteinsynthesis二、蛋白質(zhì)的加工修飾從核糖體中釋放出來的多肽鏈不一定具有生物學(xué)活性，只有經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理后，才能成為有活性的成熟蛋白質(zhì)，這個過程稱為“蛋白質(zhì)的翻譯后加工”。21Proteinsynthesis（1）從結(jié)構(gòu)方面來看，蛋白質(zhì)的加工修飾可以分為3種：a:氨基酸側(cè)鏈的小改變；b:特定氨基酸殘基上連接上體積較大的基團(tuán)，例如輔酶、輔基、膽固醇、糖、脂類等；c:肽鏈的剪切。22Proteinsynthesis（2）從結(jié)果來看，蛋白質(zhì)的修飾可以是可逆的(如磷酸化)，也可以是永久不可逆的(如二硫鍵的形成)等。23Proteinsynthesis一般來說，原核細(xì)胞中的蛋白質(zhì)沒有復(fù)雜的翻譯后加工修飾系統(tǒng)，多肽鏈合成后就具備生物學(xué)活性，可以直接使用；但真核細(xì)胞卻具有復(fù)雜的翻譯后修飾加工系統(tǒng)；沒有這些修飾加工，多肽鏈就不具備生物學(xué)活性。24Proteinsynthesis這也是原核與真核細(xì)胞在蛋白質(zhì)合成方面的重要區(qū)別之一。在原核系統(tǒng)中表達(dá)真核細(xì)胞基因時，往往產(chǎn)物由于無法進(jìn)行修飾加工而沒有活性；或活性很低；或雖有活性，但當(dāng)作為藥物進(jìn)入人體后會引發(fā)嚴(yán)重的免疫反應(yīng)。25Proteinsynthesis2特定氨基酸殘基上連接上體積較大的基團(tuán)，例如輔酶、輔基、膽固醇、糖、脂類等；1氨基酸側(cè)鏈的微小修飾；3肽鏈的剪切。蛋白質(zhì)的加工修飾的常見形式26Proteinsynthesis（一）側(cè)鏈氨基酸的微小修飾1二硫鍵的形成27Proteinsynthesis二硫鍵在維持蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)中起非常重要作用二硫鍵可以在相鄰或不相鄰的巰基(－SH)之間形成，細(xì)胞中的谷胱甘肽在二硫鍵的形成中起重要作用，還原型與氧化型谷胱甘肽的比例對二硫鍵的形成起重要作用。細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中有二硫鍵異構(gòu)酶，可以促使正確的二硫鍵的形成。大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)沒有二硫鍵。28Proteinsynthesis真核和原核中二硫鍵的形成29Proteinsynthesis在蛋白質(zhì)的分離純化過程中，為了使含-SH的氨基酸不被氧化，常常加入一些含有巰基的化合物來起保護(hù)作用。巰基乙醇30Proteinsynthesis2氨基酸的甲基化、磷酸化、乙?；攘姿峄鞍踪|(zhì)的磷酸化是調(diào)節(jié)活性的重要方式31Proteinsynthesis羧化32Proteinsynthesis甲基化33Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的磷酸化、乙?；?、甲基化、羥基化等等屬于比較簡單的修飾，但是對于蛋白質(zhì)的活性調(diào)節(jié)起著非常主要的作用。尤其是磷酸化；組蛋白的乙?；瘜τ诨虻霓D(zhuǎn)錄是必需的。這些修飾一般發(fā)生在含有巰基、羥基等的氨基酸上，如絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸等。34Proteinsynthesis參與蛋白質(zhì)合成的基本氨基酸只有20種，但是在成熟蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)的氨基酸卻不止20種，它們均是氨基酸在翻譯后的修飾過程中形成的，如羥脯氨酸、羥賴氨酸等。35Proteinsynthesis36Proteinsynthesis37Proteinsynthesis38Proteinsynthesis39Proteinsynthesis（二）肽鏈的剪切和剪接加工1新生肽起始氨基酸的去除起始氨基酸－甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸僅僅是個多肽合成的信號，多肽合成結(jié)束后一般被切除。細(xì)胞內(nèi)活性蛋白質(zhì)的第一個氨基酸往往不是甲硫氨酸。真核細(xì)胞中50％的蛋白的第1個氨基酸都被乙?；?。40Proteinsynthesis2剪切常見的幾種剪切方式（1）分泌型蛋白質(zhì)信號肽的切除41Proteinsynthesis（2）前體蛋白的加工剛合成出來的多肽鏈?zhǔn)菦]有活性的前體，要經(jīng)過加工才能變成有活性的蛋白質(zhì)。如參與食物中蛋白質(zhì)消化的多種蛋白酶，肽類激素、神經(jīng)肽類、生長激素、跨膜水解酶等。42Proteinsynthesis前體蛋白質(zhì)的剪切加工有多鐘形式，有的是切除一端的部分肽鏈，余下的就是具有活性形式，如胰蛋白酶的激活。胰蛋白酶原胰蛋白酶43Proteinsynthesis胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶44Proteinsynthesis有些則是切除多肽中間的部分氨基酸，即多肽的內(nèi)部切除，余下的部分才具有活性，如胰島素的激活，實(shí)驗(yàn)表明胰島素剛合成出來時是一條肽鏈，沒有活性，在運(yùn)輸?shù)倪^程中被加工切割，形成活性形式的。45Proteinsynthesis前胰島素原胰島素原胰島素46Proteinsynthesis參與加工的酶類氨肽酶羧肽酶內(nèi)肽酶如Furin,PC2,PC3等47Proteinsynthesis(3)活性肽的剪切釋放剛合成的多肽鏈含有多個蛋白質(zhì)前體，經(jīng)剪切后，形成多種有活性的蛋白質(zhì)或多肽分子。如265個氨基酸組成的鴉片促黑皮質(zhì)原(POMC)，經(jīng)加工后形成促腎上腺皮質(zhì)激素(39肽)、β-促黑素(18肽)、β-內(nèi)啡肽(11肽)、β-脂解釋放激素(91肽)等。48Proteinsynthesis3肽鏈的剪接加工這里的剪接加工是指蛋白質(zhì)前體通過多肽的剪輯，除去多肽中間的某些氨基酸片段，再將余下的氨基酸片段按照一定的順序結(jié)合起來，最終形成成熟的，有活性的蛋白質(zhì)的現(xiàn)象。49Proteinsynthesis這個過程與mRNA前體的加工過程類似，被剪掉的氨基酸序列稱為“蛋白質(zhì)的內(nèi)含子”、“肽間插入序列”、“間隙蛋白”等。50Proteinsynthesis這些現(xiàn)象提示我們，不僅DNA與mRNA之間不是簡單的線性關(guān)系，而且連模板mRNA的序列與最終形成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列之間也不是簡單的對應(yīng)關(guān)系。51Proteinsynthesis（三）添加化學(xué)基團(tuán)(化學(xué)編輯)化學(xué)編輯－就是指蛋白質(zhì)翻譯后添加化學(xué)基團(tuán)的這種加工修飾方式，包括一級結(jié)構(gòu)的修飾和高級結(jié)構(gòu)的修飾。52Proteinsynthesis細(xì)胞中單純由氨基酸組成的蛋白質(zhì)(簡單蛋白質(zhì))較少，多數(shù)蛋白質(zhì)都是屬于結(jié)合蛋白質(zhì)——糖蛋白、脂蛋白、色蛋白以及帶各種輔基的蛋白質(zhì)。這些都是在蛋白質(zhì)翻譯后的加工修飾過程完成的，屬于一級結(jié)構(gòu)的修飾。53Proteinsynthesis最簡單的一級結(jié)構(gòu)的修飾是指個別氨基酸的修飾。成熟蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的、20種基本氨基酸之外的蛋白質(zhì)氨基酸都是經(jīng)過修飾的。54Proteinsynthesis高級結(jié)構(gòu)的修飾主要是指亞基的聚合55Proteinsynthesis下面介紹2種重要的化學(xué)修飾脂?；腔?6Proteinsynthesis在蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，?；D(zhuǎn)移酶催化脂肪酸與絲氨酸或蘇氨酸中的－OH結(jié)合，產(chǎn)生脂蛋白。常見的脂?；凶貦磅；?、豆蔻?；?、異戊二酰化以及膽固醇化等。脂?；?7Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化(glycosylation)細(xì)胞內(nèi)許多重要的蛋白質(zhì)都是糖蛋白。外源蛋白基因在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)，常常產(chǎn)生沒有糖基化的蛋白，結(jié)果導(dǎo)致蛋白沒有活性，或雖然有活性，但活性降低；或產(chǎn)生免疫原性。糖蛋白的糖基化是一種非常重要的修飾方式。58Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化過程是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)進(jìn)行的。一般來說，寡糖與蛋白質(zhì)連接的方式主要有2類：N-連接和O-連接。59ProteinsynthesisN-連接是指寡糖分子通過N-糖苷鍵與天冬酰胺的-NH3側(cè)鏈相連。N-連接識別的靶序列為Asn-X-Ser/Thr，其中X不能是脯氨酸(Pro)或門冬氨酸(Asp)。一般N-連接中的糖分子數(shù)目在5個以上。N-連接過程是起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基體中。60ProteinsynthesisN-連接61ProteinsynthesisO-連接是指寡糖通過O-糖苷鍵與蛋白質(zhì)中的帶有-OH的氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸中的－OH連接。O-連接的一般寡糖數(shù)目較少，1－4個左右。O-連接的過程全部在高爾基體中完成。62ProteinsynthesisO-連接63ProteinsynthesisO-連接的寡糖合成是由當(dāng)新合成的蛋白質(zhì)通過高爾基體時，依次加入單糖單位而形成。首先由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或順面高爾基體中的N-乙酰半乳糖氨(GalNAc)轉(zhuǎn)移酶將GDP-GalNAc前體中的GalNAc轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的-OH上。64Proteinsynthesis然后，蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體的反面后，其他的單糖，如半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、唾液酸和果糖等均可從他們的糖基核苷酸前體上轉(zhuǎn)移到GalNAc上。不同的蛋白質(zhì)糖基化時加入形成的寡糖數(shù)目不等。65ProteinsynthesisO-連接糖鏈的形成66ProteinsynthesisN-連接的寡糖結(jié)構(gòu)和形成比O-連接的要復(fù)雜的多?？梢苑譃楦吒事短切凸烟呛蛷?fù)合型寡糖。但N-連接的糖鏈都具有1個5糖核心結(jié)構(gòu)，由3個甘露糖和2個N-乙酰葡萄糖胺組成。其他單糖再連接在這個5糖核心結(jié)構(gòu)上，從而構(gòu)成更加復(fù)雜的糖鏈結(jié)構(gòu)。67ProteinsynthesisN-連接糖鏈的形成68ProteinsynthesisN-連接糖鏈的形成69ProteinsynthesisN-連接的糖基化過程比O-連接的糖基化要復(fù)雜的多。但總要在先完成5糖核心后再續(xù)續(xù)下去。而且如果蛋白質(zhì)沒有折疊成功，則N-連接的糖基化也不能完成，只能進(jìn)行初級的糖基化過程。70Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化的2種主要形成71Proteinsynthesis糖基化還有2種形式，稱為糖基磷脂酰肌醇(GPI)錨定(glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor)以及C-甘露糖化(C-mannosylation)。在此不再介紹。72Proteinsynthesis細(xì)胞表面糖蛋白上的糖鏈可以充當(dāng)“天線”，在細(xì)胞識別、信號傳導(dǎo)中具有重要意義。而這些糖蛋白不同程度和不同種類的糖基化也與細(xì)胞內(nèi)的生理活動、外界的環(huán)境變化密切相關(guān)。73Proteinsynthesis例如，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些后生動物體內(nèi)的分解蛋白質(zhì)的復(fù)合體的活性可以因?yàn)槠渲幸粋€亞基中的氨基酸被β-N-乙酰葡萄糖胺化(O-GlcNAc)而降低活性，而糖基化的水平則與細(xì)胞的營養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)。74Proteinsynthesis75Proteinsynthesis細(xì)胞內(nèi)還有許多蛋白質(zhì)活性受到這種糖基化調(diào)節(jié)，類似蛋白質(zhì)的磷酸化調(diào)解。76Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化對于蛋白質(zhì)來說是如此的重要，目前已經(jīng)形成一種專門的糖基化研究方向，叫做糖基化工程。77第四節(jié)蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)的核糖體中，那么合成出來的蛋白質(zhì)將被運(yùn)送到什么地方去？是如何運(yùn)輸?shù)哪兀?8Proteinsynthesis一、新合成的蛋白質(zhì)分選和運(yùn)輸?shù)囊话慵?xì)胞學(xué)過程一般來說，蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)的核糖體中合成后，有幾個去向：留在細(xì)胞質(zhì)中；運(yùn)往各種細(xì)胞器中；運(yùn)往細(xì)胞外(分泌蛋白)。蛋白質(zhì)的去向是由本身帶有的分選運(yùn)輸信號決定的。79Proteinsynthesis核糖體中合成的蛋白質(zhì)去處8081Proteinsynthesis蛋白質(zhì)運(yùn)往細(xì)胞器時都要穿越細(xì)胞器的膜，蛋白質(zhì)的跨膜途經(jīng)一般有3種方法：一是通過核孔，這是運(yùn)往細(xì)胞核的蛋白使用的方法。二是利用膜上的運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白將蛋白質(zhì)運(yùn)進(jìn)細(xì)胞器，如進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體、線粒體、過氧化物體等的運(yùn)輸。三是利用囊泡運(yùn)輸，囊泡包裹蛋白，與第1細(xì)胞器分離，運(yùn)輸后與第2細(xì)胞器的膜融和，將蛋白質(zhì)釋放到第2細(xì)胞器中。82Proteinsynthesis利用遺傳學(xué)或生物化學(xué)的方法已經(jīng)查明細(xì)胞內(nèi)分泌蛋白的運(yùn)輸路線是細(xì)胞質(zhì)粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸小泡高爾基體分泌小泡胞外83分泌蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)到高爾基體的過程就是通過“囊泡”進(jìn)行的。84分泌蛋白的分泌途經(jīng)*高爾基體是蛋白質(zhì)運(yùn)輸途中的分揀中心1

2

蛋白質(zhì)的運(yùn)輸*85Proteinsynthesis二、蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)理論合成蛋白質(zhì)的核糖體有的游離在細(xì)胞質(zhì)中，稱為游離核糖體，或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，稱為膜結(jié)合核糖體。游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)一般保留在細(xì)胞質(zhì)中，或重新定位于其它地方。膜結(jié)合的核糖體合成的蛋白質(zhì)主要是膜蛋白、分泌蛋白以及溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中的蛋白。8687Proteinsynthesis真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)運(yùn)輸主要采取2種方式一是邊合成邊運(yùn)輸?shù)摹肮策\(yùn)輸”途經(jīng)經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分泌蛋白運(yùn)輸就是采用“共運(yùn)輸”途經(jīng)二是翻譯結(jié)束后才運(yùn)輸?shù)摹胺g后運(yùn)輸”途經(jīng)包括線粒體、葉綠體、過氧化物體、乙醛酸體等細(xì)胞器中蛋白質(zhì)的運(yùn)輸采用這種形式。88Proteinsynthesis--------targetting1、“共運(yùn)輸”途經(jīng)－信號肽假說信號肽假說是解釋分泌蛋白運(yùn)輸?shù)睦碚摚壳翱捎糜诮忉寗又参锛拔⑸镏械姆置诘鞍踪|(zhì)運(yùn)輸。1975年由Blobel和Dobberstein提出89Proteinsynthesis--------targetting分泌蛋白與細(xì)胞質(zhì)的胞漿蛋白主要區(qū)別是在多肽鏈的N端，分泌蛋白含有一段13－35氨基酸長度的信號肽或稱為信號序列。不同分泌蛋白的信號肽序列不完全相同，但都有以下共同特征：90Proteinsynthesis--------targetting一般信號肽位于多肽的N端，長度13－35氨基酸；可以分為3個區(qū)段，N端是帶有正電荷的氨基酸；中間是10－15個氨基酸長度的疏水區(qū)，可以形成α螺旋；最后一段氨基酸也可以形成α螺旋。2個α螺旋形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)易于嵌入膜中。后來發(fā)現(xiàn)也有的信號肽位于多肽鏈中間91Proteinsynthesis--------targetting一些分泌蛋白的信號肽序列92Proteinsynthesis--------targetting信號肽假說的基本內(nèi)容蛋白質(zhì)開始是在細(xì)胞質(zhì)中的游離核糖體上進(jìn)行合成的,首先合成出來的是N端的信號肽。信號肽出來之后就被細(xì)胞質(zhì)中的信號識別體(signalrecognitionparticle,SRP)識別并結(jié)合,使蛋白的合成暫時中止,形成一個核糖體-SRP-mRNA的復(fù)合物。93Proteinsynthesis--------targetting復(fù)合物中的SRP和核糖體分別與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的SRP受體和核糖體受體結(jié)合,并同時與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的一個蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位復(fù)合物結(jié)合。94Proteinsynthesis--------targetting經(jīng)過一系列的反應(yīng)之后，核糖體與ER結(jié)合在一起,SRP從信號肽上被釋放出去，循環(huán)利用。蛋白的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面重新開始。95Proteinsynthesis--------targettingER膜上由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位復(fù)合物形成一個孔，新生的肽鏈就由此進(jìn)入核糖體的內(nèi)腔,通過孔時,信號肽被ER腔內(nèi)表面的信號肽酶切除。余下合成的肽鏈合成后就直接釋放在ER內(nèi)腔中。之后被運(yùn)輸?shù)礁郀柣w,再被分泌到細(xì)胞外。96*信號肽假說97Proteinsynthesis--------targetting2“翻譯后運(yùn)輸”途經(jīng)－導(dǎo)肽假說導(dǎo)肽位于多肽鏈的N端，含有20－80個氨基酸；帶正電荷的氨基酸比較多，分散在不帶電荷的氨基酸中間；不含有帶負(fù)電荷的酸性氨基酸；羥基氨基酸含量較高；有形成兩親α螺旋的能力。98Proteinsynthesis--------targetting導(dǎo)肽理論是解釋蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體、葉綠體等細(xì)胞器的理論。蛋白在游離的核糖體上合成后，以前體的形式釋放在細(xì)胞質(zhì)中；由導(dǎo)肽牽引這些蛋白質(zhì)跨膜進(jìn)入各種細(xì)胞器中。99Proteinsynthesis--------targetting不同細(xì)胞器需要的導(dǎo)肽性質(zhì)是不同的。線粒體中蛋白質(zhì)可以定位于不同場所，需要的導(dǎo)肽性質(zhì)也是不同的，或還需要其它的信號。100Proteinsynthesis--------targetting3分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的折疊也是在運(yùn)輸?shù)倪^程中進(jìn)行的。一般來說，蛋白質(zhì)在跨膜前保持未折疊狀態(tài)，進(jìn)入細(xì)胞器內(nèi)部，才開始進(jìn)行折疊。101Proteinsynthesis--------targetting分子伴侶的作用是在蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)街付ú课磺?，延遲蛋白質(zhì)的折疊，保持蛋白質(zhì)的不折疊狀態(tài)，防止其錯誤折疊；而當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)運(yùn)輸?shù)侥康牡睾?，迅速協(xié)助蛋白質(zhì)折疊成正確構(gòu)象。102Proteinsynthesis--------targetting分子伴侶是指能與其它構(gòu)象不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)結(jié)合并使之穩(wěn)定的一類蛋白質(zhì)，它們通過與多肽的結(jié)合來幫助被結(jié)合的多肽在體內(nèi)的折疊、組裝。轉(zhuǎn)運(yùn)或降解等。完成任務(wù)后又從多肽山釋放下來，分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)折疊組裝的重要調(diào)解者。103Proteinsynthesis--------targetting4蛋白質(zhì)的正向運(yùn)輸和逆向運(yùn)輸正向運(yùn)輸是指在蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體運(yùn)輸體系中，運(yùn)載蛋白的小泡連續(xù)不斷的從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的移動方向稱為蛋白質(zhì)的正向運(yùn)輸。104Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的逆向運(yùn)輸是指某些在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中滯留的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體后通過特殊的信號，再從高爾基體返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的小泡運(yùn)輸過程。逆向運(yùn)輸對于維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定十分重要。105Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的正向運(yùn)輸和逆向運(yùn)輸106Proteinsynthesis--------targetting三、蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸1分泌蛋白質(zhì)的運(yùn)輸2細(xì)胞質(zhì)膜上蛋白的運(yùn)輸3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中蛋白的運(yùn)輸4溶酶體中的蛋白的運(yùn)輸5葉綠體和線粒體中蛋白的運(yùn)輸6細(xì)胞核內(nèi)的蛋白運(yùn)輸107Proteinsynthesis--------targetting1分泌蛋白質(zhì)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)合成后被信號肽牽引，進(jìn)入核糖體內(nèi)腔，而后進(jìn)入高爾基體，分泌到胞外。108Proteinsynthesis--------targetting2質(zhì)膜蛋白質(zhì)的運(yùn)輸質(zhì)膜蛋白質(zhì)可以分為若干類別，它們的跨膜次數(shù)不同。但它們都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的核糖體上合成的，與分泌蛋白的合成類似。109Proteinsynthesis--------targetting質(zhì)膜蛋白質(zhì)可以分為若干類別110Proteinsynthesis--------targetting只是合成后立即插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)，隨后這些蛋白在運(yùn)輸?shù)礁郀柣w以及過程中以及質(zhì)膜表面以前，就一直在膜中不動，直到與質(zhì)膜融和成為質(zhì)膜的組成部分。111Proteinsynthesis--------targetting需要注意的是，新合成的膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜時朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的部分，將來等膜蛋白插到質(zhì)膜時，時指向膜外的。這與膜蛋白的運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)有關(guān)。同時也正是指向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔的部分接受了糖基化等修飾，等這些蛋白安裝在膜表面后，這些蛋白的修飾側(cè)鏈就如同天線伸展在膜的外表面。112Proteinsynthesis--------targettingI型膜蛋白的形成113Proteinsynthesis--------targettingII型膜蛋白的形成114Proteinsynthesis--------targetting跨膜蛋白的信號存在于蛋白序列中115Proteinsynthesis--------targetting3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中蛋白質(zhì)的運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成的，隨后進(jìn)入ER內(nèi)腔,再傳到高爾基體,但是這些蛋白的C端有特殊的滯留信號Lys-Asp-Glu-Leu,(KDEL)，所以他們又被送回到ER中。116Proteinsynthesis--------targetting4溶酶體中的蛋白的運(yùn)輸這類蛋白也是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成，送到高爾基復(fù)合體順面部分,被糖基化加上6-磷酸甘露糖.6-磷酸甘露糖是蛋白前往溶酶體的信號。117Proteinsynthesis--------targetting在高爾基體的反面,有6-磷酸甘露糖受體識別蛋白,兩者結(jié)合形成小泡從高爾基體中釋放出來,與分類小泡結(jié)合。分類小泡的低pH環(huán)境使蛋白與受體解離,同時磷酸酶除去6-磷酸甘露糖的磷酸,防止它再與受體結(jié)合。118接著小泡從分類小泡中以出芽的方式將受體還回高爾基體,溶酶體蛋白被送往溶酶體中。Proteinsynthesis--------targetting如果蛋白被誤排除細(xì)胞外，細(xì)胞的表面有6-磷酸甘露糖受體，蛋白與之結(jié)合后被以內(nèi)吞的方式產(chǎn)生一個內(nèi)吞小泡,再運(yùn)到溶酶體中。119Proteinsynthesis--------targetting5葉綠體和線粒體中蛋白的運(yùn)輸線粒體中蛋白的存在部位:內(nèi)膜外膜內(nèi)膜空間內(nèi)膜基質(zhì)葉綠體中還要加上類囊體膜和類囊體空間120Proteinsynthesis--------targetting線粒體結(jié)構(gòu)121Proteinsynthesis--------targetting這類蛋白是在細(xì)胞質(zhì)中游離的核糖體上進(jìn)行合成的，合成完后才運(yùn)輸?shù)礁髯云鞴僦?故屬于翻譯后運(yùn)輸這類蛋白的運(yùn)輸信號是導(dǎo)肽（leaderpeptide）122Proteinsynthesis--------targetting線粒體導(dǎo)肽位于蛋白的N端,是將蛋白帶往內(nèi)膜基質(zhì)的信號,15-35aa,富含有SerThr和帶正電荷的氨基酸等。蛋白合成完成后就被釋放到細(xì)胞質(zhì)中,但是沒有折疊,這是由于有hsp70和多肽鏈結(jié)合,因?yàn)檎郫B的蛋白不能進(jìn)入線粒體。多肽-hsp70復(fù)合物到達(dá)線粒體外膜的進(jìn)入受體上,沿著外膜滑動,找到內(nèi)外膜的接觸點(diǎn)，從這兒進(jìn)入內(nèi)膜基質(zhì)。123Proteinsynthesis--------targetting到達(dá)基質(zhì)之后，hsp70被釋放，信號肽被切除,蛋白與線粒體中的hsp70結(jié)合,hsp70又被hsp60取代,并協(xié)助蛋白正確折疊。124運(yùn)輸?shù)倪^程需要消耗能量。送往線粒體內(nèi)膜和內(nèi)膜空間的蛋白還需要另外一個信號，能使蛋白從基質(zhì)再到達(dá)內(nèi)膜和內(nèi)膜空間。Proteinsynthesis--------targetting125Proteinsynthesis--------targetting126葉綠體中蛋白的運(yùn)輸Proteinsynthesis--------targetting127Proteinsynthesis6細(xì)胞核內(nèi)的蛋白運(yùn)輸核孔3000-4000小分子可以擴(kuò)散進(jìn)入核內(nèi)，大分子必須有“通行證”------核定位信號。128核定位信號，特征為:4-8aa,富含正電荷的氨基酸,Lys,Ary,常常還有Pro蛋白質(zhì)利用GTP通過核孔，進(jìn)入細(xì)胞核后核定位信號不被切除。核定位信號的位置可以在肽鏈的任何位置,不局限在N端。129第五節(jié)蛋白質(zhì)的降解大多數(shù)蛋白質(zhì)更新很快（少數(shù)例外，如血紅蛋白），對于代謝調(diào)控有積極意義。一般來說，真核蛋白半衰期為30秒到N天。Proteinsynthesis--------degradation130Proteinsynthesis--------targetting細(xì)胞中有2種蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)（1）選擇性降解，消耗ATP（2）在溶酶體中降解，無選擇性，將膜蛋白、外來蛋白等蛋白降解之后，重新利用。131細(xì)菌中大多利用蛋白酶Lon降解蛋白質(zhì)，需消耗ATP。Proteinsynthesis--------degradation蛋白酶Lon在細(xì)胞內(nèi)有缺陷的蛋白出現(xiàn)時被激活，每降解一個肽鍵消耗2ATP，待降解成較小的無活性的多肽時再由其他系統(tǒng)繼續(xù)分解。132真核細(xì)胞利用泛素降解體系降解蛋白質(zhì)Proteinsynthesis--------degradation泛素（ubiquitin）是真核細(xì)胞中最保守的蛋白之一，由76個氨基酸組成，酵母和人的泛素在氨基酸序列上完全一致。133經(jīng)過3步反應(yīng)，泛素被共價連接到待降解的蛋白上，相當(dāng)于做了“標(biāo)記”。134Proteinsynthesis--------degradation135Proteinsynthesis--------degradation但是泛素開始時是如何找到待降解的蛋白的，目前仍不清楚。136Proteinsynth