分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成

分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成第1頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第2頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四蛋白質(zhì)的生物合成：

將核酸中的核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過(guò)遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)分子中20種氨基酸的排列順序。

1.合成過(guò)程

2.蛋白質(zhì)分子的折疊與加工

3.蛋白質(zhì)分子的轉(zhuǎn)運(yùn)與定位

4.蛋白質(zhì)分子合成的調(diào)控第3頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、蛋白質(zhì)的合成過(guò)程

(內(nèi)容為教材p76~95)第4頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第5頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四tRNA運(yùn)送氨基酸到對(duì)應(yīng)的mRNA密碼子上rRNA和蛋白質(zhì)提供了一個(gè)將特定的氨基酸聚合成肽鏈的裝置mRNA代表蛋白質(zhì)的核苷酸序列第6頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．mRNA含有從DNA轉(zhuǎn)錄來(lái)的遺傳信息，是蛋白質(zhì)合成的模板mRNA的結(jié)構(gòu)組成一般包括：

-5’非翻譯區(qū)(5’-untranslatedregion,5’-UTR)-開(kāi)放閱讀框架(openreadingframe,ORF)-3’非翻譯區(qū)(3’-untranslatedregion,3’-UTR)第7頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四細(xì)菌mRNA為多順?lè)醋?’-UTR3’-UTRORF5’-UTR在起始密碼子前面ORFORF3’-UTR在終止密碼子后面真核生物mRNA為單順?lè)醋觤RNA組成結(jié)構(gòu)示意第8頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)5’-UTR

——位于mRNA5’端起始密碼子之前的非翻譯區(qū)，即不表達(dá)蛋白質(zhì)的核酸序列區(qū)；5’-UTR有翻譯起始信號(hào)

原核mRNA5’-UTR有嘌呤豐富的序列參與翻譯起始。

真核mRNA5’-UTR的長(zhǎng)度差別很大。5’-UTR區(qū)與特異蛋白因子結(jié)合調(diào)控翻譯起始第9頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SDSequence原核生物mRNA的起始密碼子AUG上游4-13個(gè)核苷酸以外有一段含嘌呤核苷酸較多的保守序列，它是mRNA和核糖體識(shí)別、結(jié)合的位點(diǎn)。SD序列與核糖體小亞基16SrRNA上一段富含嘧啶核苷酸的保守序列互補(bǔ)，核糖體借此判定mRNA的翻譯起始位點(diǎn)。KozakSequence真核生物起始密碼子常處于-CCACCAUGG-序列之中，這段保守序列的存在能增加翻譯起始的效率，這段序列稱(chēng)為Kozak序列。第10頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SDSequence第11頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)3’-UTRmRNA的3’非翻譯區(qū)指位于終止密碼子之后的非編碼序列，它們?cè)诜g過(guò)程中同樣有著調(diào)控作用。第12頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(3)開(kāi)放閱讀框架閱讀框架(readingframe):mRNA中含有翻譯密碼的全部堿基序列

開(kāi)放閱讀框架(openreadingframe，ORF):由編碼氨基酸的三聯(lián)體密碼子組成的連續(xù)DNA序列，能翻譯成蛋白質(zhì)，從AUG開(kāi)始到終止密碼子結(jié)束。DNA序列通常包含一個(gè)ORF第13頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)：1954年前蘇聯(lián)-美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫G.Gamow用數(shù)學(xué)的方法推斷3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。——Nature文章1961年克里克第一個(gè)用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸?！黾踊驕p少1個(gè)和2個(gè)堿基均會(huì)引起突變，無(wú)法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個(gè)堿基時(shí)卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)開(kāi)始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒(méi)有分隔符。1961年尼倫伯格M.W.Nirenberg和馬太H.Matthaei利用無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個(gè)遺傳密碼。——與羅伯特·W·霍利及哈爾·葛賓·科拉納共同獲得1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。第14頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這種體系是用大腸桿菌制備的。方法是在氧化鋁緩沖溶液中研磨大腸桿菌菌體，然后離心除去細(xì)胞壁和細(xì)胞膜碎片，留下來(lái)的液體部分即是無(wú)細(xì)胞體系。在這一體系中，保留了大腸桿菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖體、各種酶以及Mg2+等金屬離子。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間保溫后，原有的DNA、RNA都降解掉，蛋白質(zhì)的合成也就停止了。在這種情況下，如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各種氨基酸并補(bǔ)充能量（如ATP），經(jīng)過(guò)保溫后即有新的蛋白質(zhì)合成。新合成蛋白質(zhì)的氨基酸組成（種類(lèi)和順序）應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于所加外源mRNA中核苷酸排列順序，也就是說(shuō)對(duì)應(yīng)于mRNA的密碼。尼倫伯格在試驗(yàn)中加入的氨基酸一共20種，但輪流地將一種氨基酸用14C同位素標(biāo)記。合成反應(yīng)后，用三氯乙酸將蛋白質(zhì)沉淀，并轉(zhuǎn)移至濾紙片上，測(cè)定紙片上放射性的有無(wú)或強(qiáng)度，即可知是哪一種氨基酸摻入蛋白質(zhì)，它和加入的外源mRNA模板有怎樣的關(guān)系。第15頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四密碼子codon64個(gè)密碼子中，61個(gè)編碼氨基酸，3個(gè)導(dǎo)致翻譯終止3個(gè)終止密碼子，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的歷史和發(fā)現(xiàn)者的姓名，又被命名為：UAA：赭石密碼子UAG：琥珀密碼子UGA：乳白石密碼子第16頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四密碼子的性質(zhì)：（1）連續(xù)性（2）簡(jiǎn)并性和擺動(dòng)性多種密碼子編碼同一個(gè)氨基酸，區(qū)別僅在于密碼子的第三位堿基不同（3）通用性：線(xiàn)粒體密碼遺傳密碼具有通用性，僅在極個(gè)別物種中存在變化，這種特例往往與起始和終止有關(guān)細(xì)胞器，如線(xiàn)粒體和葉綠體中有自己的基因組，合成蛋白質(zhì)是使用得密碼子也與通用密碼子有差別（4）偏愛(ài)性多數(shù)氨基酸有一個(gè)以上的密碼子，但這些密碼子使用頻率各不相同，稱(chēng)為遺傳密碼的偏愛(ài)性第17頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四簡(jiǎn)并性第18頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在支原體、纖毛蟲(chóng)等個(gè)別原核生物中存在的密碼子改變第19頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四大腸桿菌少用的密碼子密碼子編碼的氨基酸 AGA,AGG,CGA,CGG 精氨酸（Arg) TGT,TGC 半胱氨酸(Cys)GAG,GGG 甘氨酸(Gly) ATA 異亮氨酸(Ile) CTA,CTC 亮氨酸(Leu) CCC,CCT,CCA脯氨酸(Pro) TCA,AGT,TCG,TCC 絲氨酸(Ser) ACA 蘇氨酸(Thr) 第20頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

通過(guò)在不同的起始位點(diǎn)起始表達(dá)或在不同的終止位點(diǎn)終止表達(dá)，一條基因可以翻譯出不同的蛋白質(zhì)*原核生物的多順?lè)醋有蛄?/p>

通過(guò)使用不同的讀框，兩條基因可共享一段DNA序列*噬菌體的重疊基因第21頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．rRNA——蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所提供了mRNA與氨基酰-tRNA相互作用的空間，快速高效每個(gè)核糖體由大小兩個(gè)亞基組成。大小亞基均由多種蛋白質(zhì)及多種rRNA組成。原核生物核糖體中相對(duì)分子質(zhì)量較大的rRNA，是維系核糖體結(jié)構(gòu)的骨架;大亞基上的rRNA具有肽基轉(zhuǎn)移酶活性；小亞基16SrRNA上有與S-D序列互補(bǔ)的序列；大亞基5SrRNA上有保守序列與tRNA中TψC環(huán)上序列互補(bǔ)。核糖體上有三個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位點(diǎn)、P位點(diǎn)、E位點(diǎn)。第22頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成第23頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四核糖體的大小足以結(jié)合mRNA和tRNA第24頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四核糖體上的功能位點(diǎn)細(xì)菌核糖體的3個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位：氨基酰tRNAP位：肽酰tRNAE位：空tRNA脫出位點(diǎn)第25頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四核糖體蛋白（RP）：Rpl大亞基核糖體蛋白，rps小亞基核糖體蛋白參與蛋白質(zhì)合成：rRNA折疊，調(diào)整核糖體構(gòu)象等核糖體外功能：參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄翻譯，調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡、分化等RP表達(dá)異常會(huì)引發(fā)貧血、腫瘤等嚴(yán)重疾病核糖體核酸（rRNA）：構(gòu)成翻譯進(jìn)行的空間構(gòu)象，定位并結(jié)合mRNA（p81圖4-1）肽基轉(zhuǎn)移酶，催化肽鍵形成第26頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．tRNA——氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)工具三級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸反密碼子每個(gè)氨基酸都至少有一個(gè)tRNA，由特定的氨基酰-tRNA合成酶催化tRNA與氨基酸的結(jié)合攜帶特定氨基酸的tRNA通過(guò)反密碼子特異性地與mRNA密碼子配對(duì)第27頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四tRNA與氨基酸特異性結(jié)合：氨基酸結(jié)合位點(diǎn)反密碼子副密碼子：tRNA上一些特定區(qū)域，可幫助特異性識(shí)別氨基酸氨基酰-tRNA合成酶：識(shí)別tRNA和氨基酸，有校正功能第28頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Aa-tRNAaa第29頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四*一個(gè)特殊的tRNA

——原核生物起始Met轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸甲酰化*真核生物有單獨(dú)攜帶起始Met的tRNA，寫(xiě)作tRNAiMet，區(qū)別于tRNAeMet；二者分別被起始和延長(zhǎng)過(guò)程中的酶和蛋白因子所識(shí)別。第30頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4．蛋白質(zhì)合成過(guò)程蛋白質(zhì)的合成還需要其他許多物質(zhì)的參與，包括：

蛋白質(zhì)因子——IF，EF，RFATP，GTP

無(wú)機(jī)離子

20種氨基酸等第31頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四翻譯過(guò)程從開(kāi)放閱讀框架的5‘-AUG開(kāi)始向3’方向閱讀，按照mRNA上三聯(lián)體密碼子的順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)從N端向C端合成，直至終止密碼的出現(xiàn)。整個(gè)合成過(guò)程分為5個(gè)階段：氨基酸的活化——氨基酰tRNA的形成肽鏈合成的起始肽鏈的延長(zhǎng)肽鏈合成的終止及釋放翻譯后蛋白質(zhì)的折疊及加工第32頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四*氨基酸的活化AA+tRNA→氨酰-tRNA細(xì)胞中一般只有二十種氨酰-tRNA合成酶，不同tRNA與同一氨基酸的結(jié)合均由同一個(gè)酶催化。合成酶有很強(qiáng)的校對(duì)功能。黃色堿基為識(shí)別必需位點(diǎn)第33頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原核生物肽鏈合成的起始第34頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AA2原核生物多肽合成延伸過(guò)程示意圖第35頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原核生物多肽合成終止第36頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

真核生物mRNA與小亞基的結(jié)合第37頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物翻譯的起始第38頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第39頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物的釋放因子比原核生物的少，只有兩種，eRF-1和eRF-3，前者可以識(shí)別三種終止密碼，后者作用類(lèi)似RF-3，促進(jìn)eRF-1與核糖體的結(jié)合，激發(fā)終止反應(yīng)。第40頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5、蛋白質(zhì)合成與藥物阻斷蛋白質(zhì)合成的藥物抗生素抗生素作用點(diǎn)作用原理四環(huán)素原核核糖體小亞基抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合鏈霉素原核核糖體小亞基改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤氯霉素原核核糖體大亞基抑制肽基轉(zhuǎn)移酶紅霉素原核核糖體大亞基抑制轉(zhuǎn)位酶放線(xiàn)菌酮真核核糖體大亞基抑制肽基轉(zhuǎn)移酶嘌呤霉素真核、原核核糖體引起未成熟肽鏈脫落第41頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干擾素：真核細(xì)胞感染病毒后分泌的一類(lèi)具有抗病 毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒繁殖分為α-（白細(xì)胞）型、β-（成纖維細(xì)胞）型和γ-（淋巴細(xì)胞）型作用機(jī)制：激活蛋白激酶活化核酸內(nèi)切酶使mRNA降解毒素：細(xì)菌毒素、植物毒素第42頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、蛋白質(zhì)合成后的折疊與加工合成后的折疊：形成特定的空間結(jié)構(gòu)翻譯后的加工：使具有正確的生理學(xué)活性第43頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、合成后折疊多肽鏈在其被折疊成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)后就會(huì)變成功能性的蛋白質(zhì)，不正確折疊的蛋白質(zhì)會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生破壞性的影響，甚至對(duì)機(jī)體也會(huì)帶來(lái)大的不利作用，比較典型的例子就是阿爾茲海默癥或者帕金森病等神經(jīng)變性病。為了預(yù)防折疊的失誤，細(xì)胞擁有一套完整的折疊助手“工廠(chǎng)”，這種折疊助手就是分子伴侶（molecularchaperones）。某些分子伴侶可以在蛋白合成期間幫助折疊蛋白質(zhì)第44頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分子伴侶(chaperone)胞內(nèi)保守蛋白，能與其它構(gòu)象不穩(wěn)定（松弛構(gòu)象）的蛋白質(zhì)結(jié)合并使之穩(wěn)定，通過(guò)與多肽結(jié)合來(lái)幫助被結(jié)合多肽在體內(nèi)的折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)或降解，完成任務(wù)后又從多肽上釋放下來(lái)。分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)折疊和組裝的重要調(diào)節(jié)者。一方面幫助新生的未折疊的蛋白質(zhì)折疊獲得正確的構(gòu)象，另一方面識(shí)別變性的蛋白質(zhì)，幫助其復(fù)性或介導(dǎo)其降解。在蛋白質(zhì)構(gòu)象形成和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，分子伴侶都起作用。核糖體結(jié)合性分子伴侶和非核糖體結(jié)合性分子伴侶第45頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熱休克蛋白家族主要成員根據(jù)亞基分子量大小和氨基酸序列同源性的不同分類(lèi)第46頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主要幾種熱休克蛋白的功能第47頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四兩種主要類(lèi)型的非核糖體結(jié)合性分子伴侶——Hsp70和Hsp60Hsp70能結(jié)合尚未離開(kāi)核糖體的新生肽鏈或正在穿膜的肽鏈，防止這些肽鏈因疏水區(qū)外露而發(fā)生凝集，從而有利于肽鏈的正確折疊。Hsp60(GroEL)分子具有桶狀結(jié)構(gòu),能協(xié)助尚未完成折疊或已經(jīng)發(fā)生錯(cuò)誤折疊的多肽鏈成為正確折疊的活性分子。第48頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四HSP70是進(jìn)化上最保守的蛋白質(zhì)之一，結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)N端ATPase功能域和一個(gè)C端區(qū)域組成HSP70能夠以依賴(lài)于ATP的方式結(jié)合和釋放非天然構(gòu)象多肽的疏水片段，并能通過(guò)遮蔽這些片段而穩(wěn)定蛋白質(zhì)的松弛構(gòu)象和阻止聚集．作為分子伴侶參與所有細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的從頭合成和定位、蛋白質(zhì)的成熟和錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的降解及調(diào)節(jié)過(guò)程，因而能夠嚴(yán)重地影響生長(zhǎng)在正常條件和應(yīng)激條件下生存的細(xì)胞功能和代謝過(guò)程第49頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第50頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熱休克蛋白60（HSP60）也是一類(lèi)進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)家族。生理狀態(tài)時(shí)協(xié)助多肽或蛋白質(zhì)的正確轉(zhuǎn)位、折疊和裝配,，起“分子伴侶”的作用；在應(yīng)激狀態(tài)下，HSP60過(guò)表達(dá)或異位表達(dá),作為一種自身抗原被免疫系統(tǒng)識(shí)別，誘發(fā)機(jī)體的保護(hù)性免疫應(yīng)答，也可作為一種信號(hào)分子，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。HSP60在自身免疫性疾病、傳染病、動(dòng)脈粥樣硬化及慢性感染的發(fā)病中均發(fā)揮重要的作用。第51頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四GroE系統(tǒng)是大腸桿菌的HSP60，由GroEL（Hsp60）及其它的輔助分子伴侶GroEs（Hsp10）組成。GroEL蛋白為兩層雙環(huán)的中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)由7個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：頂端結(jié)構(gòu)域是底物和其輔助分子伴侶GroES的結(jié)合位點(diǎn)；赤道結(jié)構(gòu)域有微弱的ATP酶活性；鉸鏈結(jié)構(gòu)域是和別的結(jié)構(gòu)域相連的地方，并在頂端結(jié)構(gòu)域和赤道結(jié)構(gòu)域間傳遞構(gòu)象變化。在GroEL蛋白的中央空腔中可結(jié)合多種非天然的多肽，一般來(lái)說(shuō)，GroEL介導(dǎo)的蛋白質(zhì)折疊需要GroES的協(xié)助。GroES是連在GroEL的末端。GroEL單獨(dú)也可以幫助某些底物折疊。第52頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在新生蛋白質(zhì)的正確折疊和組裝以及變性蛋白質(zhì)的恢復(fù)過(guò)程中起重要作用在蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移或蛋白質(zhì)插入E.coli細(xì)胞質(zhì)膜過(guò)程中起重要作用GroEL的功能第53頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四GroEL復(fù)合體結(jié)構(gòu)第54頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四E.ColiGroEL幫助蛋白質(zhì)折疊原理示意圖第55頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四與蛋白質(zhì)折疊有關(guān)的其他折疊酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）

PDI定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔內(nèi)，含量豐富，催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)巰基與二硫鍵之間的交換反應(yīng)，從而催化蛋白質(zhì)二硫鍵的形成、還原（斷裂）或重排（異構(gòu)化）。

肽-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶（PPI）

PPI廣泛分布于各種生物體及各種組織中，多數(shù)定位于胞漿，在細(xì)胞中催化肽基脯氨酰的順式與反式旋轉(zhuǎn)體的相互轉(zhuǎn)變。

第56頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、蛋白質(zhì)合成后的加工（P97）一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈N端Met或fMet的切除特定氨基酸的共價(jià)修飾二硫鍵的形成多蛋白的加工前體蛋白的加工空間結(jié)構(gòu)的修飾：亞基聚合、輔基連接第57頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二硫鍵的形成和正確配對(duì)谷胱甘肽參與蛋白質(zhì)二硫鍵的生成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中存在二硫鍵異構(gòu)酶（PDI），能催化二硫鍵的正確配對(duì)。第58頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

蛋白質(zhì)前體的加工

切除N端的蛋氨酸或甲酰蛋氨酸殘基。切除非功能所需肽段同一蛋白質(zhì)前體，經(jīng)過(guò)不同的剪切或剪接方式，產(chǎn)生不同的活性蛋白質(zhì)。第59頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四胰島素原的加工胰島素原經(jīng)加工，切除不必要的肽段，形成胰島素translation第60頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四剪切——鴉片促黑皮質(zhì)原(POMC)的加工translationNC信號(hào)肽PMOCKRKR103肽

(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin第61頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四剪接蛋白質(zhì)前體可以通過(guò)多肽的剪輯，剪除某些氨基酸序列片斷，然后再以一定的順序結(jié)合起來(lái)，最終形成成熟的、有活性的蛋白質(zhì)的現(xiàn)象?！皟?nèi)蛋白子”（某些蛋白質(zhì)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的部分間隔順序，可自我催化蛋白質(zhì)前體的剪接，切下的部分稱(chēng)為游離內(nèi)蛋白子，其意義類(lèi)似于hnRNA中的內(nèi)含子）的發(fā)現(xiàn)提示，僅根據(jù)DNA序列來(lái)推算蛋白質(zhì)序列，還存在一定風(fēng)險(xiǎn)。第62頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

輔基連接——蛋白質(zhì)的糖基化(1)許多分泌蛋白質(zhì)和膜蛋白含有1至多個(gè)寡糖鏈。胞質(zhì)溶漿內(nèi)蛋白不含寡糖鏈。(2)糖蛋白表面的糖鏈有兩種類(lèi)型：N連接寡糖鏈和O連接寡糖鏈。N連接寡糖通過(guò)N-乙酰葡萄糖胺連接于天冬酰胺殘基側(cè)鏈的酰胺基上；O連接寡糖通過(guò)N-乙酰半乳糖胺與蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸的羥基連接。(3)糖基化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中完成的。N連接寡糖和O連接寡糖的生物合成途徑不同。第63頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四糖基化蛋白的N-連接和O-連接方式第64頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)/定位第65頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在兩個(gè)場(chǎng)所：

絕大部分由細(xì)胞質(zhì)中的核糖體合成；極少部分由細(xì)胞器(葉綠體和線(xiàn)粒體)中的核糖體合成(保留在細(xì)胞器內(nèi))合成后的蛋白質(zhì)有三個(gè)去向：留在細(xì)胞質(zhì)中，運(yùn)到特定的細(xì)胞器內(nèi)；分泌到細(xì)胞外第66頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)釋放于細(xì)胞質(zhì)，一部分就留在細(xì)胞質(zhì)中，另一部分需要轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核、線(xiàn)粒體、葉綠體等。膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)主要是膜蛋白、分泌蛋白以及存在于溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體腔內(nèi)的酶等。第67頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這就意味著合成后的蛋白質(zhì)必須經(jīng)過(guò)運(yùn)輸才能夠得到準(zhǔn)確的定位：蛋白質(zhì)通過(guò)膜上的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)第68頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分泌蛋白游離核糖體膜結(jié)合核糖體翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)翻譯時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)

蛋白質(zhì)完全翻譯完成后從核糖體上脫落，擴(kuò)散至合適的定位點(diǎn)

蛋白質(zhì)便進(jìn)行翻譯合成邊與運(yùn)輸元件結(jié)合蛋白質(zhì)由特殊途徑定位細(xì)胞質(zhì)蛋白線(xiàn)粒體信號(hào)核信號(hào)高爾基體滯留信號(hào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)第69頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四無(wú)論是蛋白質(zhì)邊翻譯邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，還是蛋白質(zhì)翻譯后再擴(kuò)散至特定的細(xì)胞部位，蛋白質(zhì)都要利用N端的一段特殊序列引導(dǎo)進(jìn)膜，這段引導(dǎo)序列在成熟蛋白質(zhì)中已被切除兩個(gè)與蛋白質(zhì)運(yùn)送有關(guān)的理論：

信號(hào)肽假設(shè)——翻譯時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)導(dǎo)肽假設(shè)——翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)第70頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．信號(hào)肽假說(shuō)——針對(duì)分泌蛋白當(dāng)編碼分泌蛋白的mRNA與胞漿中游離核糖體結(jié)合后，蛋白質(zhì)的合成立即開(kāi)始。首先合成的是蛋白質(zhì)N-端的信號(hào)肽序列。胞漿中信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)識(shí)別、結(jié)合信號(hào)肽，并進(jìn)入核糖體A位點(diǎn)，使肽鏈延伸反應(yīng)暫時(shí)停止。核糖體-mRNA-信號(hào)肽-SRP復(fù)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面的SRP受體結(jié)合。第71頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SRP釋放核糖體A位點(diǎn)，多肽鏈的合成立即恢復(fù)。SRP從其受體上釋放下來(lái)，完成SRP循環(huán)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面的核糖體受體蛋白和蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)因子協(xié)同作用下，信號(hào)肽及新生肽鏈穿過(guò)跨膜通道。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)側(cè)面的信號(hào)肽酶切除并進(jìn)一步水解信號(hào)肽。第72頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

信號(hào)肽(SignalPeptide)

位于分泌性蛋白質(zhì)N端的長(zhǎng)約16-30個(gè)氨基酸殘基的序列。信號(hào)肽的N端是帶正電荷的氨基酸殘基（堿性氨基酸）構(gòu)成，隨后是6-12個(gè)疏水性氨基酸連續(xù)排列的疏水肽段。疏水肽段能形成一段α螺旋，在信號(hào)肽序列之后的一段氨基酸殘基也能形成一段α螺旋，兩段α螺旋會(huì)形成一個(gè)易嵌入細(xì)胞膜的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。第73頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

信號(hào)肽結(jié)構(gòu)模式第74頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

信號(hào)識(shí)別顆粒

(SignalRecognitionParticle,SRP)：

由一個(gè)7SRNA(305個(gè)堿基)和6個(gè)蛋白質(zhì)分子組成的狹長(zhǎng)核糖核蛋白復(fù)合物，SRP能識(shí)別并結(jié)合信號(hào)肽，形成SRP-新生肽-核糖體復(fù)合物，借助內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體，將SRP-新生肽-核糖體復(fù)合物帶到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的外表面。SRP與新生肽-核糖體結(jié)合后能抑制肽鏈的延伸，SRP與SRP受體的結(jié)合恢復(fù)了肽鏈的延伸作用。第75頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SRP的各種功能都與其特殊的蛋白質(zhì)有關(guān)，7SRNA為SRP提供結(jié)構(gòu)框架，保證蛋白質(zhì)的組裝結(jié)合信號(hào)識(shí)別受體結(jié)合肽鏈延伸終止第76頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SRP受體：膜上的二聚體蛋白，可能識(shí)別SRP中的7SRNA，又稱(chēng)?？康鞍椎?7頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

信號(hào)肽和信號(hào)識(shí)別顆粒第78頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四信號(hào)序列啟動(dòng)入膜過(guò)程內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽部分被信號(hào)肽酶切除第79頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四信號(hào)肽酶(signalpeptidase)

由5個(gè)蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，能將蛋白質(zhì)的信號(hào)肽切割下來(lái)。信號(hào)肽酶定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的腔面，說(shuō)明信號(hào)肽在被切除前必須穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面存在核糖體受體蛋白，該蛋白與蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)因子相連，形成跨膜通道第80頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

蛋白質(zhì)穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜信號(hào)肽酶第81頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第82頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四共翻譯：蛋白質(zhì)的跨膜過(guò)程是在翻譯過(guò)程中完成的，即邊翻譯邊跨膜，故稱(chēng)為共翻譯*SRP循環(huán)：從SRP受體上釋放下來(lái)的SRP可以循環(huán)使用，與下一個(gè)信號(hào)肽結(jié)合，重復(fù)跨膜過(guò)程。第83頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、導(dǎo)肽假說(shuō)由導(dǎo)肽牽引的蛋白質(zhì)是屬于合成后再分選和運(yùn)輸?shù)?，不同于信?hào)肽引導(dǎo)的邊翻譯邊運(yùn)輸(共翻譯)過(guò)程。導(dǎo)肽，又稱(chēng)轉(zhuǎn)運(yùn)肽(transitpeptide)或?qū)蛐蛄?targetingsequence)，它是游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)的N-端信號(hào)。

第84頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)肽長(zhǎng)度大約20～80個(gè)氨基酸，通常帶正電荷的堿性氨基酸(特別是精氨酸和賴(lài)氨酸)含量較為豐富,這些氨基酸對(duì)于蛋白質(zhì)的定位具有重要作用。不同的導(dǎo)肽之間沒(méi)有同源性，說(shuō)明導(dǎo)肽的序列與識(shí)別的特異性有關(guān)，而與二級(jí)或高級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)太大關(guān)系。第85頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同部位的線(xiàn)粒體蛋白質(zhì)前體具有不同類(lèi)型的導(dǎo)肽序列。導(dǎo)肽序列中的每一肽段含有各自的導(dǎo)向信息。如導(dǎo)向基質(zhì)的肽段、基質(zhì)蛋白酶切割位點(diǎn)、導(dǎo)向膜間空間肽段、停止轉(zhuǎn)運(yùn)和外膜定位肽段等。跨膜運(yùn)輸前，蛋白質(zhì)由分子伴侶結(jié)合，保持其未折疊狀態(tài)，或防止其錯(cuò)誤折疊。第86頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四幾種線(xiàn)粒體蛋白質(zhì)導(dǎo)肽的特征第87頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)肽牽引蛋白質(zhì)跨越線(xiàn)粒體膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程第88頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四跨膜時(shí)不折疊，保持柔性構(gòu)象未折疊蛋白質(zhì)結(jié)合分子伴侶3、分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?9頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?0頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、蛋白質(zhì)的正向運(yùn)輸和逆向運(yùn)輸正向運(yùn)輸：從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體方向移動(dòng)逆向運(yùn)輸：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體后，通過(guò)特殊的信號(hào)又返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第91頁(yè)，共106頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5、蛋白質(zhì)的定位分泌蛋白(secretoryprotein)輸送至細(xì)胞外細(xì)胞質(zhì)膜蛋白(plasmamembraneprotein)的定位內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白(endoplasmicreticulummembrane