翻譯后功能蛋白質(zhì)的形成

翻譯后功能蛋白質(zhì)的形成第1頁/共39頁2第七章翻譯后功能蛋白質(zhì)的形成和降解南華大學(xué)心血管疾病研究所動脈硬化學(xué)湖南省重點實驗室EMAIL:liuls2000@163.com

TEL:139754914738281297(O)劉錄山博士/教授第2頁/共39頁3折疊組裝修飾靶向運輸細胞內(nèi)定位第3頁/共39頁4第一節(jié)新生肽鏈經(jīng)折疊形成

特定空間構(gòu)象一、新生肽鏈折疊形成空間構(gòu)象后才具有生物學(xué)效應(yīng)

多肽鏈自我組裝成為功能蛋白質(zhì)的過程稱為蛋白質(zhì)折疊。酶活性中心抗原抗體反應(yīng)配體受體結(jié)合離子通道第4頁/共39頁5二、蛋白質(zhì)折疊需要分子伴侶

分子伴侶(MolecularChaperone)：一類在序列上沒有相關(guān)性但有共同功能的保守性蛋白質(zhì)，在細胞內(nèi)協(xié)助其它多肽結(jié)構(gòu)完成正確的折疊、組裝、轉(zhuǎn)運和降解，在功能完成后與之分離，不構(gòu)成這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)執(zhí)行功能時的組份。

熱休克蛋白家族

(HeatShockProtein)

伴侶素(Chaperonin)第5頁/共39頁6GrpE熱休克蛋白Hsp70（Dnak），Hsp40，GrpE正確構(gòu)象形成變性蛋白質(zhì)復(fù)性錯誤折疊蛋白質(zhì)降解清除蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運第6頁/共39頁7伴侶素Hsp60（GroEL），Hsp10（GroES）伴侶素為蛋白質(zhì)的折疊提供必要的微環(huán)境第7頁/共39頁8第8頁/共39頁9三、某些酶在蛋白質(zhì)折疊中起重要作用二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）第9頁/共39頁10肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶

催化Xxx-Pro鍵順反異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換是蛋白質(zhì)折疊的限速酶第10頁/共39頁11四、蛋白折疊機制研究X射線衍射分析核磁共振基于已有知識的結(jié)構(gòu)預(yù)測第11頁/共39頁12五、蛋白質(zhì)錯誤折疊與疾病朊病毒

PrPC(leftimage)PrPSc(rightimage,proposed3Dstructure)SensitivetoProteolysisResistanttoproteolysissolubleinsolubleassociatedwithcellularmembranelocatedwithinthecellasaggregatesmainlyalphahelicalstructuremainlybetasheetstructureBothformshavethesameaminoacidsequence,differingonlyinconformation.第12頁/共39頁13"forhisdiscoveryofPrions-anewbiologicalprincipleofinfection

"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1997StanleyB.Prusiner

第13頁/共39頁14Alzheimer’sDisease第14頁/共39頁15第二節(jié)寡聚蛋白組裝機制蛋白質(zhì)組裝3D結(jié)構(gòu)域交換第15頁/共39頁16第三節(jié)蛋白質(zhì)翻譯后的修飾一、肽鏈N端甲硫氨酸殘基的切除二、蛋白質(zhì)前體的酶切修飾三、氨基酸殘基側(cè)鏈基團的化學(xué)修飾第16頁/共39頁17一、甲硫氨酸切除

N端甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸脫甲?；负桶彪拿窶etArgfMet脫甲?；窤la氨肽酶氨肽酶第17頁/共39頁18二、前體蛋白酶切

信號肽切除多條肽鏈的形成分子內(nèi)伴侶的切除Signalpeptide第18頁/共39頁19糖基化磷酸化甲基化乙酰化甲?；耐榛?、蛋白質(zhì)側(cè)鏈化學(xué)修飾氨基化–去氨基化二硫鍵的形成硝化 異戊二烯基化共兩百多種類型第19頁/共39頁20磷酸化-去磷酸化蛋白質(zhì)修飾最普遍的形式蛋白激酶，蛋白磷酸酶磷酸化位點：Ser，Thr，Tyr（-OH）荷電性，位阻，影響蛋白質(zhì)構(gòu)象，進而影響蛋白質(zhì)活性第20頁/共39頁21磷酸化/去磷酸化調(diào)節(jié)細胞過程第21頁/共39頁22N-糖基化N-糖基化在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中形成N-糖基化發(fā)生于Asn殘基側(cè)鏈酰氨基的N原子上，蛋白質(zhì)糖基化位點存在特征性序列：Asn-X-Ser/ThrGlcNac：N-乙酰葡萄糖胺，Man：甘露糖，Glc：葡萄糖，dol：多萜醇焦磷酸酯第22頁/共39頁23O-糖基化高爾基體中形成GalNac：N-乙酰半乳糖胺，UDP-Gal：尿苷（尿嘧啶）二磷酸半乳糖O-糖基化O-糖基化發(fā)生于Ser/Thr殘基側(cè)鏈羥基的O原子，未發(fā)現(xiàn)特征性序列，選擇性修飾機制不清楚第23頁/共39頁24乙?；c去乙酰化N-末端乙?；瘋?cè)鏈乙酰化第24頁/共39頁25第25頁/共39頁26組蛋白與乙?；阴；鰪娹D(zhuǎn)錄，而去乙?；种妻D(zhuǎn)錄活性HMT:組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶HDAC：組蛋白去乙酰酶HAT：組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶第26頁/共39頁27第四節(jié)蛋白質(zhì)的靶向運輸?shù)?7頁/共39頁28蛋白質(zhì)靶向輸送：蛋白質(zhì)合成后，通過復(fù)雜機制，經(jīng)過不同途徑，定向運送到其執(zhí)行功能的目的地的過程。

信號肽：分泌蛋白新生肽鏈N端的一段能被細胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)識別的特征性（保守性）氨基酸序列。

16-30AA

N-末端堿性區(qū)：含堿性氨基酸,提供正電荷

疏水核心區(qū)：含中性或疏水性氨基酸

加工區(qū)：是信號肽酶切割信號肽的部位第28頁/共39頁29"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1999GünterBlobel

第29頁/共39頁30Therearetwobasicformsoftargetingpathways:post-translationaltargeting:nucleusmitochondriachloroplastsperoxisomesco-translationaltargeting(secretorypathway):ERGolgilysosomesplasmamembranesecretedproteins

第30頁/共39頁31第31頁/共39頁32第32頁/共39頁33第五節(jié)蛋白質(zhì)降解降解途徑

溶酶體途徑：外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白，長壽命細胞內(nèi)蛋白質(zhì)特殊細胞器內(nèi)水解系統(tǒng)細胞膜表面水解酶體系

泛素－蛋白酶體途徑：細胞內(nèi)異常蛋白質(zhì)，短壽命蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)降解途徑（ERAD）第33頁/共39頁34一、蛋白質(zhì)降解與末端序列有關(guān)

實驗證據(jù)：N-末端化學(xué)修飾構(gòu)建不同的N-末端

N-末端規(guī)則：N-端氨基酸決定蛋白質(zhì)半衰期去穩(wěn)定殘基：一、二、三級穩(wěn)定殘基

N-端保守序列：降解盒（cyclin）

C-端序列：PEST序列（Pro-Glu-Ser-Thr）第34頁/共39頁35二、泛素-蛋白酶復(fù)合體途徑CysGly泛素活化酶泛素偶聯(lián)酶泛素-蛋白連接酶第35頁/共39頁36"forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation"TheNobelPrizeinCh