蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組學(xué)蘇州班

蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組學(xué)蘇州班第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一主要內(nèi)容第一章蛋白質(zhì)分子的折疊和定位第二章蛋白質(zhì)的修飾與降解第三章蛋白質(zhì)相互作用第四章糖蛋白與蛋白聚糖的結(jié)構(gòu)與功能第五章蛋白質(zhì)組學(xué)第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一章折疊和定位蛋白質(zhì)作為基因表達(dá)的最終產(chǎn)物，參與了生命活動的每一個環(huán)節(jié)。為了發(fā)揮應(yīng)有的生物學(xué)功能，蛋白質(zhì)不僅需要有正確的氨基酸序列，而且還需要有正確的空間結(jié)構(gòu)、正確的亞基組裝、正確的化學(xué)修飾和正確的靶向定位。以mRNA為模板，以氨基酸為底物，從合成第一個肽鍵起，新生的多肽鏈就開始了反復(fù)不斷的折疊一去折疊一再折疊的復(fù)雜過程，最終形成一個具有天然空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)分子的折疊

從一條伸展無序的多肽鏈折疊成具有正確空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子的過程稱為蛋白質(zhì)折疊(proteinfolding）。影響蛋白質(zhì)折疊的因素：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包含了決定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的所有信息，正確空間結(jié)構(gòu)的形成還需要正確的二硫鍵組合和復(fù)雜的非共價鍵作用（氫鍵、離子作用力和疏水作用力）、適當(dāng)?shù)耐獠凯h(huán)境（溫度、pH、金屬離子、細(xì)胞內(nèi)的空間擁擠程度等）和輔助分子的參與。第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)分子的折疊1.蛋白質(zhì)的體外折疊符合“自組裝”熱力學(xué)假說一、蛋白質(zhì)的折疊機(jī)制體現(xiàn)了熱力學(xué)、動力學(xué)和能量學(xué)理論的和諧統(tǒng)一第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)分子的折疊AnfinsenCB提出“自組裝”（self-assembly）熱力學(xué)假說：天然蛋白質(zhì)多肽鏈可以在體外復(fù)性；天然蛋白質(zhì)在生物學(xué)環(huán)境中處在熱力學(xué)最穩(wěn)定的狀態(tài)；多肽鏈的氨基酸序列包含了可以形成熱力學(xué)意義上穩(wěn)定的天然構(gòu)象所必需的全部信息。

第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)分子的折疊2.折疊也是一個動力學(xué)控制的過程蛋白質(zhì)折疊的動力學(xué)學(xué)說認(rèn)為：從總體上看，蛋白質(zhì)的折疊遵循從高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)理論，但是在蛋白質(zhì)折疊的途徑中存在著某些能級勢壘，阻礙蛋白質(zhì)形成最穩(wěn)定的空間構(gòu)象，從而使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)處在某種亞穩(wěn)態(tài)，受到r動力學(xué)的控制。第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)分子的折疊3.能級形貌理論和諧統(tǒng)一地詮釋了蛋白質(zhì)的折疊過程：能級形貌理論(energylandscape):該理論融合了熱力學(xué)和動力學(xué)的內(nèi)涵;該理論認(rèn)為，蛋白質(zhì)是一組具有隨機(jī)結(jié)構(gòu)的分子群，在折疊過程中各個分子沿著各自的途徑進(jìn)行折疊。在折疊初期，分子結(jié)構(gòu)松散，自由能大，可選擇構(gòu)象熵（conformationalentropy）也大。蛋白質(zhì)多肽鏈（隨機(jī)結(jié)構(gòu)）通過構(gòu)象塌陷、表面張力或疏水作用形成緊湊結(jié)構(gòu)。第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一成核-快速生長模型拼圖模型框架模型快速疏水垮塌模型擴(kuò)散-碰撞-締合模型動力學(xué)模型格點模型二、不同模型從不同視角描述了蛋白質(zhì)的折疊過程第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一側(cè)鏈影響二級結(jié)構(gòu)具有一定的傾向性二硫鍵的形成和脯氨酸殘基酰胺鍵的順反異構(gòu)化是折疊過程中的慢反應(yīng)形成α-螺旋的起始過程是個慢過程單個結(jié)構(gòu)域作為獨立單位進(jìn)行折疊三、蛋白質(zhì)的體內(nèi)折疊同時受到內(nèi)在因素和外部條件制約（一）氨基酸的側(cè)鏈和肽鏈的二級結(jié)構(gòu)是影響蛋白質(zhì)折疊的內(nèi)在因素第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一細(xì)胞內(nèi)大分子擁擠效應(yīng)影響多肽鏈的折疊過程T和pH也會影響多肽鏈的折疊金屬離子的配位效應(yīng)可以影響蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)（二）細(xì)胞內(nèi)的特殊環(huán)境是影響蛋白質(zhì)折疊的外部條件第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一熱激蛋白HSP70和HSP40以ATP依賴方式參與蛋白質(zhì)折疊過程四、蛋白質(zhì)的折疊需要其他輔助分子參與：（一）分子伴侶是蛋白質(zhì)在進(jìn)行正確折疊的最主要輔助分子第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一分子伴侶素HSP60和HSP10形成了圓桶狀復(fù)合體輔助多肽鏈的正確折疊觸發(fā)因子是可以與核糖體結(jié)合的分子伴侶第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一最常見兩類：

1.蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(PDI)：參與二硫鍵的形成2.肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶(PPI)：幫助脯氨酸彎折處形成正確的折疊（二）折疊酶輔助共價鍵的形成第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一許多具有前導(dǎo)肽的前體形式的蛋白質(zhì)，必須有前導(dǎo)肽的參與才能完成折疊，前導(dǎo)肽具備了分子伴侶的作用，從而提出了IMC的概念：

兩類：I類參與多肽鏈的延伸和正確折疊

II類參與蛋白在胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位（三）分子內(nèi)的分子伴侶(IMC)是具有前導(dǎo)肽的蛋白質(zhì)的前體形式（四）分子伴侶可輔助其他大分子的折疊第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一五、膜蛋白的折疊研究具有較大挑戰(zhàn)（一）膜蛋白在磷脂膜中的二級結(jié)構(gòu)可以全部是α-螺旋結(jié)構(gòu)（二）也可以是β-片層結(jié)構(gòu)第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的定位蛋白質(zhì)合成后的去向：駐留在細(xì)胞質(zhì)中；運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞器；分泌到細(xì)胞外；插入到細(xì)胞膜蛋白質(zhì)的靶向輸送（proteintargeting）：蛋白質(zhì)合成后被定向輸送到發(fā)揮作用的靶區(qū)域的過程。蛋白質(zhì)的靶向輸送是由蛋白質(zhì)上所攜帶的定位信號所決定的。第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的定位20世紀(jì)70年代，BlobelG提出了“信號肽假說”，即所有靶向輸送的蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)中都存在定位信號，它可以引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)募?xì)胞靶部位。定位信號是決定蛋白質(zhì)靶向輸送的關(guān)鍵因素。例如，靶向輸送到溶酶體、質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外的蛋白質(zhì)，其信號肽（signalpeptide）是肽鏈N-末端長度為13~36個氨基酸的序列。一、蛋白質(zhì)分子上攜帶著不同的定位信號第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的定位這個信號肽將正在合成之中的分泌型蛋白引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，然后信號肽被切除，分泌型蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中經(jīng)過折疊、組裝和修飾后，經(jīng)由高爾基復(fù)合體輸送到細(xì)胞外、溶酶體中、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中、高爾基復(fù)合體腔中，或整合到這些細(xì)胞器的膜上，或整合到細(xì)胞質(zhì)膜上。非分泌型蛋白在細(xì)胞質(zhì)中游離核糖體上合成后釋放到細(xì)胞質(zhì)中，然后在蛋白分子中定位信號的引導(dǎo)下進(jìn)人不同的細(xì)胞器BlobelG因為發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)具有內(nèi)在的、可以引導(dǎo)它們在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和定位的信號，榮獲了1999年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一定位信號有不同形式：氨基酸序列；蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的修飾信號等二、不同的定位信號引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到不同的細(xì)胞部位（一）線粒體中的蛋白質(zhì)由胞質(zhì)游離核糖體合成并靶向輸送到線粒體中線粒體蛋白質(zhì)的N-末端帶有定位信號蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體需要外膜轉(zhuǎn)運(yùn)酶復(fù)合體(TOM)和內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)酶復(fù)合體(TIM)復(fù)合體線粒體蛋白質(zhì)的輸送模型具有保守性第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（二）細(xì)胞核蛋白的入核和出核是由核定位信號（NLS）和核輸出信號（NES）所決定蛋白質(zhì)的核定位信號和核輸出信號決定了蛋白質(zhì)在細(xì)胞核內(nèi)外的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的出核和入核需要由G蛋白進(jìn)供能量第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（三）成熟的、完全折疊的蛋白質(zhì)才能被轉(zhuǎn)運(yùn)到過氧化物酶體中兩類：C-端Ser-Lys-Leu(SKL)序列，不會被切除；N-端PTS2信號，進(jìn)入后被切除。（四）分泌型蛋白質(zhì)的靶向輸送起始于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過程：核糖體合成，信號肽引導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，折疊后在高爾基體進(jìn)分泌小泡，轉(zhuǎn)移到包膜分泌到胞外第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（五）膜蛋白的插入具有方向性1.膜蛋白都是從粗面的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)到膜上2.膜蛋白的方向性是在蛋白質(zhì)插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的過程中決定的拓?fù)涠ㄎ挥赏負(fù)湫蛄袥Q定：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜信號序列（N-末端或內(nèi)部）；停止轉(zhuǎn)運(yùn)序列；膜錨定序列第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二章蛋白質(zhì)的修飾與降解第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一常見的蛋白質(zhì)翻譯后修飾有磷酸化、脂基化、甲基化、乙酸化、類泛素化、巴豆?；⑻腔头核鼗?。在體內(nèi)，各種蛋白質(zhì)翻譯后修飾過程不是孤立存在，而是相互影響、相互協(xié)調(diào)。第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)的修飾一、磷酸化修飾（一）蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化的概念蛋白質(zhì)磷酸化（proteinphosphorrylation）是通過蛋白激酶催化將ATP或GTP的γ位磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的特定位點上的過程。其逆過程由蛋白磷酸酶催化，稱為蛋白質(zhì)去磷酸化（proteindephosphorylation）。蛋白質(zhì)磷酸化是生物中的一種最有效的調(diào)控途徑。第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)的修飾

增強(qiáng)或減弱被修飾蛋白質(zhì)的活性；改變其在亞細(xì)胞內(nèi)定位；改變其與其他生物分子的相互作用。（二）蛋白質(zhì)磷酸化的生物學(xué)作用（三）催化蛋白質(zhì)磷酸化的蛋白激酶蛋白激酶（proteinkinase,PK）是目前已知最大的蛋白家族，所有蛋白激酶都有一個非常保守的催化核心和多種調(diào)控模式。催化核心由250~300個氨基酸殘基組成。催化核心以外的區(qū)域往往與PK的酶活性調(diào)節(jié)和亞細(xì)胞定位有關(guān)，但沒有進(jìn)化同源性。第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)底物的磷酸化位點分三類：1.蛋白質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸激酶（proteinserine/threoninekinase）：

cAMP依賴的蛋白激酶（PKA）；Ca2+/磷脂依賴的蛋白激酶（Ca2+/PL-PK）或蛋白激酶C（PKC）；Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶（CaM-PK）；cGMP依賴的蛋白激酶（PKG）；DNA依賴的蛋白激酶（DNA-PK）2.蛋白質(zhì)酪氨酸激酶（proteintyrosinekinase,PTK）3.雙專一性蛋白激酶（doublespecificproteinkinase,DSPK）第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一1.蛋白質(zhì)絲/蘇氨酸磷酸酶2.蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶（四）催化蛋白質(zhì)去磷酸化的蛋白磷酸酶

蛋白磷酸酶（proteinphosphatase,PP）所催化的反應(yīng)與蛋白激酶催化的反應(yīng)相反，是使磷酸化蛋白發(fā)生去磷酸化。根據(jù)磷酸化氨基酸殘基不同將蛋白磷酸酶分為兩類：第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一1.蛋白激酶抑制劑（1）作用于蛋白激酶ATP結(jié)合部位的抑制劑：對PKA、PKC、PKG、MLCK等，是應(yīng)用最廣泛的絲/蘇氨酸激酶抑制劑（2）PTK抑制劑：鏈霉素，除莠霉素，薰草菌素2.蛋白磷酸酶抑制劑（1）作用于PP1和PP2A的抑制劑（2）作用于PP2B的抑制劑（五）蛋白激酶和磷酸酶抑制劑第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）蛋白質(zhì)脂基化的概念二、脂基化修飾蛋白質(zhì)脂基化（proteinlipidation）為長脂肪鏈通過O或者S原子與蛋白質(zhì)綴合形成蛋白綴合物的過程，通常是蛋白質(zhì)分子中半朧氨酸殘基被棕擱酰化（palmitoylation)，或者被法呢基化（farllesylation)修飾。這兩種修飾常發(fā)生在同一個蛋白質(zhì)分子上，使其與生物磷脂膜具有更好的相溶性，將蛋白質(zhì)固定在細(xì)胞膜上。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（二）蛋白質(zhì)脂基化的生物學(xué)作用

1.能增強(qiáng)蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上的親和力；

2.調(diào)節(jié)亞細(xì)胞定位，

3.蛋白子的轉(zhuǎn)運(yùn)、穩(wěn)定性以及相互作用等。（三）催化蛋白質(zhì)脂基化的酶：主要是棕櫚?；D(zhuǎn)移酶和法呢基轉(zhuǎn)移酶第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一三、甲基化修飾（一）蛋白質(zhì)甲基化的概念蛋白質(zhì)甲基化（proteinmethylation）是指在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，甲基基團(tuán)由S-腺普甲硫氨酸轉(zhuǎn)移至相應(yīng)蛋白質(zhì)的過程。甲基基團(tuán)雖然不能明顯改變整個氨基酸的電荷，只是替代了氨基上的H原子，但卻減少了氫鍵的形成數(shù)量，而且甲基的加人增加了空間阻力，進(jìn)而影響底物與蛋白質(zhì)的相互作用。第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（二）蛋白質(zhì)甲基化的生物學(xué)作用

1.影響蛋白之間、蛋白和RNA之間的相互作用；

2.蛋白定位；3.RNA加工；

4.細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等（三）催化蛋白質(zhì)甲基化的酶：

甲基轉(zhuǎn)移酶.蛋白質(zhì)主要在賴氨酸或精氨酸側(cè)鏈氨基上進(jìn)行甲基化。另外，也有在天冬氨酸或谷氨酸側(cè)鏈竣基上進(jìn)行甲基化形成甲酉旨的形式。

第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）蛋白質(zhì)乙?；母拍?/p>

蛋白質(zhì)乙?；╬roteinacetylation）是指在乙酰基轉(zhuǎn)移酶的催化下，在蛋白質(zhì)特定的位置添加乙酰基的過程。（二）蛋白質(zhì)乙酶酰化的生物學(xué)作用1.組蛋白的乙?；{(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄2.乙酰化修飾可實現(xiàn)對自噬過程的動態(tài)調(diào)控3.乙?；揎椪{(diào)節(jié)代謝酶的活性及代謝通路（三）催化蛋白質(zhì)乙酰化的酶：組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HAT）四、乙?；揎椀谌?，共七十六頁，編輯于2023年，星期一五、類泛素化修飾小泛素相關(guān)修飾物（smallubiquitinrelatedmodifier,SUMO）是類泛素蛋白家族的重要成員之一，可與多種蛋白結(jié)合發(fā)揮相應(yīng)的功能。SUMO的分子結(jié)構(gòu)及SUMO化的反應(yīng)途徑都與泛素類似，但二者功能完全不同。SUMO化修飾可參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、核轉(zhuǎn)運(yùn)、維持基因組完整性及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種細(xì)胞內(nèi)活動，是一種重要的多功能蛋白質(zhì)翻譯后修飾方式。第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）SUMO(小泛素相關(guān)修飾物)的結(jié)構(gòu)與分類1.SUMO的結(jié)構(gòu)：一個β-折疊纏繞一個α-螺旋的球狀折疊。SUMO與泛素具有相同的三維結(jié)構(gòu)，即一個β-折疊纏繞一個α-螺旋的球狀折疊，而且參與反應(yīng)的C-端雙Gly殘基位置也十分相似。不同的是SUMO的N-端還含有一個約10~25個氨基酸長度的柔韌延伸，而泛素?zé)o此結(jié)構(gòu)；二者的表面電荷分布也完全不同，這提示它們可能具有不同的功能第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一2.SUMO的分類：人類四種分別為：SUMO1（又稱PIC1、UBL1、GMP1或SMT3C）、SUMO2（又稱SMT3A）、SUMO3（又稱SMT3B）和SUMO4。其中SUMO1-3在各種組織中均有表達(dá)，而SUMO4則主要在腎臟、淋巴結(jié)和脾臟中表達(dá)。第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（二）催化蛋白質(zhì)SUMO化修飾的酶：包括E1活化酶、E2結(jié)合酶、E3連接酶E1活化酶是一種異源二聚體，在哺乳動物中為SAE1/SAE2，其中兩個亞基的功能及調(diào)控各不相同，但必須二者都存在時才能夠正常發(fā)揮功能。E2結(jié)合酶為UBC9，它是SUMO化修飾中唯一的EZ結(jié)合酶。E3連接酶主要有3類：PIAS家族、核孔蛋白RanBP2/Nup358和Pc2(polycombgroupprotein2）第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（三）SUMO可逆性修飾途徑2.SUMO化修飾的反應(yīng)途徑SUMO化修飾的反應(yīng)途徑是在修飾蛋白C-端的Gly殘基和底物蛋白Lys的ε-氨基之間形成一個異肽鍵。其具體途徑涉及多個酶的級聯(lián)反應(yīng)。1.SUMO的成熟：SUMO基因表達(dá)出一種不成熟的前體蛋白，細(xì)胞內(nèi)有一種SUMO特異的蛋白酶（Ulp）能切除C-端2-11個短肽段，露出Gly-Gly模體序列。第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一①活化：首先，SUMO分子由ATP提供能量發(fā)生C-末端竣基腺昔酸化；然后與El活化酶SAE2亞基活性位點的半朧氨酸反應(yīng)，釋放AMP，形成El活化酶和SUMO分子C-端梭基之間的高能硫醋鍵，使SUMO活化；活化的SUMO隨后被轉(zhuǎn)移至E2結(jié)合酶②結(jié)合：SuMO轉(zhuǎn)至E2結(jié)合酶UBC9，C-端梭基與UBC9活性位點的半朧氨酸反應(yīng)生成SUMO-E2硫酉旨中間體。③連接：UBC9將SUMO分子轉(zhuǎn)移至底物蛋白，在SUMO的C-端Gly殘基和底物蛋白側(cè)鏈Lys殘基之間生成異肽鍵，SUMO化完成。第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一3．去SUMO化SUMO化是一個動態(tài)的可逆性修飾過程，細(xì)胞內(nèi)有一種特異性蛋白酶Ulp能將SUMO從已發(fā)生SUMO化修飾的蛋白上移除。Ulp是一種半朧氨酸特異性蛋白酶，既可以切除新合成SUMO前體蛋自C-端的短肽，以利于SUMO的成熟；又具備去SUMO化的功能。正是由于有了Ulp（去SUMO化酶）的這兩種功能，細(xì)胞內(nèi)SUMO化結(jié)合才得以維持在正常水平。第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（四）SUMO化修飾的生物學(xué)作用1.SUMO化的核內(nèi)底物多數(shù)都是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或共調(diào)節(jié)因子2.SUMO參與維持基因組的完整性及調(diào)節(jié)染色體凝集與分離3.SUMO參與DNA修復(fù)過程4.SUMO可拮抗泛素的作用5.SUMO可調(diào)節(jié)蛋白的核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）蛋白質(zhì)巴豆?；母拍?/p>

蛋白質(zhì)巴豆?；侵冈诎投顾峄D(zhuǎn)移酶的催化下，在蛋白質(zhì)特定的位置添加巴豆?；倪^程。催化蛋白質(zhì)巴豆?；拿甘前投辊；D(zhuǎn)移酶。六、巴豆?；揎椀谒氖?，共七十六頁，編輯于2023年，星期一組蛋白賴氨酸巴豆?；揎椗c基因的活化密切相關(guān)。在人類體細(xì)胞和小鼠精子細(xì)胞基因組中，組蛋白Kcr分布于基因活性轉(zhuǎn)錄啟動子區(qū)域或增強(qiáng)子上。在減數(shù)分裂后的精子細(xì)胞中，Kcr高豐度集中在性染色體上，標(biāo)記睪丸特異性基因，其中包括大量性染色體活性基因，但機(jī)制目前尚不清楚。（二）蛋白質(zhì)巴豆?；纳飳W(xué)作用第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一七、不同翻譯后修飾過程的相互協(xié)調(diào)與影響（一）在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程中存在多種蛋白質(zhì)翻譯后修飾（二）一種蛋白質(zhì)可以有一種以上的翻譯后修飾八、蛋白質(zhì)修飾的研究策略（一）傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)修飾研究策略（二）基于抗體的蛋白質(zhì)修飾研究策略（三）基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)修飾研究策略第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑，80％以上。（一）UPS的組成與分類有酶促活性的蛋白酶體是由圓柱形的20S核心顆粒和蛋白酶體激活因子共同構(gòu)成的復(fù)合體，負(fù)責(zé)選擇性降解短壽命的調(diào)節(jié)蛋白和損傷蛋白。人體內(nèi)主要有3種蛋白酶體激活因子：19S(PA700）、11S(PA28或REG）和PA200（圖2-2）。一、泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解1.ATP和泛素依賴的UPS組成19S蛋白酶體激活因子結(jié)合20S蛋白酶體，形成26S蛋白酶體，這是一種ATP和泛素依賴的蛋白酶體復(fù)合體。細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)泛素化后，都經(jīng)26S蛋白酶體進(jìn)行降解，26S蛋白酶體是降解蛋白質(zhì)的最主要體系之一。已在19S激活因子內(nèi)發(fā)現(xiàn)6種不同的ATPase亞基，它們在蛋白質(zhì)底物進(jìn)人20S核心顆粒前提供ATP，從而將蛋白質(zhì)底物進(jìn)行解折疊，并使蛋白質(zhì)底物去泛素化。第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解2.不依賴ATP和泛素的UPS組成11S蛋白酶體激活因子（PA28或REG）因不含ATPase活性，可不依賴ATP和泛素介導(dǎo)蛋白酶體進(jìn)行蛋白質(zhì)降解。在3種REG家族成員中，REGα和REGβ約有50％同源性，而REGγ與REGα和REGβ的aa僅有25％同源性。REGα/β主要位于細(xì)胞質(zhì)，一起形成異七聚體的帽狀結(jié)構(gòu)。REGγ主要位于細(xì)胞核，可形成同七聚體帽狀結(jié)構(gòu)。但在有絲分裂期間，核膜破裂，REGγ可分布于整個細(xì)胞。目前發(fā)現(xiàn)REG不參與泛素化蛋自質(zhì)的識別，但影響20S蛋白酶體降解蛋白質(zhì)的活性。

第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解3.UPS的分類3種激活因子與20S蛋白酶體至少可組成4種蛋白酶體復(fù)合體：19S-20S-19S、11S-20S-11S、11S-20S-19S和PA200-20S-19S，后兩者又被稱為雜交蛋白酶體（圖2-2）。細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)主要通過26S蛋白酶體以ATP和泛素依賴方式降解，而11S-20S-11S、11S-20S-19S和PA200-20S-19S蛋白酶體可以不依賴ATP和泛素的方式降解一些調(diào)節(jié)蛋白、氧化蛋白以及衰老蛋白等。第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解（二）蛋白質(zhì)UPS降解的反應(yīng)過程泛素是一個由76個氨基酸組成的高度保守的多肽鏈。泛素可共價結(jié)合于底物蛋白的賴氨酸殘基上，將底物蛋白進(jìn)行泛素化標(biāo)記而被UPS特異性識別并迅速降解。泛素化過程的關(guān)健酶：關(guān)健酶：E1活化酶、E2結(jié)合酶、E3連接酶UPS通過E1、E2和E3的組合獲得泛素化過程具有特異性和選擇性，因此UPS降解底物蛋白具有高度選擇性。第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解2.泛素化反應(yīng)：①泛素的活化。這個過程需要以ATP作為能量，將泛素C-端的梭基連接到泛素活化酶E1的疏基上，形成一個泛素和泛素活化酶El之間的硫酯鍵。②泛素活化酶El將活化后的泛素通過硫酯鍵反應(yīng)傳遞給泛素結(jié)合酶E2。③泛素連接酶E3將結(jié)合在E2上的泛素連接到靶蛋白上。這個過程循環(huán)往復(fù)，靶蛋白可共價連接上多個泛素分子，然后被26S蛋白酶體所降解。第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解3.泛素化蛋白的降解在20S核心顆粒的β亞基中進(jìn)行，將靶蛋白完全降解為長度一定的肽段。26S蛋白酶體只識別泛素化標(biāo)記的蛋白質(zhì)并將其降解為小肽，泛素在去泛素連接酶的作用下再回收利用，而靶蛋白降解產(chǎn)生的小肽則被細(xì)胞質(zhì)中的蛋白酶進(jìn)一步降解為氨基酸。第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解（三）泛素化調(diào)節(jié)和去泛素化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)本身可以提供特定的UPS識別信號。這些泛素化的信號通常被掩蓋在正常蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中，蛋白質(zhì)在天然狀態(tài)下不被降解。如果蛋白質(zhì)的正常結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化或者受損，暴露這些信號，就會被UPS發(fā)現(xiàn)。這就是折疊異常和突變蛋白容易被降解的原因。細(xì)胞內(nèi)同時還存在去泛素化調(diào)節(jié)。細(xì)胞內(nèi)存在特異性去泛素化蛋白酶，具有泛素解離酶(deubiquitinatingenzyme,DUB）的功能，可能具有防止蛋白質(zhì)過度降解的作用。第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)的降解（四）UPS的生物學(xué)意義：細(xì)胞內(nèi)UPS降解蛋白質(zhì)主要具有兩個方面的作用：一方面是通過降解錯誤折疊、突變或者損傷的蛋白質(zhì)來維持細(xì)胞的質(zhì)量控制；另一方面是通過降解關(guān)鍵的調(diào)節(jié)蛋白來控制細(xì)胞的基本生命活動，例如生長、代謝、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等。第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一二、自噬-溶酶體系統(tǒng)自噬(autophagy）是細(xì)胞內(nèi)蛋自質(zhì)的另一個主要降解途徑。自噬是一個在真核生物中高度保守的過程，可將細(xì)胞內(nèi)過多或異常的細(xì)胞器和較穩(wěn)定的蛋白運(yùn)輸?shù)饺苊阁w中降解。因發(fā)現(xiàn)各種自噬通路交匯于溶酶體，故又稱之為自噬-溶酶體系統(tǒng)（autophagic-lysosomalsystem）。

第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）自噬的概念及分類自噬的概念

自噬是指從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的無核糖體附著區(qū)脫落的雙層膜包裹部分細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)需降解的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)等成分形成自噬體(autophagosome)，并與溶酶體融合形成自噬-溶酶體，降解其所包裹的內(nèi)容物，以實現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新。2.自噬的分類:巨自噬；微自噬；分子伴侶介導(dǎo)的自噬（1）巨自噬（macroautophage）是細(xì)胞內(nèi)過多或異常的細(xì)胞器及其周圍的蛋白質(zhì)和部分細(xì)胞質(zhì)被雙層膜所包裹形成自噬體，隨后自噬體與溶酶體融合并且降解其所包裹的內(nèi)容物。第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（2）微自噬（macroautophage）是溶酶休直接通過溶酶體膜的突出、隔膜和（或）膜內(nèi)陷來直接吞噬細(xì)胞質(zhì)。如長壽命蛋白的降解等。（3）分子伴侶介導(dǎo)的自噬：分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediatedautophagy,CMA）具有高度選擇性，并且只能降解一些特定蛋白質(zhì)而不能降解細(xì)胞器，這些能夠被降解的蛋白質(zhì)都含有特定的氨基酸序列，且能被HSP70分子伴侶或其復(fù)合體所識別并結(jié)合，隨后，底物蛋白和分子伴侶復(fù)合體能被直接運(yùn)送到溶酶體內(nèi)，底物在溶酶體內(nèi)降解。第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（二）蛋白質(zhì)經(jīng)自噬降解的反應(yīng)過程1.自噬的誘導(dǎo)激活：一系列由自噬相關(guān)基因(autophagy-relatedgene,Atg）的產(chǎn)物組成的復(fù)合體參與協(xié)調(diào)自噬體的形成（圖2-5）。2.自噬體的成核和延伸3.自噬體與溶酶體融合及內(nèi)容物的降解第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（三）自噬的調(diào)節(jié)1.對mTORC1活性的調(diào)節(jié)是自噬調(diào)節(jié)的重要組成部分2.胰島素可以通過兩個途徑來抑制自噬：激活mTOR使Atg1/ULK1磷酸化抑制自噬；激活PKB/Akt通路使FoxO3磷酸化，抑制其轉(zhuǎn)錄活性（四）自噬的生物學(xué)意義：維持自身的穩(wěn)定狀態(tài)細(xì)胞內(nèi)自噬通常維持在很低的水平；在應(yīng)激條件下被誘導(dǎo)，對細(xì)胞具有一定的保護(hù)性。自噬的誘發(fā)因素既有來自于細(xì)胞外的（如外界中的營養(yǎng)成分、缺血、缺氧及生長因子的濃度等），也有細(xì)胞內(nèi)的（代謝壓力、衰老或被損傷的細(xì)胞器、折疊錯誤或聚集的蛋白質(zhì)等).第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）不同的蛋白質(zhì)降解途徑相互依賴1.自噬與UPS之間在功能上有某些重疊2.錯誤折疊蛋白也可被巨自噬降解（二）自噬與UPS可以相互影響三、自噬體系和蛋白酶體系之間的相互聯(lián)系第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一（一）UPS通路研究策略1.UPS通路各因子的mRNA和蛋白水平檢測2.蛋白酶體功能檢測3.蛋白酶體抑制劑的應(yīng)用（二）自噬的研究策略1.自噬形成的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測2.自噬體膜標(biāo)志性蛋白的檢測3.TOR和Atg1激酶活性檢測四、蛋白質(zhì)降解的研究策略第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第五章蛋白質(zhì)組學(xué)第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展歷程一、蛋白質(zhì)組學(xué)概念

蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）以細(xì)胞、組織或機(jī)體在特定時間和空間上表達(dá)的所有蛋白質(zhì)即蛋白質(zhì)組（proteome）為研究對象，分析細(xì)胞內(nèi)動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成、表達(dá)水平與修飾狀態(tài)，了解蛋白質(zhì)之間的相互作用與聯(lián)系，并在整體水平上研究蛋白質(zhì)調(diào)控的活動規(guī)律，故又稱為全景式蛋白質(zhì)表達(dá)譜（globalproteinexpressionprofile）分析。

第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)組研究相關(guān)的數(shù)據(jù)庫蛋白序列數(shù)據(jù)庫（SWISS-PROT/TrEMBL；http://www.expasy.ch/）、基因序列數(shù)據(jù)庫（GenBank，EMBL；/，http://www.ebi.ac.uk/）、蛋白質(zhì)模式數(shù)據(jù)庫（Prosite；http://www.expasy.ch/sprot/prosite.html）、蛋白質(zhì)二維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（PDB，/；FSSP，http://www.embl-ebi.ac.uk），蛋白翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫（O-G