蛋白質(zhì)降解及氨基酸代謝

關(guān)于蛋白質(zhì)降解及氨基酸代謝蛋白質(zhì)降解細(xì)胞外降解細(xì)胞內(nèi)降解不依賴于ATP的降解途徑

發(fā)生在溶酶體依賴于ATP的降解途徑

i)N-端規(guī)則和“PEST”

序列ii)需要泛素

iii)降解發(fā)生在蛋白酶體

iiii)高度調(diào)控第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天N-端規(guī)則一種蛋白質(zhì)的半衰期與N-端氨基酸的性質(zhì)有關(guān)。如果一種蛋白質(zhì)N端的氨基酸是

Met,Ser,Ala,Thr,Val或Gly，則半衰期較長，大于20個小時。

如果一種蛋白質(zhì)的N端氨基酸是Phe,Leu,Asp,Lys或

Arg

，則半衰期較短，3分鐘或者更短。第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天N-端氨基酸與蛋白質(zhì)半壽期之間的關(guān)系N-端殘基半壽期（half-time）穩(wěn)定性氨基酸殘基:Met，Gly，Ala，Ser，Thr，Val>20個小時

去穩(wěn)定的氨基酸殘基Ile,Gln約30分鐘Tyr,Glu約10分鐘Pro約7分鐘Leu,PHe,Asp,LysArg約3分鐘約2分鐘第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天PEST蛋白富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)和Thr(T)

序列的蛋白質(zhì)質(zhì)被稱為PEST蛋白，

它們比其他蛋白質(zhì)更容易發(fā)生水解。第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天泛素泛素廣泛存在于古細(xì)菌和所有的真核生物，但不存在于真細(xì)菌。它由76個氨基酸殘基組成，是一種高度保守的蛋白質(zhì)。在三維結(jié)構(gòu)上，泛素則是一個結(jié)構(gòu)緊密的球蛋白，但其C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）離開蛋白主體伸向水相，這有助于它與其它蛋白質(zhì)形成異肽鍵。泛素本身并不降解蛋白質(zhì)，它僅僅是給降解的靶蛋白打上標(biāo)記，降解過程由26S蛋白酶體執(zhí)行。泛素是一種熱激蛋白第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天泛素的三維結(jié)構(gòu)及其與靶蛋白形成的異肽鍵第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)泛?；c蛋白質(zhì)的定向水解第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天泛酰化的類型及其功能第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天蛋白酶體20S核心顆粒，形狀如桶，為大的多功能蛋白酶復(fù)合物，降解細(xì)胞內(nèi)多聚泛?；牡鞍踪|(zhì)19S帽狀調(diào)節(jié)顆粒，負(fù)責(zé)識別泛?；牡鞍踪|(zhì)，并將它們?nèi)フ郫B以及輸送到CP的蛋白酶活性中心。26S第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天蛋白酶體的結(jié)構(gòu)以及靶蛋白進(jìn)入蛋白酶體的水解過程第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天氨基酸代謝1.氨基酸降解1)氨基的去除

脫氨基i)L-氨基酸氧化酶ii)D-氨基酸氧化酶iii)谷氨酸脫氫酶

轉(zhuǎn)氨基

聯(lián)合脫氨基2)碳骨架的命運(yùn)

生酮氨基酸和生糖氨基酸3)氨基的排泄和解毒2.氨基酸合成

第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天氧化脫氨基反應(yīng)第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天谷氨酸脫氫酶催化的氧化脫氨基反

第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)是指一種氨基酸的氨基被轉(zhuǎn)移到一種α-酮酸的酮基上形成一種新的氨基酸和一種新的α-酮酸的過程。催化此反應(yīng)的酶被稱為轉(zhuǎn)氨酶。轉(zhuǎn)氨反應(yīng)是完全可逆的，因此它既參與氨基酸的降解，又參與氨基酸的合成。轉(zhuǎn)氨酶有多種，但是每一種轉(zhuǎn)氨酶都需要磷酸吡哆醛作為輔基，而且絕大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶以谷氨酸作為氨基的供體或者以α-酮戊二酸為氨基的受體。并不是所有的氨基酸都可以發(fā)生轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)，Thr,Pro,lys是例外。第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨酶輔基與酶蛋白之間的連接賴氨酸側(cè)鏈磷酸吡哆醛第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天聯(lián)合脫氨基反應(yīng)第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天C

骨架的命運(yùn)生糖氨基酸：其他生酮氨基酸:Leu&Lys生酮兼生糖氨基酸:

Trp,Thr,Tyr,Ile,Phe(tttip)第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天氨基酸碳骨架的代謝第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天銨離子的命運(yùn)直接排出體外植物將其轉(zhuǎn)變成Asn(Asn合成酶)動物將其轉(zhuǎn)變成Gln(Gln合成酶)尿素或尿酸第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天N的命運(yùn)NH4+

尿酸尿素+尿酸第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天植物的氨解毒第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天動物的氨解毒第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天谷氨酰胺合成酶（GS）

-產(chǎn)生生物活性酰胺N大腸桿菌的GS為例，該酶是一種十二聚體蛋白動物的GS參與銨毒的解除，特別在腦細(xì)胞.GS受到嚴(yán)格的調(diào)控

Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌谷氨酰胺合成酶的活性調(diào)節(jié)第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天谷氨酰胺合成酶的共價修飾調(diào)節(jié)第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌GS的調(diào)節(jié)它共受到9種物質(zhì)的反饋抑制。這9種反饋抑制劑要么是Gln代謝的終產(chǎn)物，要么是氨基酸代謝一般狀態(tài)的指示劑。上述任何一種抑制劑與酶的結(jié)合至少能夠部分抑制酶的活性，結(jié)合的抑制劑越多，抑制效果就越強(qiáng)。大腸桿菌的GS還受到共價修飾的調(diào)節(jié)，但共價修飾的方式并不是真核細(xì)胞普遍使用的磷酸化，而是腺苷酸化。

第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天尿素循環(huán)尿素是通過尿素循環(huán)產(chǎn)生的，它發(fā)生在哺乳動物的肝細(xì)胞。盡管參與尿素循環(huán)的個別酶還發(fā)現(xiàn)在其它組織，但完整的尿素循環(huán)僅存在于肝細(xì)胞。肝外組織氨基酸分解產(chǎn)生的氨主要通過Gln運(yùn)輸?shù)礁渭?xì)胞，但肌肉蛋白分解產(chǎn)生的Ala可經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入肝細(xì)胞。此外，在細(xì)胞內(nèi)合成NO的反應(yīng)中，精氨酸轉(zhuǎn)變成瓜氨酸，后者是尿素循環(huán)的中間物。瓜氨酸需要重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫彼?，以補(bǔ)充被消耗的精氨酸，因此，在使用NO作為信號分子的細(xì)胞中含有足夠的與尿素循環(huán)相關(guān)的酶，以維持細(xì)胞內(nèi)精氨酸的供應(yīng)。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天尿素循環(huán)第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天尿素循環(huán)的調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)N-乙酰谷氨酸對CPS-1的別構(gòu)激活，控制了尿素產(chǎn)生的總速率。參與尿素循環(huán)各種酶濃度的變化底物濃度的積累誘導(dǎo)酶的表達(dá)；產(chǎn)物的積累抑制酶的表達(dá)。第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天氨基酸的生物合成植物和微生物在有合適的N源時能夠從頭合成所有的20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸。而哺乳動物只能制造其中的10種，這10種氨基酸被稱為非必需氨基酸，其余10種氨基酸必需從食物中獲取，被稱為必需氨基酸。任何氨基酸合成的前體都來自于糖酵解、TCA循環(huán)或磷酸戊糖途徑，其中N原子通過Glu或Gln