蛋白質(zhì)的生物合成修飾和分泌

關(guān)于蛋白質(zhì)的生物合成修飾和分泌本節(jié)課內(nèi)容蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)翻譯后修飾蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)第2頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA

RNA

ProteinNuclearmembraneTranscriptionRNAProcessingTranslationDNAPre-mRNAmRNARibosomeProtein真核生物細(xì)胞一、蛋白質(zhì)的合成（翻譯）第3頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天

TranscriptionTranslationDNAmRNARibosomeProtein原核生物細(xì)胞DNA

RNA

Protein第4頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)生物合成的概念利用某一特定核苷酸序列的mRNA作為模板，合成相應(yīng)氨基酸序列的多肽鏈的過(guò)程。因?yàn)樵撨^(guò)程將遺傳信息從mRNA傳遞給了新合成的蛋白質(zhì)，mRNA的核苷酸序列被轉(zhuǎn)換成了蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，所以該過(guò)程也被形象的稱為翻譯。第5頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天中心法則

centraldogma氨基端羧基端第6頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA是遺傳物質(zhì)的攜帶者，并通過(guò)RNA控制蛋白質(zhì)的合成。4種核苷酸VS20種氨基酸?物理學(xué)家Gamov通過(guò)數(shù)學(xué)推算，認(rèn)為3個(gè)核苷酸決定一個(gè)氨基酸，首次提出“密碼”概念。大量實(shí)驗(yàn)證明mRNA上相鄰三個(gè)堿基編碼一種氨基酸(AA)，因而被稱為堿基三聯(lián)體或密碼子。四種核苷酸，能有43=64組密碼子。1966年已經(jīng)完全查清了20種基本氨基酸所對(duì)應(yīng)的61個(gè)密碼子，其中有一個(gè)密碼子也作為肽鏈合成的起始密碼子,另外還有三個(gè)終止密碼子。在遺傳密碼的破譯中,美國(guó)科學(xué)家M.W.Nirenberg等人做出了重要貢獻(xiàn),于1968年獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng).（一）遺傳密碼（geneticcode）第7頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第8頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）密碼子的方向性（directivity）密碼子的閱讀方向及它們?cè)趍RNA由起始信號(hào)到終止信號(hào)的排列方向均為5

-3

，與mRNA鏈合成時(shí)的延伸方向相同。（2）密碼子的簡(jiǎn)并性（degeneracy）64-3=61個(gè)代表20種氨基酸，僅甲硫氨酸、色氨酸只有一個(gè)密碼子。一個(gè)氨基酸可以有幾個(gè)不同的密碼子，編碼同一個(gè)氨基酸的一組密碼子稱為同義密碼子。這種現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性，意義？遺傳密碼的特點(diǎn)第9頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）密碼子的連續(xù)性（commaless）

從正確起點(diǎn)開始至終止信號(hào)，密碼子的排列是連續(xù)的。既不存在間隔（無(wú)標(biāo)點(diǎn)），也無(wú)重疊。在mRNA分子上插入或刪去一個(gè)堿基，會(huì)使該點(diǎn)以后的讀碼發(fā)生錯(cuò)誤，稱為移碼，由這種情況引起的突變稱為移碼突變。（4）密碼子的通用性（universal）

各種低等和高等生物，包括病毒、細(xì)菌及真核生物，基本上共用同一套遺傳密碼。有例外：真核生物線粒體DNA的編碼方式與通常遺傳密碼有所不同。3

起始密碼子5

第11頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（5）密碼子的擺動(dòng)性（wobble

）如丙氨酸的密碼子是GCU、GCC、GCA和GCG，前兩位堿基相同，只第三位不同，顯然密碼子的專一性基本取決于前兩位堿基，第三位堿基有較大靈活性。tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子配對(duì)時(shí)，密碼子的第一位、第二位堿基配對(duì)是嚴(yán)格的，第三位堿基可以有一定變動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為密碼的擺動(dòng)性（wobble）。在tRNA反密碼子中除A、U、G、C四種堿基外，還經(jīng)常在第一位出現(xiàn)稀有堿基—次黃嘌呤（I），次黃嘌呤可以和A、U、C配對(duì)，也是常見的擺動(dòng)現(xiàn)象。第12頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天密碼子前兩位堿基中單個(gè)堿基的變化通常產(chǎn)生不同的氨基酸，但是具有相同的物理化學(xué)性質(zhì)，如第二位堿基往往決定了氨基酸是極性還是非極性的，這種一個(gè)氨基酸被另一個(gè)具有相似化學(xué)性質(zhì)的氨基酸所替代的現(xiàn)象，稱為保守性替換。Asp和Glu相互替換，酸性氨基酸第13頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（6）密碼子的偏愛性同一個(gè)氨基酸有多個(gè)密碼子，但對(duì)原核、酵母及哺乳動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，其中有一兩個(gè)是被優(yōu)先選用的?；蚬こ讨?，人工合成靶基因時(shí)尤其要注意在不同表達(dá)系統(tǒng)中選擇不同的密碼子。第14頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（7）起始密碼子和終止密碼子在64種密碼子中，AUG為甲硫氨酸的密碼子，又是肽鏈合成的起始密碼子，UAA、UAG、UGA為終止密碼子，不編碼任何氨基酸，而成為肽鏈合成的終止部位（無(wú)義密碼子）。AUG

肽鏈內(nèi)部Met的密碼子原核生物編碼甲酰甲硫氨酸起始密碼真核生物編碼甲硫氨酸UAA，UGA，UAG

：終止密碼子第15頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（8）第二套密碼系統(tǒng)tRNA氨基酸臂有一輔密碼區(qū)，可被氨基酰-tRNA合成酶識(shí)別并決定tRNA的特異性。

取代tRNALeu中反密碼子以外的12個(gè)堿基，能夠使tRNALeu轉(zhuǎn)變?yōu)閠RNASer。

第16頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)合成概述1.原料：氨基酸2.模板：mRNA3.運(yùn)載工具：tRNA4.裝配場(chǎng)所：核糖體5.能量：GTP，ATP6.酶：氨基酰tRNA合成酶；轉(zhuǎn)肽酶7.蛋白因子：起始、延長(zhǎng)、終止各階段均有蛋白因子參與，如果是真核生物，則在這些因子前加“e”(eukaryotic)，如：eIF、eRF等。（二）蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)總共需要大約200種生物大分子的參與第17頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天mRNA（messengerRNA）的概念首先是由Jacob和Monod1961年提出來(lái)的。mRNA的半衰期很短，極不穩(wěn)定，一旦完成其使命后很快就被水解掉。原核生物和真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)差異較大，尤其是在5’端。1.mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板第18頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）5’端SD序列起始密碼子AUG上游9-13個(gè)核苷酸處，有一段可與核糖體16SrRNA配對(duì)結(jié)合的、富含嘌呤的3-9個(gè)核苷酸的共同序列，一般為AGGA，此序列稱SD序列。它與核糖體小亞基內(nèi)16SrRNA的3’端一段富含嘧啶的序列（稱反SD序列）互補(bǔ)，形成氫鍵，因此SD序列也稱為核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)，SD序列使得結(jié)合于30S亞基上的起始tRNA能正確地定位于mRNA的起始密碼子AUG。（2）原核mRNA分子，許多是多順?lè)醋?。原核生物一條連續(xù)的mRNA鏈往往為功能相關(guān)的幾種蛋白質(zhì)（例如一個(gè)酶系統(tǒng)）編碼。如E.coli中一個(gè)7000bp的mRNA編碼5種與色氨酸合成有關(guān)的酶。原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)第19頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）真核生物mRNA5’端有m7GpppN帽子結(jié)構(gòu)，無(wú)SD序列，3’端有polyA尾巴。帽子結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)翻譯效率的作用。若起始AUG與帽子結(jié)構(gòu)間的距離太近（小于12個(gè)核苷酸），就不能有效利用這個(gè)AUG，而從下游適當(dāng)?shù)腁UG起始翻譯；當(dāng)距離在17-80個(gè)核苷酸之間時(shí)，離體翻譯效率與距離成正比。真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)（2）真核生物mRNA通常是單順?lè)醋?。真核mRNA具有“第一AUG規(guī)律”，即當(dāng)5’端具有數(shù)個(gè)AUG時(shí)，其中只有一個(gè)AUG作為開放閱讀框架的翻譯起點(diǎn)，起始AUG具有兩個(gè)特點(diǎn)：AUG上游的-3經(jīng)常是嘌呤，尤其是A；緊跟AUG的+4常常是G。第20頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天mRNA是遺傳信息的攜帶者遺傳學(xué)上將編碼一種蛋白質(zhì)或多肽的遺傳單位稱為順?lè)醋?cistron)。原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順?lè)醋?polycistron)

。真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順?lè)醋?singlecistron)

。

第21頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核生物的多順?lè)醋诱婧松锏膯雾樂(lè)醋臃蔷幋a序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP5

3

蛋白質(zhì)PPPmG-5

3

蛋白質(zhì)第22頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天開放讀碼框架（openreadingframe,ORF）

mRNA鏈上，從5’至3’，以AUG為起點(diǎn)，每三個(gè)堿基作為一個(gè)密碼子連續(xù)閱讀，直至出現(xiàn)終止密碼子，若編碼的多肽鏈有功能活性，則該段密碼子就稱為ORF。ORF之外的序列并不組成密碼子，稱為非編碼區(qū)，或者非翻譯區(qū)（untranslatedregion,UTR）.但UTR并不是無(wú)功能的，往往在翻譯調(diào)控中具有重要的意義。第23頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNA（transferRNA）在蛋白質(zhì)合成中，起著運(yùn)載氨基酸的作用，按照mRNA鏈上的密碼子所決定的氨基酸順序?qū)被徂D(zhuǎn)運(yùn)到核糖體的特定部位。同功受體tRNA:一種氨基酸可以有一種以上tRNA作為運(yùn)載工具。把攜帶相同氨基酸而反密碼子不同的一組tRNA稱為同功受體tRNA。反密碼子(anticodon)：tRNA分子上三個(gè)特定的堿基組成一個(gè)反密碼子，位于反密碼子環(huán)上。2.tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸至mRNA模板上第24頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNA有兩個(gè)關(guān)鍵部位：

⑴3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA，需ATP提供活化氨基酸所需的能量。

⑵與mRNA結(jié)合部位--反密碼子部位：tRNA的接頭作用3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCG密碼子與反密碼子的閱讀方向均為5'

3’，兩者反向平行配對(duì)。tRNA憑借自身的反密碼子識(shí)別mRNA鏈上的密碼子，把所帶氨基酸放到肽鏈的一定位置。第25頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天tRNA是密碼子和氨基酸之間的中介第26頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠核糖體又稱核蛋白體，它是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。存在方式：真核生物：游離核糖體或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合原核生物：游離核糖體或與mRNA結(jié)合成串狀的多核糖體（提高翻譯效率）。不論原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，一條mRNA可以被同時(shí)幾個(gè)核糖體閱讀，把同時(shí)結(jié)合并翻譯同一條mRNA的多個(gè)核糖體稱為多核糖體。第27頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天多核糖體一條mRNA鏈上同時(shí)具有許多個(gè)核糖體（每隔80核苷酸有一個(gè)核糖體）一條mRNA可同時(shí)合成多條多肽鏈第28頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同來(lái)源核糖體的大小和RNA組成核糖體是由核糖核酸（稱為核糖體核酸,rRNA）和幾十種蛋白質(zhì)分子（核糖體蛋白）組成的一個(gè)巨大的復(fù)合體。不同類型生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其rRNA和核糖體蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)有所不同，但其三級(jí)結(jié)構(gòu)卻驚人的相似。第29頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天小亞基大亞基核糖體頭頸體脊鼻柄mRNA結(jié)合位點(diǎn)，負(fù)責(zé)對(duì)模板mRNA序列特異性識(shí)別，如起始部位識(shí)別，密碼子與反密碼子相互作用負(fù)責(zé)肽鍵的形成，AA-tRNA和肽?；?tRNA的結(jié)合等大小亞基締合形成一個(gè)空腔，如隧道貫穿整個(gè)核糖體，蛋白質(zhì)的合成就在其中進(jìn)行大小亞基的結(jié)構(gòu)第30頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)：有大量的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是核糖體的骨架。功能：（1）蛋白質(zhì)合成的施工平臺(tái)（骨架）；（2）催化肽鍵形成的轉(zhuǎn)移酶活性存在于23SrRNA上：去掉細(xì)菌核糖體的蛋白質(zhì)組分，保持rRNA的相對(duì)完整性，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成仍可進(jìn)行；（3）參與tRNA與mRNA的結(jié)合：mRNA先識(shí)別rRNA的特定序列并結(jié)合固定下來(lái)，然后tRNA再識(shí)別并固定到rRNA特定的部位，其反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)，16SrRNA上有一段序列與原核mRNA上的SD序列相結(jié)合；（4）在大小亞基的聚合中起重要作用；（5）翻譯的校正和調(diào)控（如結(jié)合調(diào)控因子）。rRNA的結(jié)構(gòu)與功能RNA分子是整個(gè)核糖體的活性中心。第31頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體的主要功能部位小亞基

大亞基

P

AE

mRNA

氨基酸多肽鏈mRNA結(jié)合部位：位于小亞基，負(fù)責(zé)對(duì)mRNA模板進(jìn)行序列特異的識(shí)別與結(jié)合。第32頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天受位或氨基酰位（A位）：氨基酰-tRNA的結(jié)合部位給位或肽基部位（P位）：肽酰tRNA的結(jié)合部位排出位（E位）：與肽酰轉(zhuǎn)移后空載的tRNA結(jié)合，A位進(jìn)入新的氨酰tRNA后E位空載tRNA脫落。真核無(wú)Ｅ位，原核位于50S。轉(zhuǎn)肽酶活性部位：位于大亞基，催化P位多肽鏈轉(zhuǎn)移到A位上，與A位的氨基酸形成肽鍵。GTase位點(diǎn)：轉(zhuǎn)移酶的結(jié)合位點(diǎn)。與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的其他起始因子、延長(zhǎng)因子和終止因子的結(jié)合位點(diǎn)。第33頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天

原核生物（大腸桿菌）每秒鐘可翻譯20個(gè)氨基酸，比真核生物快得多，而真核生物每分鐘才大約50個(gè)氨基酸。真核生物和原核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多共同之處。(三)蛋白質(zhì)的合成過(guò)程反應(yīng)步驟：氨基酸的活化肽鏈合成的起始肽鏈的延長(zhǎng)肽鏈的終止第34頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，由氨酰tRNA合成酶催化。氨基酸活化→活化氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)→活化氨基酸與核糖體結(jié)合（1）氨酰tRNA合成酶氨基酰-tRNA合成酶：既能識(shí)別氨基酸，又能識(shí)別tRNA。特異性強(qiáng)，催化特定的氨基酸與特異的tRNA結(jié)合，每種氨基酸都由特異的合成酶催化，此種特異性保證了遺傳信息準(zhǔn)確翻譯。（2）催化過(guò)程

氨基酸+ATP+tRNA→氨基酰-tRNA+AMP+ppi（3）氨基酸一旦與tRNA形成氨酰tRNA后，進(jìn)一步的去向就由tRNA來(lái)決定了，tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA上的密碼子相識(shí)別，從而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的一定位置上。每一個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)的肽鏈位置上都能摻入正確的氨基酸。1.氨基酸的活化和轉(zhuǎn)運(yùn)第35頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天翻譯是從形成起始復(fù)合物開始的，在原核生物中該過(guò)程需要三個(gè)起始因子（initiationfactor）參與，IF1，IF2，和IF3。（1）IF1,IF3首先結(jié)合在30S亞基上，IF1與A位結(jié)合，防止tRNA在起始階段和A位的結(jié)合，IF3則可以防止30S亞基與50S亞基締合，促進(jìn)30S亞基附著于mRNA的起始信號(hào)部位；（2）mRNA結(jié)合到30S亞基上。原核mRNA起始密碼子上游的SD序列，與30S亞基上的16SrRNA3’端的一段互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合，使mRNA處于核糖體上恰當(dāng)位置，并使起始密碼子AUG處于P位點(diǎn)。2.

翻譯的起始（以原核生物為例）第36頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）IF2、fMet-tRNAifmet結(jié)合到30S亞基上IF2是一個(gè)GTP結(jié)合蛋白，它先與30S亞基結(jié)合并促使起始氨酰tRNA的密碼子與mRNA上的AUG結(jié)合（P位點(diǎn)）。原核生物的起始氨酰tRNA是N-甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNAifmet）。（4）50S大亞基結(jié)合到30S小亞基上，形成起始復(fù)合物GTP水解成GDP釋放的能量引起30S亞基構(gòu)象變化，50S亞基結(jié)合到30S亞基上，同時(shí)IF1，IF2和IF3釋放。因此，原核生物肽鏈合成的起始復(fù)合體由mRNA、70S核糖體、fMet-tRNA組成。第37頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天起始復(fù)合物的形成第38頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：（1）進(jìn)位(entrance)：新的氨酰tRNA進(jìn)入核糖體的A位點(diǎn)；（2）轉(zhuǎn)肽(peptidebondformation)：肽鍵形成；（3）轉(zhuǎn)位(translocation)：核糖體移位。3.肽鏈的延伸指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈，直到合成終止的過(guò)程。第39頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天延伸過(guò)程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子(elongationfactor,EF)原核生物：EF-T(EF-Tu、EF-Ts)，EF-G真核生物：EF-1、EF-2原核延長(zhǎng)因子生物功能對(duì)應(yīng)真核延長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合分解GTPEF-1-αEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-1-βγEFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進(jìn)卸載tRNA釋放EF-2肽鏈合成的延長(zhǎng)因子第40頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天又稱注冊(cè)(registration)（1）進(jìn)位指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。

第41頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第42頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）轉(zhuǎn)肽P位和A位都被氨基酰tRNA結(jié)合（P位是氨基酰-tRNA/A位是肽酰-tRNA）；由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化2個(gè)氨基酸殘基間形成肽鍵；P位（給位）的tRNA脫?；保模；D(zhuǎn)移至A位（受位）。注意：肽鍵形成是轉(zhuǎn)肽酶催化的，轉(zhuǎn)肽酶是大亞基中的23SrRNA（具有催化能力的RNA-核酶）;轉(zhuǎn)肽過(guò)程不消耗ATP或GTP。第43頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天P位是脫?；膖RNA，A位是二肽酰-tRNA（或肽酰-tRNA）;移位因子EF-G-GTP結(jié)合到核糖體;GTP水解提供能量，核糖體向3’方向移動(dòng)一個(gè)密碼子位置;同時(shí)EF-G-GTP水解成GDP，EF-G與GTP結(jié)合后再生。（3）移位第44頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體循環(huán)第45頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4、肽鏈合成的終止當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過(guò)程稱為肽鏈合成終止。

釋放因子：與終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子(releasefactor,RF)原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3真核生物釋放因子：eRF

釋放因子的功能：識(shí)別終止密碼使肽鏈從核蛋白體上釋放第46頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天多肽鏈合成的終止過(guò)程肽鏈終止階段：核蛋白體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止信號(hào)進(jìn)入受位。1、識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的受位。

2、水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)樗饷福嚯逆溑ctRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。

3、解離：通過(guò)水解GTP，使核蛋白體與mRNA分離，tRNA、RF脫落，核蛋白體解離為大、小亞基。第47頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天消耗的高能鍵(原核細(xì)胞)甲酰-甲硫氨酰-tRNA合成：ATPAMP2起始（IF-2）：GTPGDP1第二個(gè)aa-tRNA合成：ATPAMP2第二個(gè)aa-tRNA進(jìn)入核糖體（EF-TU）：GTPGDP1核糖體移位（EF-G）：GTPGDP1終止：GTPGDP1合成二肽（形成一個(gè)肽鏈）需8個(gè)高能鍵，其后每加一個(gè)aa需4個(gè)高能鍵。例：合成200個(gè)aa殘基的多肽8+4(n-2)=8+198×4=800(n表示氨基酸個(gè)數(shù))（真核生物：起始多1個(gè)ATP和1個(gè)GTP）5.蛋白質(zhì)合成中的能量計(jì)算第48頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天

6.真核與原核蛋白質(zhì)合成的異同真核生物原核生物遺傳密碼相同相同翻譯體系相似相似轉(zhuǎn)錄與翻譯不偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄和翻譯的間隔約15min，mRNA前體需加工，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)偶聯(lián)起始因子多，起始復(fù)雜少mRNA需剪接，加5‘帽子和3’尾巴，單順?lè)醋訜o(wú)SD序列，代謝慢，哺乳動(dòng)物4~6h無(wú)需加工，多順?lè)醋?，有SD序列，細(xì)菌1~3min核糖體80S70S起始tRNAMet-tRNAiMetfMet-tRNAiMet起始階段需ATP，9~10種起始因子，eIF小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合需ATP，GTP,3種起始因子，eIF小亞基先與mRNA結(jié)合延長(zhǎng)階段沒(méi)有E位，空載tRNA直接從P位脫離空載tRNA從Ｅ位脫落終止階段１種ＲＦ識(shí)別３種終止密碼子３種ＲＦ第49頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、抗生素四環(huán)素族：包括土霉素、金霉素、四環(huán)素，能抑制氨基酰-tRNA與原核細(xì)胞的核蛋白體結(jié)合，從而抑制細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成。氯霉素：能與原核生物70S核糖體結(jié)合，高濃度時(shí)對(duì)真核生物內(nèi)線粒體的蛋白合成也有阻斷作用；鏈霉素和卡那霉素：與原核細(xì)胞30S亞基結(jié)合，改變其構(gòu)象，引起讀碼錯(cuò)誤。對(duì)結(jié)核桿菌敏感。嘌呤霉素：結(jié)構(gòu)與酪氨酰-tRNA相似，從而取代一些氨基酰-tRNA進(jìn)入翻譯中的核蛋白體A位，當(dāng)延伸中的肽轉(zhuǎn)入此異常A位時(shí)，容易脫落，終止肽鏈合成。對(duì)原核和真核細(xì)胞的蛋白合成均有影響。放線菌酮：抑制核蛋白體轉(zhuǎn)肽酶，只對(duì)真核生物有特異性作用，多用于研究。（四）蛋白質(zhì)合成的抑制劑第50頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）干擾素（interferon）

●干擾素

真核細(xì)胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，抑制病毒的繁殖。

α干擾素（白細(xì)胞干擾素），β干擾素（成纖維細(xì)胞干擾素），γ干擾素（淋巴細(xì)胞干擾素）蛋白激酶2、阻斷蛋白質(zhì)合成的其他蛋白類物質(zhì)●干擾素的抗病毒機(jī)制：抑制蛋白質(zhì)合成干擾素+雙鏈RNA誘導(dǎo)寡核苷酸2’-5’A合成酶eIF2eIF2-P誘導(dǎo)病毒mRNAATP轉(zhuǎn)化為多聚腺苷酸核酸內(nèi)切酶RNaseL降解激活第51頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)白喉毒素

可以與真核生物的延伸因子eEF-2結(jié)合，導(dǎo)致核糖體循環(huán)終止（無(wú)法移位），因此白喉菌素是劇毒的，幾微克即能致人于死地。白喉?xiàng)U菌產(chǎn)生的毒蛋白，由A、B兩條鏈組成。本質(zhì)：A鏈--修飾酶

B鏈—識(shí)別受體，協(xié)助A鏈作用機(jī)制:eEF2

A鏈

eEF2-腺苷二磷酸核糖衍生物

(無(wú)活性)

共價(jià)修飾第52頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸核膜創(chuàng)造的轉(zhuǎn)錄與翻譯的隔離為基因的表達(dá)提供了一個(gè)重要的調(diào)控機(jī)制。mRNA的加工（內(nèi)含子切除）、mRNA向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸都是調(diào)控方式，后者是一個(gè)非常重要的調(diào)控過(guò)程，并且它至少需要mRNA5’端的帽子和3’端的polyA尾巴。（五）真核生物的翻譯調(diào)控2.mRNA的穩(wěn)定性調(diào)控mRNA的半衰期從20分鐘到24小時(shí)。mRNA上有一些穩(wěn)定序列，還有一些去穩(wěn)定序列，后者的二級(jí)結(jié)構(gòu)是核酸酶的底物；特定蛋白與mRNA上特定序列的結(jié)合能影響它的穩(wěn)定性；3’端的腺苷化和去腺苷化會(huì)影響mRNA的穩(wěn)定性和翻譯活性；在核中，mRNA被加工后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)時(shí)含有100~200個(gè)polyA尾巴，當(dāng)polyA縮減到30個(gè)以下時(shí)整個(gè)mRNA就會(huì)被降解。第53頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.翻譯的負(fù)調(diào)控一些阻遏蛋白能結(jié)合在特定mRNA的5’端阻止翻譯的進(jìn)行，如鐵蛋白的合成。鐵蛋白是儲(chǔ)鐵的蛋白，主要發(fā)現(xiàn)于肝細(xì)胞中。鐵蛋白mRNA上有鐵應(yīng)答元件（IRE），阻遏蛋白可以與其結(jié)合，當(dāng)細(xì)胞中鐵濃度高時(shí)，那么大量的鐵原子就結(jié)合到阻遏蛋白上，使它從IRE上解離，鐵蛋白mRNA就可以被翻譯。4.起始因子的磷酸化調(diào)控當(dāng)遭遇熱休克、病毒感染、生長(zhǎng)因子缺乏等逆境時(shí)，真核細(xì)胞eIF-2就發(fā)生磷酸化，大部分蛋白質(zhì)的合成降低，而一些hsp和其它蛋白的翻譯增強(qiáng)，以應(yīng)付熱休克和其他脅迫條件，但其機(jī)理還不清楚。第54頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.真核生物雙功能mRNA極少數(shù)真核mRNA上，可能從兩個(gè)不同AUG起始合成蛋白質(zhì)。若兩個(gè)AUG屬于同一閱讀框，則形成兩個(gè)長(zhǎng)短不同的蛋白質(zhì)，其中有部分多肽完全相同。若兩個(gè)AUG處于不同的閱讀框中，則合成兩個(gè)序列完全不同的蛋白質(zhì)。一條mRNA可合成兩種蛋白質(zhì)，稱雙功能mRNA。（p73和ΔN73）6.只有最后一個(gè)終止密碼子的多基因mRNA的翻譯如真核生物的泛素蛋白基因。酵母有5個(gè)泛素基因，人類有9個(gè)泛素基因，每個(gè)基因編碼76個(gè)aa的泛素。這些重復(fù)的基因組成基因簇。泛素羧基端水解酶可識(shí)別泛素的空間構(gòu)象，當(dāng)翻譯進(jìn)行到一個(gè)單位時(shí)，泛素的空間構(gòu)象形成，這種酶可切下泛素單位。第55頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（六）蛋白質(zhì)合成障礙與疾病缺鐵性貧血：缺鐵血紅素合成減少eIF2蛋白激酶激活eIF2與GEF親和力增加催化-eIF2-GDP中蛋白的磷酸化抑制GEF功能eIF2-GDP不能轉(zhuǎn)換為eIF2-GTP貧血包括血紅蛋白在內(nèi)的所有蛋白質(zhì)合成停止GEF：鳥苷酸交換因子，促進(jìn)eIF2上的GDP被GTP取代第56頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天小兒麻痹癥：脊髓灰質(zhì)炎病毒是RNA病毒，其mRNA病毒無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，翻譯不需要eIF4F的存在，因此阻止宿主細(xì)胞翻譯可以更加有效的利用宿主細(xì)胞的能量進(jìn)行自身蛋白合成。脊髓灰質(zhì)炎病毒感染，促使翻譯起始因子eIF4F的一個(gè)亞基降解，mRNA5’端帽子結(jié)構(gòu)不能解旋，翻譯不能夠進(jìn)行。第57頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天研究發(fā)現(xiàn)，人類基因大約有3萬(wàn)-5萬(wàn)個(gè)，這僅僅是線蟲和果蠅染色體基因數(shù)的3-5倍。而生命體內(nèi)復(fù)雜生命過(guò)程的調(diào)控，僅僅靠這樣小數(shù)目的基因遠(yuǎn)不能滿足需要。人類生命過(guò)程的復(fù)雜性不單是基因直接表達(dá)的結(jié)果，正是蛋白質(zhì)翻譯后修飾，使得一個(gè)基因并不只對(duì)應(yīng)一個(gè)蛋白質(zhì)，從而賦予人類生命過(guò)程更多的復(fù)雜性。蛋白質(zhì)翻譯后修飾過(guò)程尤為重要。它使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，功能更為完善，調(diào)節(jié)更為精細(xì)，作用更為專一。二、蛋白質(zhì)的翻譯后修飾第58頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞的許多生理功能，例如細(xì)胞對(duì)外界環(huán)境的應(yīng)答以及細(xì)胞內(nèi)諸多蛋白質(zhì)的功能，都是通過(guò)動(dòng)態(tài)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從核蛋白體釋放的多肽鏈，不一定具備生物活性。肽鏈從核蛋白體釋放后，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理過(guò)程，成為有活性的成熟蛋白質(zhì)的過(guò)程，稱為翻譯后加工（post-translationalprocessing）。翻譯后加工分為：高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾靶向運(yùn)輸?shù)?9頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.亞基聚合具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)需進(jìn)行亞基之間的聚合，形成寡聚體。如血紅蛋白4個(gè)亞基的聚合。膜上的鑲嵌蛋白、跨膜蛋白也多為寡聚體，各亞基自有獨(dú)立功能，但又必須互相依存，才得以發(fā)揮作用。（一）高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾第60頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)分為單純蛋白及結(jié)合蛋白兩大類。蛋白質(zhì)與糖、脂類、核酸、血紅素等結(jié)合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、血紅蛋白等結(jié)合蛋白質(zhì)。2.輔基連接

第61頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物翻譯后調(diào)控較復(fù)雜，合成后的多肽需經(jīng)過(guò)一定的加工，修飾或互相聚合才有活性。

N端和C端的修飾：N端（甲酰）甲硫氨酸切除，乙?；谐庸ぃ呵绑w蛋白二硫鍵的形成：2個(gè)Cys的巰基之間的脫氫氧化形成二硫鍵多肽鏈中個(gè)別氨基酸側(cè)鏈的化學(xué)修飾：磷酸化：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸羥基化：脯氨酸、賴氨酸乙?；嘿嚢彼峒谆荷彼岱核鼗?、sumolytion和Nedd：賴氨酸核糖基化：谷氨酸（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾

第62頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天典型的情況包括切除N-端甲硫氨酸、信號(hào)肽序列和切除部分肽段將無(wú)活性的前體轉(zhuǎn)變成活性形式。1.切除加工原核生物脫甲酰基酶Met-fMet-氨基肽酶真核細(xì)胞N-端甲硫氨酸切除第63頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天一些酶的前體（稱為前體酶proenzyme，或酶原zymegen）只有切除特定的肽段后才能從無(wú)活性形式轉(zhuǎn)變成活性形式,活性中心形成或暴露的過(guò)程。酶原激活α-胰凝乳蛋白酶的成熟需要兩個(gè)部位的切除第64頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天多肽類激素均以“前原”形式合成，含有的信號(hào)序列（前）和附加序列（原）在成熟過(guò)程中被切除掉。通常單一前體順序可能包含兩個(gè)或者多個(gè)不同激素，通過(guò)累加切割釋放出每個(gè)激素多肽類激素的水解產(chǎn)生第65頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)剪接原核生物和低等真核生物的一些基因含有一個(gè)在閱讀框內(nèi)的編碼一個(gè)內(nèi)在域的可讀框，該內(nèi)在域隨后從蛋白質(zhì)上切下來(lái)，形成新的蛋白質(zhì)，稱為內(nèi)蛋白子（intein）。第66頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.二硫鍵的形成二硫鍵通常只發(fā)現(xiàn)于分泌蛋白（如胰島素）和某些膜蛋白中，在細(xì)胞質(zhì)中由于有各種還原性物質(zhì)（如谷胱甘肽glutathione和硫氧還蛋白thioredoxin）所以細(xì)胞質(zhì)蛋白沒(méi)有二硫鍵。因?yàn)閮?nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是一個(gè)非還原性環(huán)境，所以粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的新生肽只暫時(shí)形成二硫鍵。當(dāng)新生肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔時(shí)，一些肽鏈可能會(huì)按氨基酸次序依次暫時(shí)形成二硫鍵，但最終會(huì)通過(guò)交換二硫鍵位置的形式形成正確的結(jié)構(gòu)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中可能還有一種二硫鍵異構(gòu)酶（disulfideisomerase）催化該過(guò)程。二硫鍵的形成對(duì)蛋白質(zhì)的功能活性具有重要意義。第67頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.糖基化糖基化是蛋白質(zhì)的一種重要的翻譯后修飾。蛋白質(zhì)的糖基化是低聚糖以糖苷的形式與蛋白上特定的氨基酸殘基共價(jià)結(jié)合的過(guò)程。蛋白質(zhì)糖基化可以按照氨基酸和糖的連接方式分為四類：O位糖基化、N位糖基化、C位甘露糖化以及糖基磷脂酰肌醇GPI(glycophosphatidlyinositol)錨定連接。第68頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天O位糖基化多發(fā)生在臨近脯氨酸的絲氨酸或蘇氨酸殘基上。O位多聚糖以逐步加接單糖的形式形成低聚糖。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特異的蛋白序列作為糖基化位點(diǎn)。O位糖基化反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)兩個(gè)部位，一是發(fā)生在高爾基體上，一是發(fā)生在細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中。發(fā)生在高爾基體上的糖基化,起始于絲氨酸和蘇氨酸羥基上連接N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖、海藻糖等的還原端。分泌蛋白和膜結(jié)合蛋白O位糖基化發(fā)生在N位糖基化及蛋白折疊之后，在高爾基體順面上完成。發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的糖基化是在絲氨酸或蘇氨酸殘基上連接一個(gè)單糖：N-乙酰葡萄糖胺。第69頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天N位糖基化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上由糖基轉(zhuǎn)移酶催化，在內(nèi)分泌蛋白和膜結(jié)合蛋白的天冬酰氨殘基的氨基上結(jié)合寡糖的過(guò)程。普遍認(rèn)為N位糖基化發(fā)生在蛋白Asn-Xaa-Ser/Thr(Xaa為除脯氨酸外的所有氨基酸殘基)序列上，少數(shù)情況下Asn-Xaa-Cys序列也作為糖基化位點(diǎn)。C位甘露糖化是將一分子α-mannopyranosyl殘基通過(guò)C—C鍵連接到色氨酸吲哚環(huán)C-2上，這種糖基化方式多發(fā)生在模體W-X-X-W，W-X-X-C或者W-X-X-F的第一個(gè)色氨酸殘基上。GPI錨定連接指的是磷脂酰-纖維糖組在靠近蛋白C端部位結(jié)合，將蛋白連接到細(xì)胞膜上。第70頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白糖基化修飾的功能（1）糖基化影響蛋白質(zhì)分子的生物活性對(duì)于某些蛋白質(zhì)分子如人絨毛膜促性腺激素(hCG)而言，糖基化是其發(fā)揮生物學(xué)活性必需的。改變蛋白質(zhì)的糖基化還可以使蛋白分子產(chǎn)生新的生物學(xué)活性。（2）糖基化增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性糖基化可增加蛋白質(zhì)對(duì)于各種變性條件(如變性劑、熱等)的穩(wěn)定性，防止蛋白質(zhì)的相互聚集。同時(shí)，蛋白質(zhì)表面的糖鏈還可覆蓋蛋白質(zhì)分子中的某些蛋白酶降解位點(diǎn)，從而增加蛋白質(zhì)對(duì)于蛋白酶的抗性。第71頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）糖基化與蛋白質(zhì)的免疫原性一方面，蛋白質(zhì)表面的糖鏈可誘發(fā)特定的免疫反應(yīng)，另一方面，糖鏈又可遮蓋蛋白質(zhì)表面的某些抗原表位從而降低其免疫原性。（4）糖基化與分子識(shí)別細(xì)胞表面的糖鏈被認(rèn)為是“分子天線”參與細(xì)胞識(shí)別，糖鏈還參與抗原與抗體及抗體Fc段與其受體FcR的相互識(shí)別。第72頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（5）糖基化與蛋白質(zhì)的可溶性蛋白質(zhì)表面的糖鏈可增加蛋白質(zhì)分子的溶解性。（6）糖基化影響蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)表面的糖鏈可作為蛋白分子的胞內(nèi)定位信號(hào)，如糖蛋白N2糖鏈經(jīng)修飾，帶有甘露糖，這些糖蛋白(多數(shù)是水解酶)就被分揀和投遞到溶酶體中。糖基化還可增加糖蛋白的分泌效率。（7）糖基化影響治療用蛋白的療效對(duì)于治療用蛋白，糖基化還可影響蛋白藥物在體內(nèi)的半衰期和靶向性。第73頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.脂基化修飾

蛋白質(zhì)脂基化為長(zhǎng)脂肪鏈通過(guò)O或者S原子與蛋白質(zhì)綴合得到蛋白綴合物的過(guò)程，通常是蛋白質(zhì)分子中半胱氨酸殘基的S鍵被棕櫚?；阴；?，或者被法呢基烷基化。這兩種脂肪鏈通常共同修飾同一個(gè)蛋白質(zhì)分子，通過(guò)脂肪鏈與生物磷脂膜良好的相溶性，將蛋白質(zhì)固定在細(xì)胞膜上。最常見的親脂修飾是?；彤愇於┗１M管豆蔻酸在真核細(xì)胞中很罕見，但是豆蔻酰化卻是最常見的?；问街?。N-豆蔻酰化（豆蔻酸以酰氨鍵形式共價(jià)連在肽鏈N端的殘基上）能增加特定G蛋白的α亞基對(duì)膜結(jié)合的β、γ亞基的親和力。第74頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)親脂修飾后可以改變膜結(jié)合能力和特定的蛋白與蛋白之間的相互作用。脂蛋白是一類膜結(jié)合蛋白，其特定的脂肪鏈修飾，幫助這類蛋白在細(xì)胞膜上定位，并進(jìn)一步協(xié)助該蛋白發(fā)揮生物功能。近年來(lái)生物物理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，脂蛋白只有固定在膜上之后，才有參與生物功能的活性。脂基化對(duì)于生物體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程起著非常關(guān)鍵的作用，脂基化蛋白相當(dāng)于細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的開關(guān)。在人體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中，從生長(zhǎng)因子到基因表達(dá)的調(diào)控需要經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)程。信號(hào)從生長(zhǎng)因子受體轉(zhuǎn)導(dǎo)到含有SH2結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白，再繼續(xù)轉(zhuǎn)導(dǎo)到鳥苷酸交換因子，然后轉(zhuǎn)導(dǎo)到Ras蛋白，Ras蛋白與GTP的結(jié)合，對(duì)整個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程起到開關(guān)的作用。第75頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核細(xì)胞是一個(gè)被蛋白磷酸化和去磷酸化所控制的實(shí)體，蛋白磷酸化參與代謝調(diào)控和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及蛋白與蛋白之間的相互作用，包括細(xì)胞的增殖、發(fā)育和分化、神經(jīng)活動(dòng)、肌肉收縮、新陳代謝及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展等生命活動(dòng)。非活性蛋白和活性蛋白之間的轉(zhuǎn)換是通過(guò)變構(gòu)效應(yīng)和共價(jià)修飾機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化是一種通過(guò)可逆共價(jià)修飾調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的方式。涉及的兩種酶：激酶和磷酸酶5.磷酸化和去磷酸化第76頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天1992年諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)得主美國(guó)科學(xué)家費(fèi)希爾與克雷布斯共同發(fā)現(xiàn)可逆的蛋白質(zhì)磷酸化作用是生物的最基本功能之一理論而獲獎(jiǎng)。他們發(fā)現(xiàn)和描述了細(xì)胞中蛋白質(zhì)的調(diào)控活動(dòng)機(jī)制，直到現(xiàn)在，細(xì)胞生化反應(yīng)機(jī)制仍是當(dāng)今最熱門、研究最廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。第77頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）蛋白激酶蛋白激酶是目前已知的最大的蛋白家族，所有激酶都有一個(gè)非常保守的催化核心和多樣的調(diào)控模式，這些催化核心的一級(jí)結(jié)構(gòu)都有很高的同源性，但每一類都有其特性。催化核心由250－300個(gè)氨基酸組成，分子量大約為30kDa。對(duì)大多數(shù)單亞基的激酶，其催化結(jié)構(gòu)域都位于羧基端，而氨基端的大都起調(diào)節(jié)作用。多亞基PK，通常其催化結(jié)構(gòu)域構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的亞基。第78頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)磷酸化修飾的特點(diǎn)及功能可逆性：蛋白質(zhì)磷酸化后可被磷酸酶水解而恢復(fù)原狀?？焖俑咝В旱袅姿峄婕稗D(zhuǎn)錄因子及基因表達(dá)則效應(yīng)產(chǎn)生較慢但較持久。級(jí)聯(lián)式反應(yīng)：物質(zhì)代謝途徑和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中往往有有一連串的蛋白質(zhì)磷酸化，構(gòu)成級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而產(chǎn)生放大效應(yīng)，同時(shí)各級(jí)反應(yīng)都有可調(diào)控性。變構(gòu)效應(yīng)和易位：磷酸化修飾后的蛋白有些能夠變構(gòu)或易位。變構(gòu)能調(diào)控酶的活性，而易位又能使酶能到達(dá)底物分布的亞細(xì)胞區(qū)域發(fā)揮其催化作用。廣泛存在與時(shí)空分布：蛋白質(zhì)磷酸化存在于一切生命活動(dòng)中，但某些蛋白質(zhì)的磷酸化修飾有細(xì)胞周期特異性、發(fā)育階段異性、組織特異性而呈現(xiàn)時(shí)空特異的分布。第79頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白激酶的分類：根據(jù)底物的磷酸化位點(diǎn)區(qū)分：激酶對(duì)靶蛋白的選擇主要是激酶對(duì)靶蛋白中特定位點(diǎn)的識(shí)別。磷酸化位點(diǎn)附近的氨基酸序列區(qū)分專一性。如PKA底物中靠近磷酸化位點(diǎn)S/T殘基有Arg（精氨酸）。分為三類：對(duì)絲氨酸（Ser）/蘇氨酸（Thr）磷酸化專一的激酶家族；對(duì)酪氨酸（Tyr）磷酸化專一的激酶家族；雙專一性蛋白激酶（DSPK），如Weel激酶，可以自身磷酸化兩種氨基酸殘基，產(chǎn)生等量的P-Ser和P-Tyr。第80頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白磷酸酯酶(1)Ser/Thr磷酸酯酶PP1、PP2A、PP2B、PP2C、PPX(2)酪氨酸磷酸酯酶跨膜的酪氨酸磷酸酯酶非受體型酪氨酸磷酸酯酶第81頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天磷酸化蛋白激酶與酯酶的抑制劑研究蛋白質(zhì)磷酸化修飾的一個(gè)非常有力的工具。（1）天然化合物內(nèi)源性蛋白和肽抑制物細(xì)胞、真菌和昆蟲的二級(jí)代謝產(chǎn)物（2）人工合成的化合物天然抑制劑的衍生物第82頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天泛素（ubiquitin或Ub）是由76個(gè)氨基酸組成的一種高度保守的多肽，分子量為8.5kDa，通常以單體或與其它蛋白結(jié)合的形式廣泛存在于各種細(xì)胞（又稱遍在蛋白）。真核細(xì)胞內(nèi)參與蛋白質(zhì)的泛素化修飾的酶有：泛素激活酶（E1或UBA）、泛素結(jié)合酶（E2s或UBC）、泛素連接酶（E3s），修飾蛋白質(zhì)的lys殘基。6.泛素化修飾第83頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的泛素化修飾過(guò)程可分為三步：（1）被E1激活的泛素C末端甘氨酸殘基和E1酶分子內(nèi)的半胱氨酸殘基形成一個(gè)具高能硫酯鍵的復(fù)合物E1-Ub，這一過(guò)程需要水解ATP提供能量；（2）通過(guò)轉(zhuǎn)酯作用，E1-Ub連接的Ub分子轉(zhuǎn)移到E2酶分子內(nèi)的半胱氨酸殘基上，形成E2-Ub復(fù)合物；（3）在E3的參與下Ub與靶蛋白Lys殘基的

-氨基形成異肽鍵，生成單泛素化的靶蛋白（一些待降解的靶蛋白含有組成性的降解信號(hào)如D-box；一些需要磷酸化等其它方式的共價(jià)修飾；一些需要與某些輔助蛋白形成多亞基復(fù)合物來(lái)識(shí)別、降解特異的底物）。第84頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天7、SUMO修飾SUMO（smallubiquitin-relatedmodifier）是一種類似ubiquitin的小分子多肽，在真核細(xì)胞內(nèi)遍在表達(dá)，與ubiquitin雖只有18％的同源性，但兩者的空間結(jié)構(gòu)很相似。新合成的SUMO含有101個(gè)氨基酸，C端水解后生成97個(gè)氨基酸的成熟多肽，共價(jià)修飾目的蛋白的Lys殘基。Sumoylation屬蛋白質(zhì)的翻譯后修飾。Sumoylation和泛素化修飾過(guò)程相似，首先sumo激活酶（E1）激活sumo，一部分激活的sumo直接在sumo結(jié)合酶（E2）介導(dǎo)下，識(shí)別底物蛋白，形成異肽鍵共價(jià)修飾目的蛋白；另一部分結(jié)合E2后，還需有sumo連接酶（E3）的參與完成修飾過(guò)程，這種底物的選擇性是由E3酶決定的。

第85頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天SUMO修飾的功能目前，可以發(fā)生Sumoylation的蛋白根據(jù)功能可分為：①有關(guān)基因組結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的蛋白，如PCNA；②轉(zhuǎn)錄因子；③轉(zhuǎn)錄輔助因子；④核孔復(fù)合體組成蛋白；⑤信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子；⑥胞質(zhì)蛋白；⑦病毒蛋白。蛋白質(zhì)的定位轉(zhuǎn)錄因子的活性抑制或激活Sumo與基因組穩(wěn)定性的關(guān)系第86頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天8Nedd化修飾類泛素化修飾NEDD化與泛素化相似，都是通過(guò)異肽鍵將一個(gè)蛋白分子的C端結(jié)合到靶蛋白Lys殘基的ε-NH2上。NEDD化結(jié)合的是一種類泛素蛋白NEDD8，它的C末端為甘氨酸。如NEDD8結(jié)合到p53的Lys370、Lys372/373位點(diǎn)。MDM2能夠和NEDD8結(jié)合并增加p53的NEDD化，該修飾抑制p53的轉(zhuǎn)錄活性。去NEDD化作用尚無(wú)報(bào)道。第87頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天9.乙?；腿ヒ阴；揎椀鞍踪|(zhì)的乙?；揎検堑鞍椎姆g后修飾，功能各異。組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）和組蛋白去乙?；福℉DAC）參與決定組蛋白乙?；癄顟B(tài)。HAT通常作為多亞基輔激活物復(fù)合體的一部分，催化組蛋白乙?；?，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的松散，激活轉(zhuǎn)錄；而HDAC是多亞基輔抑制物復(fù)合體的一部分，使組蛋白去乙?；?，導(dǎo)致染色質(zhì)集縮，并抑制基因的轉(zhuǎn)錄。編碼這些酶的基因發(fā)生染色體易位則容易導(dǎo)致急性白血病的發(fā)生。第88頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天HAT的主要功能是對(duì)核心組蛋白分子N端25～40個(gè)氨基酸范圍內(nèi)的賴氨酸殘基進(jìn)行乙?；揎棥AT將乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白N端賴氨酸的ε2氨基上,從而中和了其正電荷,增加了疏水性,削弱了DNA與組蛋白的相互作用,有利于轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合,促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。一些轉(zhuǎn)錄因子如E2F1、MyoD等轉(zhuǎn)錄因子的乙?；揎棸l(fā)生在DNA結(jié)合區(qū)，從而導(dǎo)致結(jié)合DNA的能力增強(qiáng)；另外一些蛋白的乙?；揎椨绊懙鞍祝鞍字g的相互作用及其穩(wěn)定性，如p53、E2F1、dTCF等。p53的Lys殘基發(fā)生乙酰化修飾后，一方面通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)泛素化修飾的Lys殘基而保護(hù)p53免受proteasome降解；一方面通過(guò)改變p53的空間構(gòu)象提高p53的穩(wěn)定性。（1）乙?；揎椀?9頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)組蛋白去乙酰化酶（HDAC）過(guò)量時(shí),組蛋白乙?；钠胶鈱⑵蛉ヒ阴；?從而導(dǎo)致基因表達(dá)的調(diào)節(jié)異常;HDAC1,2,3和HDAC7定位于染色體上易于斷裂,或者易于通過(guò)突變、易位、缺失而發(fā)生改變的區(qū)域,這可能導(dǎo)致乙?；癄顟B(tài)失衡,從而致病;自20世紀(jì)90年代以來(lái),越來(lái)越多的HDAC抑制劑被發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證,這些抑制劑能夠誘導(dǎo)很多轉(zhuǎn)化細(xì)胞生長(zhǎng)停滯、分化或細(xì)胞凋亡;HDAC抑制劑對(duì)于基因表達(dá)的作用有高度的選擇性,可以激活某些基因的表達(dá)而抑制另一些基因的表達(dá)。HDAC抑制劑不僅導(dǎo)致組蛋白的乙酰化,而且可使轉(zhuǎn)錄因子乙?；?。（2）去乙?；揎椀?0頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)締組織中的膠原蛋白和彈性蛋白中pro和lys是經(jīng)過(guò)羥基化的。在乙酰膽堿酯酶（降解神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿）和補(bǔ)體系統(tǒng)都發(fā)現(xiàn)有4-羥脯氨酸（Hyp）。位于粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）上的三種氧化酶（脯氨酰-4-羥化酶，脯氨酰-3-羥化酶和賴氨酰羥化酶）負(fù)責(zé)特定脯氨酸和賴氨酸殘基的羥化。脯氨酰-4-羥化酶只羥化-Gly-x-pro-，脯氨酰-3-羥化酶羥化Gly-pro-4-Hyp，賴氨酸羥化酶只作用于-Gly-X-lys-。膠原蛋白的脯氨酸殘基和賴氨酸殘基羥化需要Vc，飲食中Vc不足時(shí)就易患?jí)难Y（血管脆弱，傷口難愈），原因就是膠原纖維的結(jié)構(gòu)不力。10.羥基化第91頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天通過(guò)甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行；天冬氨酸的甲基化能促進(jìn)已破壞蛋白的修復(fù)或降解，而在2，3-二磷酸核酮糖羧化酶（rihilose-2,3-biosphosphatecarboxylase）、鈣調(diào)蛋白（calmodulin）、組氨酸（histone）、某些核糖體蛋白和細(xì)胞色素C中都有甲基化的賴氨酸殘基；其它可甲基化的氨基酸殘基還有His（如組蛋白、視紫紅質(zhì)、eEF-2）、Arg（如休克蛋白、核糖體蛋白）。甲基化增加了立體阻力，并且取代了氨基的氫，影響了氫鍵的形成。因此，甲基化可以調(diào)控分子間和分子與目標(biāo)蛋白的相互作用。11.甲基化第92頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天12

ADP核糖基化修飾ADP核糖基化是蛋白質(zhì)翻譯后的重要修飾方式之一，分為單ADP核糖基化和聚ADP核糖基化兩種。哺乳動(dòng)物細(xì)胞的核外蛋白以單ADP核糖基化為主。ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶將NAD+轉(zhuǎn)移到肽鏈Arg、Asn或白喉酰胺的N原子上，形成N-糖苷。聚ADP核糖基化發(fā)生在細(xì)胞核。聚ADP-核糖聚合酶（PARP）能夠利用NAD+把ADP-核糖轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的谷氨酸殘基上，兩者以O(shè)-糖苷鍵相連。多聚ADP-核糖基化功能與DNA損傷修復(fù)相關(guān)。參與染色質(zhì)的功能調(diào)節(jié)、腫瘤的發(fā)生、細(xì)胞發(fā)育、細(xì)胞分化與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、程序性細(xì)胞死亡等很多重要的生命活動(dòng)。第93頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同翻譯后修飾過(guò)程的相互協(xié)調(diào)與影響在體內(nèi)，各種翻譯后修飾過(guò)程不是孤立存在的。在很多細(xì)胞活動(dòng)中，需要各種翻譯后修飾的蛋白共同作用。例如在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程中，位于細(xì)胞膜外側(cè)的細(xì)胞外信息受體和相應(yīng)的響應(yīng)器(一般都是糖基化的蛋白質(zhì))與相應(yīng)的配體結(jié)合，這些糖蛋白會(huì)將細(xì)胞所處環(huán)境中的刺激信號(hào)導(dǎo)入細(xì)胞膜，并首先轉(zhuǎn)導(dǎo)到這類與膜結(jié)合的脂蛋白上，而后再通過(guò)脂蛋白向下級(jí)的蛋白質(zhì)或激酶轉(zhuǎn)導(dǎo)。同時(shí)，在絕大多數(shù)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中，脂蛋白都是另外一系列蛋白質(zhì)磷酸化的開端，這些磷酸化過(guò)程分別受到特定的激酶調(diào)節(jié)，是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中的主體。第94頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天組蛋白密碼子第95頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天最為重要的腫瘤抑制分子p53第96頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第97頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第98頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天第99頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和它的三維構(gòu)象以及生物功能的直接關(guān)系一直是現(xiàn)代生物化學(xué)研究的重點(diǎn)。這方面的一個(gè)經(jīng)典范例是ChristuianAnfinsen在1950年后期做的牛胰RNase復(fù)性實(shí)驗(yàn)。變性的牛胰核酸酶在適當(dāng)?shù)臈l件下能重新折疊成天然的生物活性的狀態(tài)，這暗示：如果已知組成多肽鏈的氨基酸的理化性質(zhì)和驅(qū)動(dòng)折疊過(guò)程的力，應(yīng)該可以預(yù)測(cè)一個(gè)蛋白的的折疊情況和三維結(jié)構(gòu)，然而事實(shí)并非如此。蛋白質(zhì)的折疊是一個(gè)樓梯式的（stepwise）過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成是早期的特征，疏水作用似乎是很重要的驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)楸砻姘被釟埢奶娲苌儆绊懙鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象；相反，疏水核中氨基酸殘基的替代常常導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)變化。三、蛋白質(zhì)的折疊第100頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)折疊模式（僅靠氨基酸殘基側(cè)鏈之間的相互作用驅(qū)使蛋白質(zhì)折疊成最終的形式）有兩個(gè)問(wèn)題解釋不了：（1）時(shí)間性蛋白質(zhì)的合成通常只需要幾秒到幾分鐘，如果一個(gè)新生肽要嘗試完各種可能的構(gòu)象直到最穩(wěn)定的構(gòu)象，那么計(jì)算一下每個(gè)鍵旋轉(zhuǎn)到最終的生物活性形式所用的時(shí)間至少要用年來(lái)衡量，甚至是一個(gè)天文數(shù)字。（2）復(fù)雜性如果基于物理數(shù)據(jù)（如鍵角、旋轉(zhuǎn)的角度）來(lái)折疊，那么要計(jì)算折疊的數(shù)學(xué)模型顯然太復(fù)雜了，在這么短的時(shí)間內(nèi)完成這么快、這么精巧的一個(gè)過(guò)程似乎不可能。第101頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的準(zhǔn)確折疊和組裝需要兩類蛋白質(zhì)：折疊酶和分子伴侶折疊酶：二硫鍵異構(gòu)酶PDI：水解錯(cuò)配二硫鍵，形成正確二硫鍵，輔助蛋白形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。肽-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶PPI：促進(jìn)蛋白質(zhì)中肽酰-脯氨酸間肽鍵的順?lè)礃?gòu)象的轉(zhuǎn)換，是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶。第102頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子伴侶是細(xì)胞中一大類蛋白質(zhì),它們介導(dǎo)其它蛋白質(zhì)的正確裝配，但自己不成為最后功能結(jié)構(gòu)中的組分。近年來(lái)，已經(jīng)確定，細(xì)胞中蛋白質(zhì)的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)是在分子伴侶的幫助下進(jìn)行的，其中大部分是熱休克蛋白（heatshockprotein,hsp）。它存在于所有的生物中，從細(xì)菌到高等動(dòng)植物已發(fā)現(xiàn)了幾種類型的分子伴侶。分子伴侶可位于細(xì)胞器中，如線粒體、葉綠體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。到目前為止發(fā)現(xiàn)所有的分子伴侶都有很高的序列同源性。分子伴侶（molecularchaperone）第103頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子伴侶在蛋白折疊方面的作用表現(xiàn)在兩方面：（1）從多肽開始合成到折疊的這段時(shí)間里，分子伴侶可以保護(hù)多肽鏈不受其他蛋白的攻擊，例如，一些線粒體和葉綠體蛋白在插入細(xì)胞器膜之前必須保持未折疊狀態(tài)。（2）幫助蛋白質(zhì)正確快速地折疊或組裝成多亞基蛋白。第104頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子伴侶幫助新生肽鏈的正確折疊第105頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）Hsp70Hsp70是在折疊的早期階段起作用的分子伴侶家族。大量的Hsp70單體結(jié)合在未折疊的疏水的延伸肽段上，而多肽從Hsp70上釋放需要ATP提供能量。每一個(gè)Hsp70有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)：未折疊多肽結(jié)合位點(diǎn)和ATP結(jié)合位點(diǎn)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Hsp70還是多肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)所必須的。（2）Hsp60一旦未折疊的多肽從Hsp70上被釋放，它就結(jié)合到一些Hsp60上（也稱chaparonins，cpn60）。Hsp60形成一個(gè)巨大的桶狀結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)蓋，未折疊蛋白可以進(jìn)入桶中，Hsp60幫助它形成正確的結(jié)構(gòu)。分子伴侶還能幫助因各種脅迫而部分去折疊蛋白的重新折疊，如果不能重新折疊的話，分子伴侶就促進(jìn)它的降解。蛋白質(zhì)折疊中的兩類分子伴侶第106頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、蛋白質(zhì)合成后的靶向運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的合成部位在核糖體，合成后有3個(gè)去向：①保留在胞漿；②進(jìn)入細(xì)胞核、線粒體或其他細(xì)胞器；③分泌至體液（細(xì)胞外），然后運(yùn)輸?shù)降鞍踪|(zhì)起作用的靶器官和靶細(xì)胞。靶向運(yùn)輸（Proteintargeting）蛋白質(zhì)合成后，定向地到達(dá)其執(zhí)行功能的目標(biāo)地點(diǎn)。跨膜運(yùn)輸上述②③的運(yùn)輸都需要蛋白質(zhì)先通過(guò)膜性結(jié)構(gòu)，才能到達(dá)。第107頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天信號(hào)肽機(jī)制signalpeptide蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸需要三個(gè)條件：信號(hào)肽、蛋白自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的N端存在一段由疏水性氨基酸構(gòu)成的肽段，通過(guò)這段肽段導(dǎo)引蛋白質(zhì)穿越膜結(jié)構(gòu)，這段肽段稱為信號(hào)肽。各種蛋白質(zhì)的信號(hào)肽具有類似的共同結(jié)構(gòu)，一般由10－40個(gè)氨基酸構(gòu)成，大致有3個(gè)區(qū)段：①N端帶正電荷的氨基酸；②中間20或更多的疏水氨基酸區(qū)段；③C端能被信號(hào)肽酶裂解的部位。第108頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞器蛋白信號(hào)序列內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白N端信號(hào)肽，C端KDEL序列（-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-）線粒體蛋白N端20-35aa核蛋白核定位信號(hào)（Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-）過(guò)氧化蛋白體PST序列（Ser-Lys-Leu）溶酶體蛋白甘露糖-6-磷酸常見的信號(hào)序列第109頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天

翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制（共轉(zhuǎn)譯，cotranslationaltransfer）。如分泌蛋白、質(zhì)膜蛋白、溶酶體蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體滯留蛋白，首先在游離核糖體上合成含信號(hào)肽的部分肽段后就結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，然后邊合成邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，經(jīng)初步加工和修飾后，部分多肽以芽泡形式被運(yùn)往高爾基體，再經(jīng)進(jìn)一步的加工和修飾后被運(yùn)往質(zhì)膜、溶酶體或被分泌到胞外。

翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制（posttranslationaltranslocation）。葉綠體蛋白和線粒體蛋白是在細(xì)胞質(zhì)游離核糖體上被完全合成后通過(guò)新生肽的信號(hào)序列直接運(yùn)往目的地并被加工。第110頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天信號(hào)識(shí)別顆粒：一旦信號(hào)肽出現(xiàn)在新生肽鏈上，這條肽鏈合成后的去向也就決定了。信號(hào)肽的結(jié)構(gòu)有一些特征，它可被信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle,SRP）所識(shí)別。(一)翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制SRP相對(duì)分子量為325kDa，由6個(gè)不同的多肽分子組成。SRP有兩個(gè)功能域：（1）識(shí)別信號(hào)肽；（2）干擾進(jìn)入的氨酰-tRNA和肽酰移位酶之間的反應(yīng)，以終止多肽鏈的延伸作用。第111頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天①⑧⑦⑥⑤④③②多肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過(guò)程：①蛋白質(zhì)在核糖體上合成；②首先合成出信號(hào)肽；③SRP結(jié)合信號(hào)肽，肽鏈延伸終止；④SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的SRP受體結(jié)合，核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體受體結(jié)合；⑤SRP釋放；⑥肽鏈延伸重新開始，完成蛋白質(zhì)合成；⑦信號(hào)肽酶切除信號(hào)肽，蛋白質(zhì)釋放到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)；⑧核糖體循環(huán)。5’

第112頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天分泌性蛋白質(zhì):穿過(guò)合成所在的細(xì)胞到其他組織細(xì)胞去的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為分泌性蛋白。如肽類激素、各種血漿蛋白、凝血因子、抗體蛋白等。對(duì)于分泌蛋白來(lái)說(shuō)，跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)后要切除N端信號(hào)肽。多肽首先進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，滯留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白有滯留信號(hào)，脊椎動(dòng)物中多是C端的四肽：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）；分泌性蛋白經(jīng)過(guò)初步的翻譯后修飾，由運(yùn)輸泡被運(yùn)輸?shù)礁郀柣w；在高爾基體中，多肽進(jìn)一步被修飾，如Ser和Thr殘基進(jìn)行O-糖苷鍵型糖基化修飾；溶酶體蛋白添加一個(gè)6-磷酸甘露糖殘基后被運(yùn)往溶酶體等。分泌性蛋白質(zhì)大多都存在蛋白原，如胰蛋白酶原，凝血酶原等。蛋白質(zhì)的分泌第113頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的分泌第114頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天大部分線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)是由細(xì)胞核基因組DNA編碼，并在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)由游離核糖體合成，合成后運(yùn)送到這些細(xì)胞器中，這種運(yùn)輸被稱為翻譯后運(yùn)輸。這種運(yùn)輸同樣需要信號(hào)序列。(二)

翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制posttranslationaltranslocation線粒體和葉綠體是雙膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。如合成后的細(xì)胞色素C1要被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體的內(nèi)膜空間，它的轉(zhuǎn)運(yùn)需要兩個(gè)信號(hào)序列（N端），基質(zhì)識(shí)別序列和內(nèi)膜識(shí)別序列：前者指導(dǎo)它運(yùn)往線粒體基質(zhì)后被切除，后者指導(dǎo)它運(yùn)往內(nèi)膜空間后被切除。第115頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞色素C1通過(guò)兩個(gè)信號(hào)肽的連續(xù)跨膜運(yùn)輸線粒體外膜進(jìn)內(nèi)膜第116頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天復(fù)習(xí)題名詞解釋：1.反密碼子2.密碼子的擺動(dòng)性3.P位和A位簡(jiǎn)述：1.參與蛋白質(zhì)生物合成的原料有哪些？各自的作用？2.簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)生物合成的步驟？3.蛋白質(zhì)翻譯后修飾的類型及作用？第117頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同宿主細(xì)胞中進(jìn)行目的蛋白的生物合成基因工程，生物制藥將重組對(duì)象的目的基因插入載體，拼接后轉(zhuǎn)入新的宿主細(xì)胞，構(gòu)建成工程菌(或細(xì)胞），實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因在工程菌內(nèi)進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)的技術(shù)。第118頁(yè),共135頁(yè)，2024年2月25日，星期天最佳基因表達(dá)體系的標(biāo)準(zhǔn)：目的基因的表達(dá)產(chǎn)量高、表達(dá)產(chǎn)物穩(wěn)定、生物活性高和表達(dá)產(chǎn)物容易分離純化。蛋白表達(dá)系統(tǒng)是指由宿主、外源基因、載體和輔助成分組成的體系。通過(guò)這個(gè)體系可以實(shí)現(xiàn)外源基因在宿主中表達(dá)的目的。

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