蛋白翻譯后修飾(研究生高級生化)

1、.蛋白翻譯后修飾（齊以濤老師）上課老師沒說重點1. 蛋白的概念：由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。2. 蛋白后修飾概念和意義 （ppt4-5）3. 蛋白后修飾種類1. 切除加工2. 糖基化3. 羥基化4. 甲基化5. 磷酸化6. 乙?；?. 泛素化8. 類泛素化9. 200. 磷酸化修飾1.概念：磷酸化是通過蛋白質(zhì)磷酸化激酶將atp的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白的特定位點上的過程。大部分細胞過程實際上是被可逆的蛋白磷酸化所調(diào)控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修飾精品.2.作用位點：絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸是主要的磷酸化氨基酸，大多數(shù)磷酸化蛋白質(zhì)都有多個磷酸化位點，并且其磷酸化位點是可變的。3.實

2、例(mapk途徑)：分裂原活化的蛋白激酶（mapk）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶（ mapkk）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（mapkkk）。在真核細胞中，這3種類型的激酶構(gòu)成一個mapk級聯(lián)系統(tǒng)（mapk cascade），通過mapkkk-mapkk-mapk逐級磷酸化，將外來信號級聯(lián)放大并傳遞下去。具體過程如下： mapkkk位于級聯(lián)系統(tǒng)的最上游，能夠通過脅迫信號感受器或者信號分子的受體，或者其本身就直接感受胞外信號刺激而發(fā)生磷酸化 mapkkk磷酸化后變?yōu)榛罨癄顟B(tài)，可以使mapkk磷酸化 mapkk始終存在于細胞質(zhì)中，mapkk磷酸化以后通過雙重磷酸化作用將mapk激活精品. m

3、apk被磷酸化后有3種可能的去向：（1）停留在細胞質(zhì)中，激活一系列其它的蛋白激酶（2）在細胞質(zhì)中使細胞骨架成分磷酸化（3）進入細胞核，通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控基因的表達4.功能和意義: 一：調(diào)節(jié)酶蛋白及生理代謝 糖分解代謝中糖原磷酸化酶活性的調(diào)節(jié)，被磷酸化的酶具有活性，去磷酸化的酶無活性 磷酸化或去磷酸化使胞內(nèi)已存在酶的活性被激活或失活，調(diào)節(jié)胞內(nèi)活性酶的含量 二: 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性轉(zhuǎn)錄因子通常包含dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域. 轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域或調(diào)控結(jié)構(gòu)域發(fā)生磷酸化，直接影響其轉(zhuǎn)錄活性. c-jun轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的兩個絲氨酸殘基磷酸化，正調(diào)控c-jun的轉(zhuǎn)錄活性.三：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子核

4、轉(zhuǎn)位 tgf-b與其i型、ii型受體結(jié)合，結(jié)合后的tgf-b i型受體識別r-smad包括smad2和smad3，作用于c末端的絲氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的r-smad與smad4結(jié)合轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性 nf-kb與其抑制因子ikb形成復合體時存在于胞質(zhì)。當ikb磷酸化、泛素化后，與nf-kb解離后，nf-kb失去其抑制，得以轉(zhuǎn)入核內(nèi)，間接調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性精品.。四：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子與dna結(jié)合活性 atf/creb家族成員atf-1（activating transcription factor 1）和creb（camp response element binging pro

5、tein）都可以與dna序列tgacg結(jié)合。atf-1在ser殘基上磷酸化可以增強其與dna位點的結(jié)合，從而增強轉(zhuǎn)錄因子dna結(jié)合活性 紫外線照射激活p53的dna結(jié)合活性，主要通過p38蛋白激酶磷酸化p53的ser殘基 c-jun dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域附件的3個氨基酸磷酸化，就不能與dna結(jié)合。5.功能和意義總結(jié)： 蛋白質(zhì)磷酸化是生物體內(nèi)普遍存在的一種調(diào)節(jié)方式，幾乎涉及所有生理及病理過程 尤其對細胞因子、生長因子的信號轉(zhuǎn)導及細胞生長、分化和凋亡有重要作用 包括細胞信號轉(zhuǎn)導、腫瘤發(fā)生、新陳代謝、神經(jīng)活動、肌肉收縮、細胞增殖、發(fā)育和分化，細胞骨架調(diào)控和細胞凋亡等。乙?；揎?.概念： 在乙酰化酶催化

6、下將乙?；鶊F轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)賴氨酸殘基上的過程。其逆反應由蛋白質(zhì)脫乙酰酶催化，稱為蛋白質(zhì)的脫乙?；?。首次發(fā)現(xiàn)組蛋白被乙?；揎?。精品.2.意義和功能；一：刺激dna轉(zhuǎn)錄 組蛋白n端包裹于dna外使dna無法暴露，乙?；蠼M蛋白與dna結(jié)合減弱，dna得以暴露，從而刺激dna的轉(zhuǎn)錄二：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子與dna結(jié)合活性 1.刺激轉(zhuǎn)錄因子與dna結(jié)合:p53, e2f1, gata1和eklf(erythroid kruppel like factor)的乙酰化位點靠近其dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域 2.阻止轉(zhuǎn)錄因子與dna結(jié)合: hmg1(high mobility group 1)乙?；馁嚢彼釟埢挥赿na結(jié)

7、合結(jié)構(gòu)域內(nèi)。三：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)間相互作用 1.tcf(t-cell specific transcription factor)與其共刺激因子armadillo的結(jié)合可被tcf的乙?；蓴_ 2. 核受體的乙?；绊懫渑c共刺激因子actr(activator of the thyroid and retinoicacid receptor)的結(jié)合。四：影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性 e2f1乙?；娱L其半衰期 a-微管蛋白乙?；绊懳⒐芊€(wěn)定性五組蛋白乙酰化精品. 組蛋白低乙?；?，由于組蛋白n末端富含正電荷的氨基酸，與帶負電的dna靠靜電招募結(jié)合緊密，因此轉(zhuǎn)錄因子很難與dna的啟動區(qū)域結(jié)合，基因表達被抑制 組蛋白乙

8、酰化時，乙?；泻土私M蛋白賴氨酸和精氨酸殘基的正電荷，降低了與dna相互作用的能力，轉(zhuǎn)錄因子可以很容易的與dna的啟動子區(qū)域結(jié)合，介導基因表達。六乙酰化與疾病 組蛋白乙?；竝300/cbp(creb binding protein)廣泛參與涉及白血病的染色體移位，導致多種包含hat（histone acetyltransferase）活性的融合蛋白產(chǎn)生，與白血病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān) 組蛋白去乙?；敢嗤ㄟ^多種機制參與癌癥進程 多聚谷氨酰胺疾病是一種神經(jīng)退行性遺傳病，是由致病基因cag重復片段的擴大引起的。在擴大的多谷氨酰胺誘導的疾病中，蛋白的乙酰化和去乙酰化的失衡是一個關(guān)鍵的過程。泛素化修飾1

9、.概念： 泛素化是一種高度保守的翻譯后水平的蛋白質(zhì)修飾過程，可以將泛素共價結(jié)合到目的底物蛋白質(zhì)的賴氨酸殘基上。也是一種可逆性的過程，可由去泛素化酶將泛素從蛋白質(zhì)上除去。 泛素由76個氨基酸組成，高度保守，普遍存在于真核細胞內(nèi)，故名泛素精品. 共價結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶識別并降解，這是細胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑 與消化道內(nèi)進行的蛋白質(zhì)水解不同，從泛素與蛋白的結(jié)合到將蛋白水解成小的肽段，整個水解過程需要能量參與 20世紀70年代中期，首次從牛胸腺中分理出泛素 1977年，h.busch首次發(fā)現(xiàn)泛素可以共價結(jié)合在h2a上，形成h2a單泛素化2.泛素化（泛素化介導的蛋白質(zhì)降解途徑

10、）過程：(圖示如下) 泛素-蛋白酶系統(tǒng)存在于所有真核生物細胞的調(diào)控系統(tǒng)，需要三種酶的參與：激活酶e1、結(jié)合酶e2和連接酶e3 在atp酶作用下，e1在其半胱氨酸（cys）和泛素羧基端的甘氨酸（gly）之間形成巰酯鍵（thiol ester bond），即e1-sh-ub，激活泛素 在e2酶作用下，泛素從e1轉(zhuǎn)移到e2，同樣以巰酯鍵的方式結(jié)合（e2-sh-ub） e3可特異性識別底物蛋白質(zhì)，并與之結(jié)合。與此同時，e2將激活的泛素直接轉(zhuǎn)移到e3結(jié)合的底物上，經(jīng)過多次重復，多個泛素之間通過k48相互連接，在底物上形成多泛素鏈（polyubiquitin chain）。 26s蛋白酶體可以特異性識別多

11、泛素化的蛋白質(zhì)，并將之完全水解為小多肽片段精品. 去泛素酶可以重新回收泛素3.功能和意義:一 介導蛋白質(zhì)降解 調(diào)節(jié)細胞周期：cdc34是e2酶，cyclina, cyclinb,cycline, p21和p27可被泛素化修飾降解 與dna修復、腫瘤和凋亡有關(guān)：p53降解受泛素介導的蛋白酶解調(diào)節(jié)，mdm2是其e3酶。 與免疫炎癥反應有關(guān)：nf-kb與其抑制蛋白ikb結(jié)合，無活性狀態(tài)存在于胞漿內(nèi)。感染或收到某種信號，ikb被泛素化降解，nf-kb進入核內(nèi)激活靶基因 泛素為mhc-i類分子提供多肽，提呈給t淋巴細胞抗病毒感染 調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平：（ppt 33-35）精品. 影響轉(zhuǎn)錄因子在細胞內(nèi)定位：

12、 控制轉(zhuǎn)錄共刺激因子活性： 3. 調(diào)整轉(zhuǎn)錄因子蛋白水平：二 泛素化的非蛋白酶解功能 k63泛素化的蛋白質(zhì)與細胞表面受體的胞吞、dna損傷后修復、核糖體功能、應激反應及蛋白激酶的激活有關(guān) 組蛋白h2a的單泛素化與基因轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)，并不導致其降4.功能和意義總結(jié)： cells are continually building proteins, using them for asingle task, and then discarding them signaling or controlling proteins (eg. transcription regulators and the cy

13、clins) - lead very brief lives, carrying their messages and then being thrown away specialized enzymes - built just when they are needed,allowing cells to keep up with their minute-by-minute synthetic needs the approach may seem wasteful, but it allows each cell to respond quickly to constantly chan

14、ging requirements.sumoylation（sumo化修飾）1.概念：精品.sumo（小泛素樣修飾）：是泛素和泛素樣的家族成員。sumo的氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)高度相似，與泛酸具有相同的功能。共有四個成員，分別為sumo1-4。2.sumo化修飾（ppt44）和去sumo化修飾（ppt 47）過程： 3.sumo連接酶 e3的種類和底物 (ppt 45)4.senp(sumo特異性蛋白酶)特征和種類 ppt 46 senp是去sumo化酶5.sumo修飾的蛋白（底物）:ppt 506.sumo 和 ubiquitin異同 （ppt 51）：這兩種蛋白質(zhì)具有非常相似的二級和三級結(jié)構(gòu)

15、。精品.泛素和sumo1的比對表明只有18的氨基酸序列是相同的。與泛素系統(tǒng)不同，sumo系統(tǒng)主要針對底物蛋白的蛋白酶，sumo1綴合有不同的細胞功能。7.sumo化的功能 （ppt 56 表格） ppt 52-588.senp2的作用一senp2在肌肉的發(fā)生 中的作用senp2去sumo化修飾mef2a，在骨骼肌中促進肌肉生成抑制素的表達并且抑制肌細胞的生成。senp2在調(diào)節(jié)肌肉生成抑制素以誘導肌細胞生成中發(fā)揮關(guān)鍵作用senp2是骨骼肌再生的潛在的治療靶標。二 senp2對于神經(jīng)元的功能至關(guān)重要 多種蛋白修飾 各種翻譯后修飾的過程不是孤立存在的，在很多細胞活動中，需要各種翻譯后修飾的蛋白共同作用 同一個蛋白可以擁有一種以上的后修飾過程 各種翻譯后修飾形式相互影響和協(xié)調(diào)精品. 翻譯后修飾的蛋白質(zhì)組學 由于蛋白質(zhì)翻譯后修飾并不是直接由基因決定的，研究蛋白質(zhì)翻譯后修飾對蛋白組學的研究具有更重要的意義，因此誕生了翻譯后修飾的蛋白質(zhì)組學 蛋白質(zhì)翻譯后修飾在體內(nèi)是一個動態(tài)的變化過程，有效探明細胞和組織內(nèi)蛋白質(zhì)修飾譜的“翻