蛋白質(zhì)合成后的折疊與加工

1、蛋白質(zhì)合成后的蛋白質(zhì)合成后的加工與運(yùn)輸加工與運(yùn)輸從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過：質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過：1 1）翻譯后一系列加工修飾過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊唬┓g后一系列加工修飾過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。如：高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成、氨構(gòu)象的功能蛋白。如：高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成、氨基酸殘基的修飾、二硫鍵的形成等?；釟埢男揎棥⒍蜴I的形成等。2 2）靶向運(yùn)輸）靶向運(yùn)輸許多蛋白合成后經(jīng)靶向運(yùn)送到其相應(yīng)功能部許多蛋白合成后經(jīng)靶向運(yùn)送到其相應(yīng)功能部位，才能發(fā)揮作用位，才能發(fā)揮作用, ,稱為蛋白質(zhì)的靶向運(yùn)輸稱為蛋白質(zhì)的靶向運(yùn)輸(targeted trans

2、port)(targeted transport)或蛋白分送或蛋白分送(protein (protein sorting)sorting)。 新生的多肽鏈大多數(shù)是沒有功能的，必須經(jīng)新生的多肽鏈大多數(shù)是沒有功能的，必須經(jīng)過加工修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍踪|(zhì)。過加工修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍踪|(zhì)。一一. . 肽鏈合成后的加工肽鏈合成后的加工1.1.肽鏈的剪接肽鏈的剪接 2.2.氨基酸的修飾氨基酸的修飾3.3.高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成主要方式：主要方式： 細(xì)菌蛋白質(zhì)氨基端的甲?；鼙幻摷柞；杆?xì)菌蛋白質(zhì)氨基端的甲?；鼙幻摷柞；杆?，不管是原核生物還是真核生物，解，不管是原核生物還是真核生物，n

3、 n端的甲硫氨端的甲硫氨酸往往在多肽鏈合成完畢之前就被切除。酸往往在多肽鏈合成完畢之前就被切除。50%50%的真的真核蛋白中，成熟蛋白核蛋白中，成熟蛋白n n端殘基會(huì)被端殘基會(huì)被n-n-乙基化乙基化。1） n n端端fmetfmet或或metmet的切除的切除一一. . 肽鏈合成后的加工肽鏈合成后的加工1. 1. 肽鏈的剪接肽鏈的剪接 2 2） 信號(hào)序列的切除信號(hào)序列的切除 需要靶項(xiàng)運(yùn)輸?shù)礁骷?xì)胞器及細(xì)胞外的蛋白需要靶項(xiàng)運(yùn)輸?shù)礁骷?xì)胞器及細(xì)胞外的蛋白質(zhì)質(zhì)n-n-端一般有一段信號(hào)序列端一般有一段信號(hào)序列，用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)，用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)的運(yùn)輸，這一信號(hào)序列會(huì)在完成任務(wù)后被相應(yīng)的運(yùn)輸，這一信號(hào)序列會(huì)在完

4、成任務(wù)后被相應(yīng)的蛋白水解酶切除。的蛋白水解酶切除。3 3）切除新生肽鏈中非功能片段）切除新生肽鏈中非功能片段如新合成的胰島素前體是前胰島素如新合成的胰島素前體是前胰島素原原，必須先，必須先切去信號(hào)肽切去信號(hào)肽變成胰島素原，再變成胰島素原，再切去切去c-c-肽肽，才變成有，才變成有活性的胰島素?；钚缘囊葝u素。 前胰島素原蛋前胰島素原蛋白翻譯后成熟白翻譯后成熟過程示意圖。過程示意圖。4 4） 蛋白質(zhì)的剪接（多蛋白的加工：蛋白質(zhì)的剪接（多蛋白的加工：p99p99）蛋白質(zhì)剪接是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)剪接是蛋白質(zhì)內(nèi)含肽內(nèi)含肽介導(dǎo)的介導(dǎo)的, ,一種在蛋白質(zhì)水一種在蛋白質(zhì)水平上翻譯后的加工過程平上翻譯后的加工過程,

5、,它由一系列分子內(nèi)的剪切它由一系列分子內(nèi)的剪切連接反應(yīng)組成。連接反應(yīng)組成。內(nèi)含肽（內(nèi)含肽（inteinintein）是位于宿主蛋白質(zhì)中的一段插入是位于宿主蛋白質(zhì)中的一段插入序列，前綴序列，前綴inin一取自一取自inventing, inventing, 后綴后綴teintein一取自一取自proteinprotein。與內(nèi)含肽相對(duì)應(yīng)的另一專用術(shù)語是。與內(nèi)含肽相對(duì)應(yīng)的另一專用術(shù)語是外顯肽外顯肽（extein)extein)。2.2.氨基酸的修飾氨基酸的修飾泛素化泛素化磷酸化（如核糖體蛋白質(zhì)）磷酸化（如核糖體蛋白質(zhì)）糖基化（如各種糖蛋白）糖基化（如各種糖蛋白）甲基化（如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì)）甲基化

6、（如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì)）乙?；ㄈ缃M蛋白）乙?；ㄈ缃M蛋白）羥基化（如膠原蛋白）羥基化（如膠原蛋白）羧基化羧基化2 2）磷酸化）磷酸化 磷酸化是在蛋白激酶的催化作用下，將磷酸化是在蛋白激酶的催化作用下，將atpatp的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白特定位點(diǎn)上的過程，磷酸的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白特定位點(diǎn)上的過程，磷酸化的作用位點(diǎn)為蛋白上的化的作用位點(diǎn)為蛋白上的serser、thrthr、 tyrtyr。3）糖基化）糖基化 蛋白質(zhì)的特定氨基蛋白質(zhì)的特定氨基酸殘基酸殘基( (天冬氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘絲氨酸、蘇氨酸殘基基) )加入糖基復(fù)合物加入糖基復(fù)合物 (2-60 (2-60 單糖單糖) ) 通常為跨膜蛋白

7、通常為跨膜蛋白 重要的識(shí)別標(biāo)志重要的識(shí)別標(biāo)志3.3.高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成多肽鏈的折疊多肽鏈的折疊亞基聚合亞基聚合輔基連接輔基連接多肽鏈的折疊多肽鏈的折疊蛋白質(zhì)的折疊指肽鏈經(jīng)過疏水塌縮、空間盤蛋白質(zhì)的折疊指肽鏈經(jīng)過疏水塌縮、空間盤曲、側(cè)鏈疊集等行為形成蛋白質(zhì)的曲、側(cè)鏈疊集等行為形成蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象天然構(gòu)象，同時(shí)獲得，同時(shí)獲得生物活性生物活性。1 1）概念）概念體內(nèi)大部分蛋白質(zhì)的折疊需要體內(nèi)大部分蛋白質(zhì)的折疊需要分子伴侶分子伴侶和和折疊折疊酶酶（二硫鍵異構(gòu)酶和肽酰脯氨酰順反異構(gòu)酶）（二硫鍵異構(gòu)酶和肽酰脯氨酰順反異構(gòu)酶）的幫助完成。的幫助完成。分子伴侶分子伴侶（molecular chape

8、ron/chaperonine)molecular chaperon/chaperonine) 是一類能是一類能幫助幫助其他蛋白質(zhì)進(jìn)行正確其他蛋白質(zhì)進(jìn)行正確組裝組裝、折疊折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)、介導(dǎo)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解的蛋白質(zhì)、介導(dǎo)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解的蛋白質(zhì)。 熱休克蛋白熱休克蛋白 heat shock proteins (hsps),heat shock proteins (hsps),是在從細(xì)菌到哺乳動(dòng)物中廣泛存在一類熱應(yīng)急蛋是在從細(xì)菌到哺乳動(dòng)物中廣泛存在一類熱應(yīng)急蛋白質(zhì)。當(dāng)有機(jī)體暴露于高溫的時(shí)候，就會(huì)由熱激白質(zhì)。當(dāng)有機(jī)體暴露于高溫的時(shí)候，就會(huì)由熱激發(fā)合成此種蛋白，來保護(hù)有機(jī)體自身。許多

9、熱休發(fā)合成此種蛋白，來保護(hù)有機(jī)體自身。許多熱休克蛋白具有分子伴侶活性。按照蛋白的大小，熱克蛋白具有分子伴侶活性。按照蛋白的大小，熱休克蛋白共分為五類，分別為休克蛋白共分為五類，分別為hsp100hsp100，hsp90hsp90，hsp70hsp70，hsp60 hsp60 以及小分子熱休克蛋白以及小分子熱休克蛋白 small small heat shock proteins (shsps)heat shock proteins (shsps)多肽鏈的折疊：形成多肽鏈的折疊：形成三維三維空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)亞基聚合：具有亞基聚合：具有四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由的蛋白質(zhì)由兩條以上的肽鏈通過兩條以上

10、的肽鏈通過非共價(jià)聚合非共價(jià)聚合，形成，形成寡聚體。寡聚體。輔基連接：連接上糖、脂、金屬等成輔基連接：連接上糖、脂、金屬等成分，形成天然有活性的蛋白質(zhì)。分，形成天然有活性的蛋白質(zhì)。 在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的合成位點(diǎn)與在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的合成位點(diǎn)與功能位點(diǎn)常常被功能位點(diǎn)常常被一層或多層細(xì)胞膜所隔一層或多層細(xì)胞膜所隔開開，這樣就產(chǎn)生了蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。，這樣就產(chǎn)生了蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。 由于細(xì)胞各部分都有特定的蛋白質(zhì)由于細(xì)胞各部分都有特定的蛋白質(zhì)組分，因此合成的蛋白質(zhì)組分，因此合成的蛋白質(zhì)必須準(zhǔn)確無誤必須準(zhǔn)確無誤地定向運(yùn)送才能保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)地定向運(yùn)送才能保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。行。二、肽鏈合成后的定

11、向運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)可分為兩大類：蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)可分為兩大類： 翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步同步機(jī)制機(jī)制: :蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生的同時(shí)發(fā)生的信號(hào)肽假說信號(hào)肽假說 翻譯后翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制：蛋白質(zhì)從核糖體上釋放運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制：蛋白質(zhì)從核糖體上釋放后才發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)后才發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)肽假說導(dǎo)肽假說 蛋白性蛋白性質(zhì)質(zhì) 運(yùn)運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 機(jī)機(jī) 制制主主 要要 類類 型型分泌分泌翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制翻譯運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制運(yùn)輸運(yùn)輸 免疫球蛋白、卵蛋白、免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等水解酶、激素等細(xì)胞器細(xì)胞器發(fā)育發(fā)育 翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制運(yùn)翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制運(yùn)輸輸 核、葉綠體、線粒體核、葉綠體、線粒體等細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)等細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)膜

12、的形膜的形成成 兩種機(jī)制兼有兩種機(jī)制兼有質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、類囊體質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、類囊體中的蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)1 1 翻譯翻譯- -運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制（分泌蛋白）運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制（分泌蛋白） 信號(hào)肽假說信號(hào)肽假說： 蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)是由蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)是由mrnamrna編碼的。編碼的。 在起始密碼子后，有一段編碼在起始密碼子后，有一段編碼疏水性氨基酸疏水性氨基酸序序列的列的rnarna區(qū)域，稱為區(qū)域，稱為信號(hào)序列信號(hào)序列，編碼出的蛋白叫，編碼出的蛋白叫信信號(hào)肽。號(hào)肽。常常位于蛋白質(zhì)的氨基末端，可用于引導(dǎo)常常位于蛋白質(zhì)的氨基末端，可用于引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的特定部位。蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的特定部位。 信號(hào)肽在合成后便

13、與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上特定受體相互信號(hào)肽在合成后便與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上特定受體相互作用，產(chǎn)生通道，允許這段多肽在延長(zhǎng)的同時(shí)穿作用，產(chǎn)生通道，允許這段多肽在延長(zhǎng)的同時(shí)穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，即：過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，即：邊翻譯邊跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)邊翻譯邊跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)。1999年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) blobel:蛋白質(zhì)分子被運(yùn)送到細(xì)胞不同部位蛋白質(zhì)分子被運(yùn)送到細(xì)胞不同部位的的“信號(hào)信號(hào)”存在于它的一級(jí)結(jié)構(gòu)中。存在于它的一級(jí)結(jié)構(gòu)中。 應(yīng)用應(yīng)用：（1）解釋了某些由于蛋白質(zhì)定位錯(cuò)解釋了某些由于蛋白質(zhì)定位錯(cuò)誤引起的疾病的分子機(jī)理，如誤引起的疾病的分子機(jī)理，如高草酸鹽尿高草酸鹽尿癥；（癥；（2）基因工程生產(chǎn)分泌型蛋白質(zhì)藥物）基因工程生

14、產(chǎn)分泌型蛋白質(zhì)藥物。 1 1）線粒體蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)）線粒體蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn) 線粒體蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)過程有如下特征：線粒體蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)過程有如下特征： 通過線粒體膜的蛋白質(zhì)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前大多數(shù)以通過線粒體膜的蛋白質(zhì)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前大多數(shù)以前體形前體形式式存在，它由成熟蛋白質(zhì)和存在，它由成熟蛋白質(zhì)和n n端延伸出的一段端延伸出的一段20-8020-80個(gè)個(gè)氨基酸的氨基酸的導(dǎo)肽（導(dǎo)肽（leader peptideleader peptide）共同組成。共同組成。 蛋白質(zhì)通過線粒體內(nèi)膜的運(yùn)轉(zhuǎn)是一種蛋白質(zhì)通過線粒體內(nèi)膜的運(yùn)轉(zhuǎn)是一種需能過程需能過程； 蛋白質(zhì)通過線粒體膜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先由外膜上的蛋白質(zhì)通過線粒體膜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，

15、首先由外膜上的tomtom受體復(fù)合蛋白識(shí)別，再與受體復(fù)合蛋白識(shí)別，再與hsp70hsp70或或msfmsf等分子伴侶相結(jié)等分子伴侶相結(jié)合，通過合，通過tomtom和和timtim組成的膜通道進(jìn)入線粒體內(nèi)腔。組成的膜通道進(jìn)入線粒體內(nèi)腔。2 2 翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制（細(xì)胞器蛋白）翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制（細(xì)胞器蛋白） 蛋白質(zhì)合成的調(diào)控蛋白質(zhì)合成的調(diào)控自學(xué)自學(xué)思考題思考題1.名詞解釋：信號(hào)肽名詞解釋：信號(hào)肽2. 試述蛋白質(zhì)合成后加工的主要方式。試述蛋白質(zhì)合成后加工的主要方式。導(dǎo)肽的特點(diǎn)：導(dǎo)肽的特點(diǎn)：1，帶，帶正電的堿性氨基酸正電的堿性氨基酸含量較為豐富，含量較為豐富，分散于不帶電荷的氨基酸序列間（起重分散于不帶電荷

16、的氨基酸序列間（起重要作用）要作用）2，缺少帶負(fù)電的酸性氨基酸，缺少帶負(fù)電的酸性氨基酸3，絲氨基酸含量較高，絲氨基酸含量較高4，有形成，有形成螺旋結(jié)構(gòu)的能力螺旋結(jié)構(gòu)的能力srp = signal recognition particle1999年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) blobel:蛋白質(zhì)分子被運(yùn)送到細(xì)胞不同部位的蛋白質(zhì)分子被運(yùn)送到細(xì)胞不同部位的“信信號(hào)號(hào)”存在于它的一級(jí)結(jié)構(gòu)中。存在于它的一級(jí)結(jié)構(gòu)中。 假設(shè)的依據(jù)：假設(shè)的依據(jù)：(1)被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的初生肽被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的初生肽(即其前身即其前身物物)比成熟肽大；比成熟肽大；(2)被轉(zhuǎn)運(yùn)的分泌性蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)被轉(zhuǎn)運(yùn)的分泌性蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程與其生物合成的過程是平行進(jìn)行的。質(zhì)網(wǎng)的過程與其生物合成的過程是平行進(jìn)行的。 應(yīng)用應(yīng)用：（1）解釋了某些由于蛋白質(zhì)定位