蛋白質(zhì)的翻譯-轉(zhuǎn)運(yùn)降解課件

第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制幾類主要蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制蛋白質(zhì)性質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制主要類別分泌蛋白蛋白質(zhì)在結(jié)合核糖體上合成，以翻譯－運(yùn)轉(zhuǎn)同步機(jī)制運(yùn)輸免疫球蛋白、激素、水解酶細(xì)胞器發(fā)育蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成，以翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制運(yùn)輸核、葉綠體、線粒體等細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)膜的形成以上兩種機(jī)制兼有質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、類囊體中的蛋白質(zhì)1、翻譯－轉(zhuǎn)運(yùn)同步機(jī)制：分泌蛋白

信號肽假說簡圖

分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用2、翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制：線粒體與葉綠體蛋白

蛋白質(zhì)向線粒體的定位機(jī)制

蛋白質(zhì)向葉綠體的定位機(jī)制3、核定位蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制蛋白質(zhì)N端信號肽的特點(diǎn)1.完整的信號肽是保證蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件；2.僅有信號肽不足以保證蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)生；3.信號序列的切除并不是運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的；4.并非所有的運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)都有可降解的信號肽。能啟動蛋白質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的任何一段多肽——信號肽分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡線粒體外膜線粒體內(nèi)膜帶有導(dǎo)肽的線粒體蛋白質(zhì)前體跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程示意圖內(nèi)外膜接觸位點(diǎn)的蛋白質(zhì)通道線粒體hsp70Tom受體復(fù)合物hsp70導(dǎo)肽蛋白酶切除導(dǎo)肽TomTim折疊ATPADT+Pi線粒體內(nèi)外膜的接觸點(diǎn)線粒體的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置

TOM和TIM復(fù)合體葉綠體的蛋白質(zhì)定向轉(zhuǎn)運(yùn)核定位蛋白跨細(xì)胞核膜

轉(zhuǎn)運(yùn)過程示意圖定位于不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)菌蛋白質(zhì)信號肽序列第六節(jié)蛋白質(zhì)的更替1、維持細(xì)胞內(nèi)氨基酸代謝庫的動態(tài)平衡2、參與細(xì)胞程序性死亡和儲藏蛋白質(zhì)的動員；3、按化學(xué)計(jì)量累計(jì)寡聚蛋白的亞基或脫輔基蛋白/輔助因子比率；4、蛋白質(zhì)前體分子的水解裂解加工；5、清除反常蛋白以免積累到對細(xì)胞有害的水平；6、控制細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵蛋白的濃度；7、參與細(xì)胞防御機(jī)制。1.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的生物學(xué)意義2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)授予兩位以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿弗拉姆·赫爾什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解，也就是說他們發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)死亡的重要機(jī)理。

歐文.羅斯

國籍：美國

出生：1926年

學(xué)位：芝加哥大學(xué)博士

現(xiàn)任職地點(diǎn)：加州大學(xué)阿龍·切哈諾沃

國籍：以色列

出生：1947年

學(xué)位：以色列工學(xué)院醫(yī)學(xué)博士

現(xiàn)任職地點(diǎn)：以色列工學(xué)院阿弗拉姆·赫爾什科

國籍：以色列

出生：1937年

學(xué)位：希伯來大學(xué)醫(yī)學(xué)博士

現(xiàn)任職地點(diǎn)：以色列工學(xué)院

在正常代謝條件下,細(xì)胞內(nèi)合成和降解蛋白質(zhì)必須有精確的時(shí)空調(diào)節(jié)和選擇,如果蛋白質(zhì)降解速率和位點(diǎn)出現(xiàn)異常，就會出現(xiàn)病態(tài)。目前已發(fā)現(xiàn)多種蛋白質(zhì)降解途徑:

1.溶酶體途徑，主要降解入胞蛋白（如受體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)胞飲），應(yīng)急狀態(tài)下降解細(xì)胞內(nèi)蛋白，尤其是結(jié)構(gòu)蛋白；

2.細(xì)胞膜表面水解酶系統(tǒng)；

3.Caspase蛋白酶家族；

4.高度保守的泛素-蛋白水解酶復(fù)合體通路（ubiquitin-proteasomepathway,UPP）；

5.特殊細(xì)胞器的水解系統(tǒng)，如線粒體內(nèi)La蛋白酶、高爾基體內(nèi)Keｘ2水解酶、葉綠體內(nèi)ClpAP等.在大腸桿菌中，許多蛋白質(zhì)的降解是通過一個(gè)依賴于ATP的蛋白酶（稱為Lon）來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)細(xì)胞中存在有錯(cuò)誤或半衰期很短的蛋白質(zhì)時(shí)，該蛋白酶就被激活。每切除一個(gè)肽鍵要消耗兩分子ATP。在真核生物中，蛋白質(zhì)的降解需要泛素(Ubiquitin)，一個(gè)有76個(gè)氨基酸殘基組成極為保守的蛋白參與。與泛素相連的蛋白將被送到一個(gè)依賴于ATP的蛋白酶體(Proteasome)。

2.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的特點(diǎn)3.蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑

蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑是通過對不需要的蛋白質(zhì)貼上標(biāo)簽(泛蛋白化作用)來調(diào)節(jié)特定蛋白質(zhì)的存在，這種分子標(biāo)簽是由一種名為泛素的多肽組成。蛋白質(zhì)被貼上標(biāo)簽的過程被稱為“死亡之吻”，因?yàn)橘N上標(biāo)簽的蛋白質(zhì)很快被送往細(xì)胞中名為蛋白質(zhì)酶體的“垃圾桶”中，并在那里被切碎、分解。

泛蛋白化作用是一個(gè)活躍的可逆過程，泛蛋白化和去泛蛋白化相互平衡，對細(xì)胞進(jìn)行著調(diào)控作用，包括蛋白質(zhì)的降解、細(xì)胞周期控制、脅迫反應(yīng)、DNA修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)錄、免疫反應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、翻譯調(diào)控和胞吞作用。蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑示意圖E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解（ubiquitin）去泛肽化酶與泛肽活化有關(guān)的酶E1-SHATPATPAMPE2-SHE2-SHE3E1-SE2-SAminoacid26SProteasomeTargetProteinUbiquitinC-AminoHydrolaseC-AminoHydrolaseE1-SHE1-SH-AMP-PPi泛肽活化酶(E1)：催化Ub的C-末端與酶分子中巰基結(jié)合泛肽載體蛋白(E2)：作泛肽的中間載體泛肽-蛋白連接酶(E3)：直接或間接地與特定的靶蛋白結(jié)合，直接或間接地將泛肽從硫酯中間物轉(zhuǎn)移到蛋白或多泛肽鏈上泛肽化酶(ubiquitinationenzyme）

—蛋白酶體（proteasome）結(jié)構(gòu)示意圖148?20SProteasome19SRegulatirySubunit26Sproteasome113?

Ubq-ConjugateUnfoldingCleavage去泛肽化酶(deubiquitinationenzyme，DUBs）

在泛肽途徑中靶蛋白被26S蛋白酶體降解時(shí)，泛肽只是降解信號，并未被降解，而是經(jīng)去泛肽化酶(DUBs)再生之后重新利用。去泛肽化酶是半胱氨酸蛋白酶，具有裂解酯鍵、硫酯鍵以及泛肽C-端與Lys側(cè)鏈-NH2形成的異肽鍵的活力，亦被稱為異肽酶。已在不同物種的許多組織中鑒定出多種DUBs，DUBs由兩個(gè)基因家族編碼，一是泛肽C-端水解酶（Ubcarboxyl-terminalhydrolases,UCH）基因家族，另一個(gè)是泛肽專一的加工蛋白酶（Ubspecificprocessingproteases,UBP）基因家族。去泛肽化酶的主要功能

(1)裂解多泛肽內(nèi)與靶蛋白之間的異肽鏈，保持細(xì)胞內(nèi)游離泛肽的濃度，以便對其進(jìn)行再利用；

(2)具有編輯功能，使錯(cuò)誤泛肽化的蛋白質(zhì)去泛肽化，以免被26S蛋白酶體降解，

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