分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成

分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的生物合成第1頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)的生物合成：

將核酸中的核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)分子中20種氨基酸的排列順序。

1.合成過程

2.蛋白質(zhì)分子的折疊與加工

3.蛋白質(zhì)分子的轉(zhuǎn)運(yùn)與定位

4.蛋白質(zhì)分子合成的調(diào)控第3頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月一、蛋白質(zhì)的合成過程

(內(nèi)容為教材p76~95)第4頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA運(yùn)送氨基酸到對應(yīng)的mRNA密碼子上rRNA和蛋白質(zhì)提供了一個將特定的氨基酸聚合成肽鏈的裝置mRNA代表蛋白質(zhì)的核苷酸序列第6頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月1．mRNA含有從DNA轉(zhuǎn)錄來的遺傳信息，是蛋白質(zhì)合成的模板mRNA的結(jié)構(gòu)組成一般包括：

-5’非翻譯區(qū)(5’-untranslatedregion,5’-UTR)-開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)-3’非翻譯區(qū)(3’-untranslatedregion,3’-UTR)第7頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌mRNA為多順反子5’-UTR3’-UTRORF5’-UTR在起始密碼子前面ORFORF3’-UTR在終止密碼子后面真核生物mRNA為單順反子mRNA組成結(jié)構(gòu)示意第8頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)5’-UTR

——位于mRNA5’端起始密碼子之前的非翻譯區(qū)，即不表達(dá)蛋白質(zhì)的核酸序列區(qū)；5’-UTR有翻譯起始信號

原核mRNA5’-UTR有嘌呤豐富的序列參與翻譯起始。

真核mRNA5’-UTR的長度差別很大。5’-UTR區(qū)與特異蛋白因子結(jié)合調(diào)控翻譯起始第9頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月SDSequence原核生物mRNA的起始密碼子AUG上游4-13個核苷酸以外有一段含嘌呤核苷酸較多的保守序列，它是mRNA和核糖體識別、結(jié)合的位點(diǎn)。SD序列與核糖體小亞基16SrRNA上一段富含嘧啶核苷酸的保守序列互補(bǔ)，核糖體借此判定mRNA的翻譯起始位點(diǎn)。KozakSequence真核生物起始密碼子常處于-CCACCAUGG-序列之中，這段保守序列的存在能增加翻譯起始的效率，這段序列稱為Kozak序列。第10頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月SDSequence第11頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)3’-UTRmRNA的3’非翻譯區(qū)指位于終止密碼子之后的非編碼序列，它們在翻譯過程中同樣有著調(diào)控作用。第12頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)開放閱讀框架閱讀框架(readingframe):mRNA中含有翻譯密碼的全部堿基序列

開放閱讀框架(openreadingframe，ORF):由編碼氨基酸的三聯(lián)體密碼子組成的連續(xù)DNA序列，能翻譯成蛋白質(zhì)，從AUG開始到終止密碼子結(jié)束。DNA序列通常包含一個ORF第13頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)：1954年前蘇聯(lián)-美國物理學(xué)家伽莫夫G.Gamow用數(shù)學(xué)的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。——Nature文章1961年克里克第一個用T4噬菌體實驗證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸?！黾踊驕p少1個和2個堿基均會引起突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)遺傳密碼從一個固定的起點(diǎn)開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。1961年尼倫伯格M.W.Nirenberg和馬太H.Matthaei利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個遺傳密碼。——與羅伯特·W·霍利及哈爾·葛賓·科拉納共同獲得1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。1969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。第14頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月這種體系是用大腸桿菌制備的。方法是在氧化鋁緩沖溶液中研磨大腸桿菌菌體，然后離心除去細(xì)胞壁和細(xì)胞膜碎片，留下來的液體部分即是無細(xì)胞體系。在這一體系中，保留了大腸桿菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖體、各種酶以及Mg2+等金屬離子。再經(jīng)過一段時間保溫后，原有的DNA、RNA都降解掉，蛋白質(zhì)的合成也就停止了。在這種情況下，如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各種氨基酸并補(bǔ)充能量（如ATP），經(jīng)過保溫后即有新的蛋白質(zhì)合成。新合成蛋白質(zhì)的氨基酸組成（種類和順序）應(yīng)當(dāng)對應(yīng)于所加外源mRNA中核苷酸排列順序，也就是說對應(yīng)于mRNA的密碼。尼倫伯格在試驗中加入的氨基酸一共20種，但輪流地將一種氨基酸用14C同位素標(biāo)記。合成反應(yīng)后，用三氯乙酸將蛋白質(zhì)沉淀，并轉(zhuǎn)移至濾紙片上，測定紙片上放射性的有無或強(qiáng)度，即可知是哪一種氨基酸摻入蛋白質(zhì)，它和加入的外源mRNA模板有怎樣的關(guān)系。第15頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月密碼子codon64個密碼子中，61個編碼氨基酸，3個導(dǎo)致翻譯終止3個終止密碼子，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的歷史和發(fā)現(xiàn)者的姓名，又被命名為：UAA：赭石密碼子UAG：琥珀密碼子UGA：乳白石密碼子第16頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月密碼子的性質(zhì)：（1）連續(xù)性（2）簡并性和擺動性多種密碼子編碼同一個氨基酸，區(qū)別僅在于密碼子的第三位堿基不同（3）通用性：線粒體密碼遺傳密碼具有通用性，僅在極個別物種中存在變化，這種特例往往與起始和終止有關(guān)細(xì)胞器，如線粒體和葉綠體中有自己的基因組，合成蛋白質(zhì)是使用得密碼子也與通用密碼子有差別（4）偏愛性多數(shù)氨基酸有一個以上的密碼子，但這些密碼子使用頻率各不相同，稱為遺傳密碼的偏愛性第17頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月簡并性第18頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月在支原體、纖毛蟲等個別原核生物中存在的密碼子改變第19頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌少用的密碼子密碼子編碼的氨基酸 AGA,AGG,CGA,CGG 精氨酸（Arg) TGT,TGC 半胱氨酸(Cys)GAG,GGG 甘氨酸(Gly) ATA 異亮氨酸(Ile) CTA,CTC 亮氨酸(Leu) CCC,CCT,CCA脯氨酸(Pro) TCA,AGT,TCG,TCC 絲氨酸(Ser) ACA 蘇氨酸(Thr) 第20頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

通過在不同的起始位點(diǎn)起始表達(dá)或在不同的終止位點(diǎn)終止表達(dá)，一條基因可以翻譯出不同的蛋白質(zhì)*原核生物的多順反子序列

通過使用不同的讀框，兩條基因可共享一段DNA序列*噬菌體的重疊基因第21頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月2．rRNA——蛋白質(zhì)合成場所提供了mRNA與氨基酰-tRNA相互作用的空間，快速高效每個核糖體由大小兩個亞基組成。大小亞基均由多種蛋白質(zhì)及多種rRNA組成。原核生物核糖體中相對分子質(zhì)量較大的rRNA，是維系核糖體結(jié)構(gòu)的骨架;大亞基上的rRNA具有肽基轉(zhuǎn)移酶活性；小亞基16SrRNA上有與S-D序列互補(bǔ)的序列；大亞基5SrRNA上有保守序列與tRNA中TψC環(huán)上序列互補(bǔ)。核糖體上有三個tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位點(diǎn)、P位點(diǎn)、E位點(diǎn)。第22頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成第23頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體的大小足以結(jié)合mRNA和tRNA第24頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體上的功能位點(diǎn)細(xì)菌核糖體的3個tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位：氨基酰tRNAP位：肽酰tRNAE位：空tRNA脫出位點(diǎn)第25頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體蛋白（RP）：Rpl大亞基核糖體蛋白，rps小亞基核糖體蛋白參與蛋白質(zhì)合成：rRNA折疊，調(diào)整核糖體構(gòu)象等核糖體外功能：參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄翻譯，調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡、分化等RP表達(dá)異常會引發(fā)貧血、腫瘤等嚴(yán)重疾病核糖體核酸（rRNA）：構(gòu)成翻譯進(jìn)行的空間構(gòu)象，定位并結(jié)合mRNA（p81圖4-1）肽基轉(zhuǎn)移酶，催化肽鍵形成第26頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月3．tRNA——氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)工具三級結(jié)構(gòu)氨基酸反密碼子每個氨基酸都至少有一個tRNA，由特定的氨基酰-tRNA合成酶催化tRNA與氨基酸的結(jié)合攜帶特定氨基酸的tRNA通過反密碼子特異性地與mRNA密碼子配對第27頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA與氨基酸特異性結(jié)合：氨基酸結(jié)合位點(diǎn)反密碼子副密碼子：tRNA上一些特定區(qū)域，可幫助特異性識別氨基酸氨基酰-tRNA合成酶：識別tRNA和氨基酸，有校正功能第28頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月Aa-tRNAaa第29頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月*一個特殊的tRNA

——原核生物起始Met轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸甲?；?真核生物有單獨(dú)攜帶起始Met的tRNA，寫作tRNAiMet，區(qū)別于tRNAeMet；二者分別被起始和延長過程中的酶和蛋白因子所識別。第30頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月4．蛋白質(zhì)合成過程蛋白質(zhì)的合成還需要其他許多物質(zhì)的參與，包括：

蛋白質(zhì)因子——IF，EF，RFATP，GTP

無機(jī)離子

20種氨基酸等第31頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月翻譯過程從開放閱讀框架的5‘-AUG開始向3’方向閱讀，按照mRNA上三聯(lián)體密碼子的順序指導(dǎo)蛋白質(zhì)從N端向C端合成，直至終止密碼的出現(xiàn)。整個合成過程分為5個階段：氨基酸的活化——氨基酰tRNA的形成肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈合成的終止及釋放翻譯后蛋白質(zhì)的折疊及加工第32頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月*氨基酸的活化AA+tRNA→氨酰-tRNA細(xì)胞中一般只有二十種氨酰-tRNA合成酶，不同tRNA與同一氨基酸的結(jié)合均由同一個酶催化。合成酶有很強(qiáng)的校對功能。黃色堿基為識別必需位點(diǎn)第33頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物肽鏈合成的起始第34頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月AA2原核生物多肽合成延伸過程示意圖第35頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物多肽合成終止第36頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

真核生物mRNA與小亞基的結(jié)合第37頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物翻譯的起始第38頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的釋放因子比原核生物的少，只有兩種，eRF-1和eRF-3，前者可以識別三種終止密碼，后者作用類似RF-3，促進(jìn)eRF-1與核糖體的結(jié)合，激發(fā)終止反應(yīng)。第40頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月5、蛋白質(zhì)合成與藥物阻斷蛋白質(zhì)合成的藥物抗生素抗生素作用點(diǎn)作用原理四環(huán)素原核核糖體小亞基抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合鏈霉素原核核糖體小亞基改變構(gòu)象引起讀碼錯誤氯霉素原核核糖體大亞基抑制肽基轉(zhuǎn)移酶紅霉素原核核糖體大亞基抑制轉(zhuǎn)位酶放線菌酮真核核糖體大亞基抑制肽基轉(zhuǎn)移酶嘌呤霉素真核、原核核糖體引起未成熟肽鏈脫落第41頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾素：真核細(xì)胞感染病毒后分泌的一類具有抗病 毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒繁殖分為α-（白細(xì)胞）型、β-（成纖維細(xì)胞）型和γ-（淋巴細(xì)胞）型作用機(jī)制：激活蛋白激酶活化核酸內(nèi)切酶使mRNA降解毒素：細(xì)菌毒素、植物毒素第42頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月二、蛋白質(zhì)合成后的折疊與加工合成后的折疊：形成特定的空間結(jié)構(gòu)翻譯后的加工：使具有正確的生理學(xué)活性第43頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月1、合成后折疊多肽鏈在其被折疊成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)后就會變成功能性的蛋白質(zhì)，不正確折疊的蛋白質(zhì)會對細(xì)胞產(chǎn)生破壞性的影響，甚至對機(jī)體也會帶來大的不利作用，比較典型的例子就是阿爾茲海默癥或者帕金森病等神經(jīng)變性病。為了預(yù)防折疊的失誤，細(xì)胞擁有一套完整的折疊助手“工廠”，這種折疊助手就是分子伴侶（molecularchaperones）。某些分子伴侶可以在蛋白合成期間幫助折疊蛋白質(zhì)第44頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月分子伴侶(chaperone)胞內(nèi)保守蛋白，能與其它構(gòu)象不穩(wěn)定（松弛構(gòu)象）的蛋白質(zhì)結(jié)合并使之穩(wěn)定，通過與多肽結(jié)合來幫助被結(jié)合多肽在體內(nèi)的折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)或降解，完成任務(wù)后又從多肽上釋放下來。分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)折疊和組裝的重要調(diào)節(jié)者。一方面幫助新生的未折疊的蛋白質(zhì)折疊獲得正確的構(gòu)象，另一方面識別變性的蛋白質(zhì)，幫助其復(fù)性或介導(dǎo)其降解。在蛋白質(zhì)構(gòu)象形成和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，分子伴侶都起作用。核糖體結(jié)合性分子伴侶和非核糖體結(jié)合性分子伴侶第45頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月熱休克蛋白家族主要成員根據(jù)亞基分子量大小和氨基酸序列同源性的不同分類第46頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月主要幾種熱休克蛋白的功能第47頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種主要類型的非核糖體結(jié)合性分子伴侶——Hsp70和Hsp60Hsp70能結(jié)合尚未離開核糖體的新生肽鏈或正在穿膜的肽鏈，防止這些肽鏈因疏水區(qū)外露而發(fā)生凝集，從而有利于肽鏈的正確折疊。Hsp60(GroEL)分子具有桶狀結(jié)構(gòu),能協(xié)助尚未完成折疊或已經(jīng)發(fā)生錯誤折疊的多肽鏈成為正確折疊的活性分子。第48頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月HSP70是進(jìn)化上最保守的蛋白質(zhì)之一，結(jié)構(gòu)主要由一個N端ATPase功能域和一個C端區(qū)域組成HSP70能夠以依賴于ATP的方式結(jié)合和釋放非天然構(gòu)象多肽的疏水片段，并能通過遮蔽這些片段而穩(wěn)定蛋白質(zhì)的松弛構(gòu)象和阻止聚集．作為分子伴侶參與所有細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的從頭合成和定位、蛋白質(zhì)的成熟和錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解及調(diào)節(jié)過程，因而能夠嚴(yán)重地影響生長在正常條件和應(yīng)激條件下生存的細(xì)胞功能和代謝過程第49頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月熱休克蛋白60（HSP60）也是一類進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)家族。生理狀態(tài)時協(xié)助多肽或蛋白質(zhì)的正確轉(zhuǎn)位、折疊和裝配,，起“分子伴侶”的作用；在應(yīng)激狀態(tài)下，HSP60過表達(dá)或異位表達(dá),作為一種自身抗原被免疫系統(tǒng)識別，誘發(fā)機(jī)體的保護(hù)性免疫應(yīng)答，也可作為一種信號分子，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。HSP60在自身免疫性疾病、傳染病、動脈粥樣硬化及慢性感染的發(fā)病中均發(fā)揮重要的作用。第51頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月GroE系統(tǒng)是大腸桿菌的HSP60，由GroEL（Hsp60）及其它的輔助分子伴侶GroEs（Hsp10）組成。GroEL蛋白為兩層雙環(huán)的中空圓柱結(jié)構(gòu)，每個環(huán)由7個亞基組成，每個亞基由3個結(jié)構(gòu)域組成：頂端結(jié)構(gòu)域是底物和其輔助分子伴侶GroES的結(jié)合位點(diǎn)；赤道結(jié)構(gòu)域有微弱的ATP酶活性；鉸鏈結(jié)構(gòu)域是和別的結(jié)構(gòu)域相連的地方，并在頂端結(jié)構(gòu)域和赤道結(jié)構(gòu)域間傳遞構(gòu)象變化。在GroEL蛋白的中央空腔中可結(jié)合多種非天然的多肽，一般來說，GroEL介導(dǎo)的蛋白質(zhì)折疊需要GroES的協(xié)助。GroES是連在GroEL的末端。GroEL單獨(dú)也可以幫助某些底物折疊。第52頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月在新生蛋白質(zhì)的正確折疊和組裝以及變性蛋白質(zhì)的恢復(fù)過程中起重要作用在蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移或蛋白質(zhì)插入E.coli細(xì)胞質(zhì)膜過程中起重要作用GroEL的功能第53頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月GroEL復(fù)合體結(jié)構(gòu)第54頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月E.ColiGroEL幫助蛋白質(zhì)折疊原理示意圖第55頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月與蛋白質(zhì)折疊有關(guān)的其他折疊酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）

PDI定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔內(nèi)，含量豐富，催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)巰基與二硫鍵之間的交換反應(yīng)，從而催化蛋白質(zhì)二硫鍵的形成、還原（斷裂）或重排（異構(gòu)化）。

肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶（PPI）

PPI廣泛分布于各種生物體及各種組織中，多數(shù)定位于胞漿，在細(xì)胞中催化肽基脯氨酰的順式與反式旋轉(zhuǎn)體的相互轉(zhuǎn)變。

第56頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月2、蛋白質(zhì)合成后的加工（P97）一級結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈N端Met或fMet的切除特定氨基酸的共價修飾二硫鍵的形成多蛋白的加工前體蛋白的加工空間結(jié)構(gòu)的修飾：亞基聚合、輔基連接第57頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月二硫鍵的形成和正確配對谷胱甘肽參與蛋白質(zhì)二硫鍵的生成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中存在二硫鍵異構(gòu)酶（PDI），能催化二硫鍵的正確配對。第58頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白質(zhì)前體的加工

切除N端的蛋氨酸或甲酰蛋氨酸殘基。切除非功能所需肽段同一蛋白質(zhì)前體，經(jīng)過不同的剪切或剪接方式，產(chǎn)生不同的活性蛋白質(zhì)。第59頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月胰島素原的加工胰島素原經(jīng)加工，切除不必要的肽段，形成胰島素translation第60頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月剪切——鴉片促黑皮質(zhì)原(POMC)的加工translationNC信號肽PMOCKRKR103肽

(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin第61頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月剪接蛋白質(zhì)前體可以通過多肽的剪輯，剪除某些氨基酸序列片斷，然后再以一定的順序結(jié)合起來，最終形成成熟的、有活性的蛋白質(zhì)的現(xiàn)象。“內(nèi)蛋白子”（某些蛋白質(zhì)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的部分間隔順序，可自我催化蛋白質(zhì)前體的剪接，切下的部分稱為游離內(nèi)蛋白子，其意義類似于hnRNA中的內(nèi)含子）的發(fā)現(xiàn)提示，僅根據(jù)DNA序列來推算蛋白質(zhì)序列，還存在一定風(fēng)險。第62頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

輔基連接——蛋白質(zhì)的糖基化(1)許多分泌蛋白質(zhì)和膜蛋白含有1至多個寡糖鏈。胞質(zhì)溶漿內(nèi)蛋白不含寡糖鏈。(2)糖蛋白表面的糖鏈有兩種類型：N連接寡糖鏈和O連接寡糖鏈。N連接寡糖通過N-乙酰葡萄糖胺連接于天冬酰胺殘基側(cè)鏈的酰胺基上；O連接寡糖通過N-乙酰半乳糖胺與蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸的羥基連接。(3)糖基化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中完成的。N連接寡糖和O連接寡糖的生物合成途徑不同。第63頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月糖基化蛋白的N-連接和O-連接方式第64頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月三、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)/定位第65頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在兩個場所：

絕大部分由細(xì)胞質(zhì)中的核糖體合成；極少部分由細(xì)胞器(葉綠體和線粒體)中的核糖體合成(保留在細(xì)胞器內(nèi))合成后的蛋白質(zhì)有三個去向：留在細(xì)胞質(zhì)中，運(yùn)到特定的細(xì)胞器內(nèi)；分泌到細(xì)胞外第66頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)釋放于細(xì)胞質(zhì)，一部分就留在細(xì)胞質(zhì)中，另一部分需要轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核、線粒體、葉綠體等。膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)主要是膜蛋白、分泌蛋白以及存在于溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體腔內(nèi)的酶等。第67頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月這就意味著合成后的蛋白質(zhì)必須經(jīng)過運(yùn)輸才能夠得到準(zhǔn)確的定位：蛋白質(zhì)通過膜上的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)第68頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月分泌蛋白游離核糖體膜結(jié)合核糖體翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)翻譯時轉(zhuǎn)運(yùn)

蛋白質(zhì)完全翻譯完成后從核糖體上脫落，擴(kuò)散至合適的定位點(diǎn)

蛋白質(zhì)便進(jìn)行翻譯合成邊與運(yùn)輸元件結(jié)合蛋白質(zhì)由特殊途徑定位細(xì)胞質(zhì)蛋白線粒體信號核信號高爾基體滯留信號內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號第69頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月無論是蛋白質(zhì)邊翻譯邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，還是蛋白質(zhì)翻譯后再擴(kuò)散至特定的細(xì)胞部位，蛋白質(zhì)都要利用N端的一段特殊序列引導(dǎo)進(jìn)膜，這段引導(dǎo)序列在成熟蛋白質(zhì)中已被切除兩個與蛋白質(zhì)運(yùn)送有關(guān)的理論：

信號肽假設(shè)——翻譯時轉(zhuǎn)運(yùn)導(dǎo)肽假設(shè)——翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)第70頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月1．信號肽假說——針對分泌蛋白當(dāng)編碼分泌蛋白的mRNA與胞漿中游離核糖體結(jié)合后，蛋白質(zhì)的合成立即開始。首先合成的是蛋白質(zhì)N-端的信號肽序列。胞漿中信號識別顆粒(SRP)識別、結(jié)合信號肽，并進(jìn)入核糖體A位點(diǎn)，使肽鏈延伸反應(yīng)暫時停止。核糖體-mRNA-信號肽-SRP復(fù)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面的SRP受體結(jié)合。第71頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月SRP釋放核糖體A位點(diǎn)，多肽鏈的合成立即恢復(fù)。SRP從其受體上釋放下來，完成SRP循環(huán)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面的核糖體受體蛋白和蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)因子協(xié)同作用下，信號肽及新生肽鏈穿過跨膜通道。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)側(cè)面的信號肽酶切除并進(jìn)一步水解信號肽。第72頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

信號肽(SignalPeptide)

位于分泌性蛋白質(zhì)N端的長約16-30個氨基酸殘基的序列。信號肽的N端是帶正電荷的氨基酸殘基（堿性氨基酸）構(gòu)成，隨后是6-12個疏水性氨基酸連續(xù)排列的疏水肽段。疏水肽段能形成一段α螺旋，在信號肽序列之后的一段氨基酸殘基也能形成一段α螺旋，兩段α螺旋會形成一個易嵌入細(xì)胞膜的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。第73頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

信號肽結(jié)構(gòu)模式第74頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

信號識別顆粒

(SignalRecognitionParticle,SRP)：

由一個7SRNA(305個堿基)和6個蛋白質(zhì)分子組成的狹長核糖核蛋白復(fù)合物，SRP能識別并結(jié)合信號肽，形成SRP-新生肽-核糖體復(fù)合物，借助內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體，將SRP-新生肽-核糖體復(fù)合物帶到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的外表面。SRP與新生肽-核糖體結(jié)合后能抑制肽鏈的延伸，SRP與SRP受體的結(jié)合恢復(fù)了肽鏈的延伸作用。第75頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月SRP的各種功能都與其特殊的蛋白質(zhì)有關(guān)，7SRNA為SRP提供結(jié)構(gòu)框架，保證蛋白質(zhì)的組裝結(jié)合信號識別受體結(jié)合肽鏈延伸終止第76頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月SRP受體：膜上的二聚體蛋白，可能識別SRP中的7SRNA，又稱?？康鞍椎?7頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

信號肽和信號識別顆粒第78頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月信號序列啟動入膜過程內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號肽部分被信號肽酶切除第79頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月信號肽酶(signalpeptidase)

由5個蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，能將蛋白質(zhì)的信號肽切割下來。信號肽酶定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的腔面，說明信號肽在被切除前必須穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面存在核糖體受體蛋白，該蛋白與蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)因子相連，形成跨膜通道第80頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白質(zhì)穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜信號肽酶第81頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月第82頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月共翻譯：蛋白質(zhì)的跨膜過程是在翻譯過程中完成的，即邊翻譯邊跨膜，故稱為共翻譯*SRP循環(huán)：從SRP受體上釋放下來的SRP可以循環(huán)使用，與下一個信號肽結(jié)合，重復(fù)跨膜過程。第83頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月2、導(dǎo)肽假說由導(dǎo)肽牽引的蛋白質(zhì)是屬于合成后再分選和運(yùn)輸?shù)?，不同于信號肽引?dǎo)的邊翻譯邊運(yùn)輸(共翻譯)過程。導(dǎo)肽，又稱轉(zhuǎn)運(yùn)肽(transitpeptide)或?qū)蛐蛄?targetingsequence)，它是游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)的N-端信號。

第84頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)肽長度大約20～80個氨基酸，通常帶正電荷的堿性氨基酸(特別是精氨酸和賴氨酸)含量較為豐富,這些氨基酸對于蛋白質(zhì)的定位具有重要作用。不同的導(dǎo)肽之間沒有同源性，說明導(dǎo)肽的序列與識別的特異性有關(guān)，而與二級或高級結(jié)構(gòu)無太大關(guān)系。第85頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月不同部位的線粒體蛋白質(zhì)前體具有不同類型的導(dǎo)肽序列。導(dǎo)肽序列中的每一肽段含有各自的導(dǎo)向信息。如導(dǎo)向基質(zhì)的肽段、基質(zhì)蛋白酶切割位點(diǎn)、導(dǎo)向膜間空間肽段、停止轉(zhuǎn)運(yùn)和外膜定位肽段等?？缒み\(yùn)輸前，蛋白質(zhì)由分子伴侶結(jié)合，保持其未折疊狀態(tài)，或防止其錯誤折疊。第86頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種線粒體蛋白質(zhì)導(dǎo)肽的特征第87頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)肽牽引蛋白質(zhì)跨越線粒體膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程第88頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月跨膜時不折疊，保持柔性構(gòu)象未折疊蛋白質(zhì)結(jié)合分子伴侶3、分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?9頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?0頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月4、蛋白質(zhì)的正向運(yùn)輸和逆向運(yùn)輸正向運(yùn)輸：從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體方向移動逆向運(yùn)輸：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)進(jìn)入高爾基體后，通過特殊的信號又返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第91頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月5、蛋白質(zhì)的定位分泌蛋白(secretoryprotein)輸送至細(xì)胞外細(xì)胞質(zhì)膜蛋白(plasmamembraneprotein)的定位內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白(endoplasmicreticu