基因組學(xué)第9章

蛋白質(zhì)組1)蛋白質(zhì)翻譯2)蛋白質(zhì)加工3)蛋白質(zhì)修飾4)蛋白質(zhì)折疊5)蛋白質(zhì)降解真核生物蛋白質(zhì)合成mRNA翻譯調(diào)控兩種調(diào)控水平:1)整體調(diào)控:主要集中在翻譯起始2)專一性調(diào)控:針對(duì)不同的蛋白質(zhì)合成翻譯起始

--

真

核

生

物

(1)翻譯起始

-

真

核

生

物

(2)翻譯起始—Kozak順序（3）Kozak順序:---ACCAUGC--.翻譯起始的Kozak順序不同生物翻譯起始順序比較

古細(xì)菌的翻譯類似真核生物在許多方面，古細(xì)菌翻譯更多地類似真核生物而非細(xì)菌,不同之處是，古細(xì)菌的70S核糖體、23S、16S和5SrRNA與真細(xì)菌類似。古細(xì)菌的翻譯方式十分奇特，其rRNA的堿基配對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)與真細(xì)菌顯著不同，也有別于真核生物rRNA，但古細(xì)菌與rRNA結(jié)合的蛋白質(zhì)卻類似真核生物。古細(xì)菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻譯起始與真核生物類似，涉及掃描過(guò)程。古細(xì)菌的tRNA有些獨(dú)特的個(gè)性，如三葉草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶，并在不同的位置有些核苷酸發(fā)生在真細(xì)菌與真核生物中未見(jiàn)過(guò)的修飾。古細(xì)菌由翻譯起始tRNA攜帶的甲硫氨酸并非N-甲基甲硫氨酸，但翻譯和延伸因子與真核生物類似。

專一性翻譯起始調(diào)控發(fā)夾結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)理1)發(fā)夾結(jié)構(gòu)由翻譯起始復(fù)合物eIF4A解除2)解除發(fā)夾結(jié)構(gòu)需要能量.IRES順序1)IRES:internalribosomeentrysite2)IRES的作用:核糖體可以IRES直接結(jié)合起始翻譯,無(wú)需掃描.適合無(wú)帽結(jié)構(gòu)mRNA,多順?lè)醋拥膬?nèi)部起始翻譯.3)例子:無(wú)加帽的細(xì)胞自身的mRNA和病毒的無(wú)加帽mRNA;SV40重疊基因的mRNA內(nèi)部翻譯起始.程序性移碼專一性翻譯起始調(diào)控蛋白質(zhì)的加工與修飾蛋白質(zhì)加工:1)引導(dǎo)肽或?qū)щ牡那谐?2)將多肽鏈可變剪切產(chǎn)生順序重疊功能各異蛋白質(zhì).3)切除蛋白質(zhì)內(nèi)部順序,連接兩側(cè)順序.蛋白質(zhì)修飾:將蛋白質(zhì)中的氨基酸進(jìn)行修飾,添加不同的化學(xué)基團(tuán).

進(jìn)入葉綠體或線粒體的蛋白質(zhì)引導(dǎo)肽的切除

細(xì)胞質(zhì)中合成的線粒體蛋白質(zhì)含有前序列(presequence),類似葉綠體蛋白質(zhì)的靶向?qū)щ?進(jìn)入線粒體時(shí)被切除.線粒體蛋白質(zhì)信號(hào)順序切除哺乳動(dòng)物阿黑皮質(zhì)素在不同細(xì)胞中的

切割產(chǎn)生不同的多肽激素內(nèi)切肽(Intein)1)所謂內(nèi)切肽是指翻譯產(chǎn)生的多肽序列中被切除的內(nèi)部多肽順序.2)含有內(nèi)切肽的蛋白質(zhì)必需將內(nèi)切肽切除才能成為成熟的蛋白質(zhì).3)目前已在古細(xì)菌,真細(xì)菌和真核生物中發(fā)現(xiàn)130多種具內(nèi)切肽的蛋白質(zhì).4)內(nèi)切肽的切除機(jī)制基本相同.內(nèi)切肽的切除過(guò)程內(nèi)切肽有保守的順序組成蛋白質(zhì)剪接(內(nèi)切肽切除)的分子機(jī)制蛋白質(zhì)反式剪接蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈的修飾添加的基團(tuán)

修飾的殘基(s)可逆性

Phosphoryltyr,ser,thr,hisyes

Methyllysyes

Acetyllys,N-terinusyes(lys)Hydroxylpro,lysnoCarboxylgluno

Sugarsser,thr,hydroxypro,asnno

Myristylcys,hisnoGlycoophospholipidC-terminusnoPrenylcysnoADP-ribose?yes泛素化lysno-------------------------------------------------------------------蛋白質(zhì)N-端修飾—?；?)真核生物細(xì)胞質(zhì)中80%的蛋白質(zhì)均被乙?；?2)細(xì)菌中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)起始氨基酸甲硫氨酸被甲基化,即甲硫甲酰氨酸.3)焦谷氨酸(pyroglutamate)為蛋白質(zhì)N-端的谷氨酸或谷氨酰胺形成的環(huán)酰胺(cyclicamide).4)豆蔻酰化(myristoylation)

為信號(hào)傳導(dǎo)蛋白N-端甘氨酸在翻譯時(shí)發(fā)生的脂化分子蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈的修飾

--

磷酸化蛋白質(zhì)的修飾—兩類糖基化真核生物的N-聯(lián)糖基化蛋白質(zhì)糖基化的過(guò)程(1)蛋白質(zhì)糖基化的過(guò)程(2)蛋白質(zhì)的折疊

蛋白質(zhì)的折疊的可逆性

蛋白質(zhì)折疊的過(guò)程（1）蛋白質(zhì)折疊過(guò)程（2）

分子伴侶（1）分子伴侶（2）蛋白質(zhì)折疊體的功能

葉綠體中蛋白質(zhì)的折疊蛋白質(zhì)降解1)蛋白質(zhì)降解的場(chǎng)所及裝置.2)蛋白質(zhì)降解受嚴(yán)格的程序控制.3)蛋白質(zhì)降解的標(biāo)簽或信號(hào)-泛素.4)蛋白質(zhì)選擇性降解的過(guò)程-泛素化5)蛋白質(zhì)降解是一個(gè)涉及眾多生物學(xué)功能的環(huán)節(jié).6)蛋白質(zhì)降解與基因表達(dá)調(diào)控.真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的場(chǎng)所動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體(lysosome)是蛋白質(zhì)降解場(chǎng)所.泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解

蛋白質(zhì)降解靶標(biāo)1）毀壞盒人類蛋白質(zhì)IκBα和β-catenin以及HIV病毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，細(xì)胞周期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有識(shí)別順序-Arg-Leu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白質(zhì)磷酸化的位點(diǎn)（LaneyJeffreyD.andMarkHochstrasser.，1999）。2）降解子酵母中發(fā)現(xiàn)至少有10種不同的蛋白質(zhì)降解信號(hào)氨基酸基序，它們包括：1）N端降解子（N

degron），位于蛋白質(zhì)N端的一段氨基酸順序。3）PEST序列一段位于蛋白質(zhì)內(nèi)部的富含脯氨酸（P）、谷氨酸（E）、絲氨酸（S）和蘇氨酸（T）的順序。蛋白質(zhì)降解靶標(biāo)與蛋白質(zhì)半衰期Onaverage,aprotein‘shalf-lifecorrelateswithitsN-terminalresidue.ThisiscalledtheN-endrule.蛋白質(zhì)半衰期取決于N-端殘基的現(xiàn)象稱位N-端規(guī)法則:

Met,Ser,Ala,Thr,Val,orGly:

半衰期少于20hs.

Phe,Leu,Asp,Lys,orArg:半衰期為3min或少于3min.內(nèi)部富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)andThr(T)(PEST)的蛋白質(zhì)的半衰期短于其它蛋白質(zhì).泛素介導(dǎo)的兩條蛋白質(zhì)降解路線多細(xì)胞生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解有兩條主要路線:1.膜蛋白和胞外內(nèi)吞的蛋白質(zhì)在溶酶體中降解;2.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解.蛋白質(zhì)泛素化1)需要降解的蛋白質(zhì)需要貼上一個(gè)標(biāo)簽—泛素多肽,這一過(guò)程稱為蛋白質(zhì)的泛素化.2)蛋白質(zhì)泛素化系統(tǒng)由3個(gè)組分構(gòu)成：1.一個(gè)稱為泛素激活酶E1，它可利用水解ATP釋放的能量以其胱氨酸殘基（Cys）的巰基與泛素C-端的甘氨酸殘基（Gly）形成高能硫脂鍵。2.連接在E1上的泛素然后被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)泛素結(jié)合蛋白E2上。3.同時(shí)被選中的靶蛋白與第三個(gè)組分即靶蛋白泛素連接酶E3結(jié)合。E2然后將與其連接的泛素轉(zhuǎn)移到靶蛋白上，并與靶蛋白賴氨酸殘基（Lys）ε-NH2基團(tuán)形成異肽鍵（isopeptidebond），E2被釋放。選擇哪個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行泛素化主要取決于E2和E3。泛素的結(jié)構(gòu)泛素的發(fā)現(xiàn)Ubiquitin(originally,UbiquitousImmunopoieticPolypeptide)wasfirstidentifiedin1975asan8.5kDaproteinofunknownfunctionexpresseduniversallyinlivingcells.Thebasicfunctionsofubiquitinandthecomponentsoftheubiquitinationpathwaywereelucidatedintheearly1980singroundbreakingworkperformedbyAaronCiechanover,AvramHershkoandIrwinRoseforwhichtheNobelPrizeinChemistrywasawardedin2004.

蛋白質(zhì)的多泛素化Poly-ubiquitination,theprocessinwhichachainofatleastfourubiquitinpeptidesareattachedtoalysineonasubstrateprotein,mostcommonlyresultsinthedegradationofthesubstrateproteinviatheproteasome.Apparently,atleastfourubiquitinsarerequiredonasubstrateproteininorderfortheproteasometobindandthereforedegradethesubstrate(thoughthereareexamplesofnon-ubiquitinatedproteinsbeingtargetedtotheproteasome).蛋白質(zhì)的單泛素化Mono-ubiquitination,theprocessinwhichasingleubiquitinpeptideisboundtoa