蛋白质合成后的折叠与加工

1、蛋白质合成后的蛋白质合成后的加工与运输加工与运输从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过：质生物活性，必需经过：1 1）翻译后一系列加工修饰过程才转变为天然）翻译后一系列加工修饰过程才转变为天然构象的功能蛋白。如：高级结构的形成、氨构象的功能蛋白。如：高级结构的形成、氨基酸残基的修饰、二硫键的形成等。基酸残基的修饰、二硫键的形成等。2 2）靶向运输）靶向运输许多蛋白合成后经靶向运送到其相应功能部许多蛋白合成后经靶向运送到其相应功能部位，才能发挥作用位，才能发挥作用, ,称为蛋白质的靶向运输称为蛋白质的靶向运输(targeted trans

2、port)(targeted transport)或蛋白分送或蛋白分送(protein (protein sorting)sorting)。 新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。一一. . 肽链合成后的加工肽链合成后的加工1.1.肽链的剪接肽链的剪接 2.2.氨基酸的修饰氨基酸的修饰3.3.高级结构的形成高级结构的形成主要方式：主要方式： 细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，不管是原核生物还是真核生物，解，不管是原核生物还是真核生物，n

3、 n端的甲硫氨端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。50%50%的真的真核蛋白中，成熟蛋白核蛋白中，成熟蛋白n n端残基会被端残基会被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. . 肽链合成后的加工肽链合成后的加工1. 1. 肽链的剪接肽链的剪接 2 2） 信号序列的切除信号序列的切除 需要靶项运输到各细胞器及细胞外的蛋白需要靶项运输到各细胞器及细胞外的蛋白质质n-n-端一般有一段信号序列端一般有一段信号序列，用于指导蛋白质，用于指导蛋白质的运输，这一信号序列会在完成任务后被相应的运输，这一信号序列会在完

4、成任务后被相应的蛋白水解酶切除。的蛋白水解酶切除。3 3）切除新生肽链中非功能片段）切除新生肽链中非功能片段如新合成的胰岛素前体是前胰岛素如新合成的胰岛素前体是前胰岛素原原，必须先，必须先切去信号肽切去信号肽变成胰岛素原，再变成胰岛素原，再切去切去c-c-肽肽，才变成有，才变成有活性的胰岛素。活性的胰岛素。 前胰岛素原蛋前胰岛素原蛋白翻译后成熟白翻译后成熟过程示意图。过程示意图。4 4） 蛋白质的剪接（多蛋白的加工：蛋白质的剪接（多蛋白的加工：p99p99）蛋白质剪接是蛋白质蛋白质剪接是蛋白质内含肽内含肽介导的介导的, ,一种在蛋白质水一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程平上翻译后的加工过程,

5、,它由一系列分子内的剪切它由一系列分子内的剪切连接反应组成。连接反应组成。内含肽（内含肽（inteinintein）是位于宿主蛋白质中的一段插入是位于宿主蛋白质中的一段插入序列，前缀序列，前缀inin一取自一取自inventing, inventing, 后缀后缀teintein一取自一取自proteinprotein。与内含肽相对应的另一专用术语是。与内含肽相对应的另一专用术语是外显肽外显肽（extein)extein)。2.2.氨基酸的修饰氨基酸的修饰泛素化泛素化磷酸化（如核糖体蛋白质）磷酸化（如核糖体蛋白质）糖基化（如各种糖蛋白）糖基化（如各种糖蛋白）甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）甲基化

6、（如组蛋白、肌肉蛋白质）乙酰化（如组蛋白）乙酰化（如组蛋白）羟基化（如胶原蛋白）羟基化（如胶原蛋白）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，将磷酸化是在蛋白激酶的催化作用下，将atpatp的磷酸基转移到蛋白特定位点上的过程，磷酸的磷酸基转移到蛋白特定位点上的过程，磷酸化的作用位点为蛋白上的化的作用位点为蛋白上的serser、thrthr、 tyrtyr。3）糖基化）糖基化 蛋白质的特定氨基蛋白质的特定氨基酸残基酸残基( (天冬氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残丝氨酸、苏氨酸残基基) )加入糖基复合物加入糖基复合物 (2-60 (2-60 单糖单糖) ) 通常为跨膜蛋白

7、通常为跨膜蛋白 重要的识别标志重要的识别标志3.3.高级结构的形成高级结构的形成多肽链的折叠多肽链的折叠亚基聚合亚基聚合辅基连接辅基连接多肽链的折叠多肽链的折叠蛋白质的折叠指肽链经过疏水塌缩、空间盘蛋白质的折叠指肽链经过疏水塌缩、空间盘曲、侧链叠集等行为形成蛋白质的曲、侧链叠集等行为形成蛋白质的天然构象天然构象，同时获得，同时获得生物活性生物活性。1 1）概念）概念体内大部分蛋白质的折叠需要体内大部分蛋白质的折叠需要分子伴侣分子伴侣和和折叠折叠酶酶（二硫键异构酶和肽酰脯氨酰顺反异构酶）（二硫键异构酶和肽酰脯氨酰顺反异构酶）的帮助完成。的帮助完成。分子伴侣分子伴侣（molecular chape

8、ron/chaperonine)molecular chaperon/chaperonine) 是一类能是一类能帮助帮助其他蛋白质进行正确其他蛋白质进行正确组装组装、折叠折叠、转运转运、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质。 热休克蛋白热休克蛋白 heat shock proteins (hsps),heat shock proteins (hsps),是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋白质。当有机体暴露于高温的时候，就会由热激白质。当有机体暴露于高温的时候，就会由热激发合成此种蛋白，来保护有机体自身。许多

9、热休发合成此种蛋白，来保护有机体自身。许多热休克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小，热克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小，热休克蛋白共分为五类，分别为休克蛋白共分为五类，分别为hsp100hsp100，hsp90hsp90，hsp70hsp70，hsp60 hsp60 以及小分子热休克蛋白以及小分子热休克蛋白 small small heat shock proteins (shsps)heat shock proteins (shsps)多肽链的折叠：形成多肽链的折叠：形成三维三维空间结构空间结构亚基聚合：具有亚基聚合：具有四级结构四级结构的蛋白质由的蛋白质由两条以上的肽链通过两条以上

10、的肽链通过非共价聚合非共价聚合，形成，形成寡聚体。寡聚体。辅基连接：连接上糖、脂、金属等成辅基连接：连接上糖、脂、金属等成分，形成天然有活性的蛋白质。分，形成天然有活性的蛋白质。 在生物体内，蛋白质的合成位点与在生物体内，蛋白质的合成位点与功能位点常常被功能位点常常被一层或多层细胞膜所隔一层或多层细胞膜所隔开开，这样就产生了蛋白质运转的问题。，这样就产生了蛋白质运转的问题。 由于细胞各部分都有特定的蛋白质由于细胞各部分都有特定的蛋白质组分，因此合成的蛋白质组分，因此合成的蛋白质必须准确无误必须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进地定向运送才能保证生命活动的正常进行。行。二、肽链合成后的定

11、向运输蛋白质运转可分为两大类：蛋白质运转可分为两大类： 翻译运转翻译运转同步同步机制机制: :蛋白质的合成和运转蛋白质的合成和运转同时发生的同时发生的信号肽假说信号肽假说 翻译后翻译后运转机制：蛋白质从核糖体上释放运转机制：蛋白质从核糖体上释放后才发生运转后才发生运转导肽假说导肽假说 蛋白性蛋白性质质 运运 转转 机机 制制主主 要要 类类 型型分泌分泌翻译运转同步机制翻译运转同步机制运输运输 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、激素等细胞器细胞器发育发育 翻译后运转机制运翻译后运转机制运输输 核、叶绿体、线粒体核、叶绿体、线粒体等细胞器中的蛋白质等细胞器中的蛋白质膜

12、的形膜的形成成 两种机制兼有两种机制兼有质膜、内质网、类囊体质膜、内质网、类囊体中的蛋白质中的蛋白质1 1 翻译翻译- -运转同步机制（分泌蛋白）运转同步机制（分泌蛋白） 信号肽假说信号肽假说： 蛋白质跨膜运转信号是由蛋白质跨膜运转信号是由mrnamrna编码的。编码的。 在起始密码子后，有一段编码在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸疏水性氨基酸序序列的列的rnarna区域，称为区域，称为信号序列信号序列，编码出的蛋白叫，编码出的蛋白叫信信号肽。号肽。常常位于蛋白质的氨基末端，可用于引导常常位于蛋白质的氨基末端，可用于引导蛋白质进入细胞的特定部位。蛋白质进入细胞的特定部位。 信号肽在合成后便

13、与内质网膜上特定受体相互信号肽在合成后便与内质网膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过内质网膜，即：过内质网膜，即：边翻译边跨膜运转边翻译边跨膜运转。1999年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖 blobel:蛋白质分子被运送到细胞不同部位蛋白质分子被运送到细胞不同部位的的“信号信号”存在于它的一级结构中。存在于它的一级结构中。 应用应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位错解释了某些由于蛋白质定位错误引起的疾病的分子机理，如误引起的疾病的分子机理，如高草酸盐尿高草酸盐尿症；（症；（2）基因工程生产分泌型蛋白质药物）基因工程生

14、产分泌型蛋白质药物。 1 1）线粒体蛋白质跨膜运转）线粒体蛋白质跨膜运转 线粒体蛋白质跨膜运转过程有如下特征：线粒体蛋白质跨膜运转过程有如下特征： 通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形前体形式式存在，它由成熟蛋白质和存在，它由成熟蛋白质和n n端延伸出的一段端延伸出的一段20-8020-80个个氨基酸的氨基酸的导肽（导肽（leader peptideleader peptide）共同组成。共同组成。 蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程需能过程； 蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的蛋白质通过线粒体膜运转时，

15、首先由外膜上的tomtom受体复合蛋白识别，再与受体复合蛋白识别，再与hsp70hsp70或或msfmsf等分子伴侣相结等分子伴侣相结合，通过合，通过tomtom和和timtim组成的膜通道进入线粒体内腔。组成的膜通道进入线粒体内腔。2 2 翻译后运转机制（细胞器蛋白）翻译后运转机制（细胞器蛋白） 蛋白质合成的调控蛋白质合成的调控自学自学思考题思考题1.名词解释：信号肽名词解释：信号肽2. 试述蛋白质合成后加工的主要方式。试述蛋白质合成后加工的主要方式。导肽的特点：导肽的特点：1，带，带正电的碱性氨基酸正电的碱性氨基酸含量较为丰富，含量较为丰富，分散于不带电荷的氨基酸序列间（起重分散于不带电荷

16、的氨基酸序列间（起重要作用）要作用）2，缺少带负电的酸性氨基酸，缺少带负电的酸性氨基酸3，丝氨基酸含量较高，丝氨基酸含量较高4，有形成，有形成螺旋结构的能力螺旋结构的能力srp = signal recognition particle1999年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖 blobel:蛋白质分子被运送到细胞不同部位的蛋白质分子被运送到细胞不同部位的“信信号号”存在于它的一级结构中。存在于它的一级结构中。 假设的依据：假设的依据：(1)被转运蛋白质的初生肽被转运蛋白质的初生肽(即其前身即其前身物物)比成熟肽大；比成熟肽大；(2)被转运的分泌性蛋白质进入内被转运的分泌性蛋白质进入内质网的过程与其生物合成的过程是平行进行的。质网的过程与其生物合成的过程是平行进行的。 应用应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位