高级生物化学PPT_蛋白质加工与输送ppt课件

1、1 蛋白质合成后加工与保送蛋白质合成后加工与保送第第2章章23 翻译后加工翻译后加工 Posttranslational processing 肽链从核蛋白体释放后，经过细胞内各种修饰处置，成为有活性的具有天然构象的成熟蛋白质的过程。4包括：包括： 5链的折链的折叠即开场。叠即开场。6AnfinsenAnfinsen经典实验经典实验2020世纪世纪6060年代年代 n牛胰核糖核酸酶含有124个氨基酸残基，由8个巯基配对组成4对二硫键。可以计算出酶分子中8个巯基组成4对二硫键的能够方式有105种，在温暖的碱性条件下，8摩尔的浓脲和大量巯基乙醇能使四对二硫键完全复原，整个分子变为无规那么卷曲状，酶

2、分子变性。透析去除脲，在氧的存在下，二硫键重新构成，酶分子完全复性，二硫键中成对的巯基都与天然一样，复性分子可以结晶且具有与天然酶晶体一样的X射线衍射花样，从而证明，酶分子在复性过程中，不仅能自发地重新折叠，而且只选择了105种二硫键能够配对方式中的一种。7nAnfinsenAnfinsen经典实验经典实验nAnfinsenAnfinsen基于复原变性的牛胰基于复原变性的牛胰RNaseRNase在不需其在不需其他任何物质协助下，仅经过去除变性剂和复他任何物质协助下，仅经过去除变性剂和复原剂就使其恢复天然构造的实验结果，提出原剂就使其恢复天然构造的实验结果，提出了了“多肽链的氨基酸序列包含了构成

3、其热力多肽链的氨基酸序列包含了构成其热力学上稳定的天然构象所必需的全部信息的学上稳定的天然构象所必需的全部信息的“自组装学说。自组装学说。n这一学说阐明：蛋白质折叠的必需信息都储这一学说阐明：蛋白质折叠的必需信息都储存在一级构造中。即存在一级构造中。即“序列决议构象。序列决议构象。n随着对蛋白质折叠研讨的广泛开展，人们对随着对蛋白质折叠研讨的广泛开展，人们对蛋白质折叠实际有了进一步的补充和扩展。蛋白质折叠实际有了进一步的补充和扩展。AnfinsenAnfinsen的的“自组装热力学假说得到了许自组装热力学假说得到了许多体外实验的证明，确实有许多蛋白在体外多体外实验的证明，确实有许多蛋白在体外可

4、进展可逆的变性和复性，尤其是一些小分可进展可逆的变性和复性，尤其是一些小分子量的蛋白。但是并非一切的蛋白都如此。子量的蛋白。但是并非一切的蛋白都如此。8n有些蛋白质移除前导序列会伴随着之后的蛋白有些蛋白质移除前导序列会伴随着之后的蛋白质重折叠的缺失。相反的，全长酶原解折叠后质重折叠的缺失。相反的，全长酶原解折叠后可以重新产生一个折叠的酶。这个结果阐明前可以重新产生一个折叠的酶。这个结果阐明前导序列参与了折叠反响，这阐明并不是导序列参与了折叠反响，这阐明并不是“最终最终的序列编码了折叠信息。的序列编码了折叠信息。9n细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需求其细胞中大多数天然蛋白质折叠都不

5、是自动完成，而需求其他酶、蛋白质辅助他酶、蛋白质辅助.n一切细胞中发现的伴侣蛋白都是聚体体系，它阻止了不正一切细胞中发现的伴侣蛋白都是聚体体系，它阻止了不正确的蛋白质的折叠，以确的蛋白质的折叠，以7个、个、8个或个或9个亚基的超环形构造个亚基的超环形构造为根底。超环形构造被恣意端盖住，构成一个经过疏水外为根底。超环形构造被恣意端盖住，构成一个经过疏水外表结合解折叠多肽的空穴，经过表结合解折叠多肽的空穴，经过ATP驱动的构象变化促使驱动的构象变化促使肽折叠为天然构象。肽折叠为天然构象。n不正确的折叠导致活性失活，这是许多疾病的分子根底。不正确的折叠导致活性失活，这是许多疾病的分子根底。10一肽链

6、折叠的模型一肽链折叠的模型n框架模型框架模型 Framework Model n 假设蛋白质的部分构象依赖于部分的氨基假设蛋白质的部分构象依赖于部分的氨基酸序列。在多肽链折叠过程的起始阶段，先酸序列。在多肽链折叠过程的起始阶段，先迅速构成不稳定的二级构造单元；迅速构成不稳定的二级构造单元； 称为称为“flickering cluster，随后这些二级构造接，随后这些二级构造接近接触，从而构成稳定的二级构造框架；最近接触，从而构成稳定的二级构造框架；最后，二级构造框架相互拼接，肽链逐渐紧缩，后，二级构造框架相互拼接，肽链逐渐紧缩，构成了蛋白质的三级构造。构成了蛋白质的三级构造。n 这个模型以为即

7、使是一个小分子的蛋白这个模型以为即使是一个小分子的蛋白也可以一部分一部分的进展折叠，其间构成也可以一部分一部分的进展折叠，其间构成的亚构造域是折叠中间体的重要构造的亚构造域是折叠中间体的重要构造112.疏水塌缩模型 Hydrophobic Collapse Model 疏水作用力被以为是在蛋白质折叠过程中起决议性作用的力的要素。在构成任何二级构造和三级构造之前首先发生很快的非特异性的疏水塌缩。123.分散分散-碰撞碰撞-粘合机制粘合机制 Diffusion-Collision-Adhesion Model 该模型以为蛋白质的折叠起始于伸展肽链上的该模型以为蛋白质的折叠起始于伸展肽链上的几个位点

8、，在这些位点上生成不稳定的二级构几个位点，在这些位点上生成不稳定的二级构造单元或者疏水簇，主要依托部分序列的进程造单元或者疏水簇，主要依托部分序列的进程或中程或中程3-4个残基相互作用来维系。它们个残基相互作用来维系。它们以非特异性布朗运动的方式分散、碰撞、相互以非特异性布朗运动的方式分散、碰撞、相互黏附，导致大的构造生成并因此而添加了稳定黏附，导致大的构造生成并因此而添加了稳定性。进一步的碰撞构成具有疏水中心和二级构性。进一步的碰撞构成具有疏水中心和二级构造的类熔球态中间体的球状构造。球形中间体造的类熔球态中间体的球状构造。球形中间体调整为致密的、无活性的类似天然构造的高度调整为致密的、无活

9、性的类似天然构造的高度有序熔球态构造。最后无活性的高度有序熔球有序熔球态构造。最后无活性的高度有序熔球态转变为完好的有活力的天然态。态转变为完好的有活力的天然态。134.成核成核-凝聚凝聚-生长模型生长模型 Nuclear-Condensation-Growth Model 根据这种模型，肽链中的某一区域可以构成根据这种模型，肽链中的某一区域可以构成“折折叠晶核，以它们为中心，整个肽链继续折叠叠晶核，以它们为中心，整个肽链继续折叠进而获得天然构象。进而获得天然构象。 所谓所谓“晶核实践上是由一些特殊的氨基酸残基晶核实践上是由一些特殊的氨基酸残基构成的类似于天然态相互作用的网络构造，这构成的类似

10、于天然态相互作用的网络构造，这些残基间不是以非特异的疏水作用维系的，而些残基间不是以非特异的疏水作用维系的，而是由特异的相互作用使这些残基构成了严密堆是由特异的相互作用使这些残基构成了严密堆积。晶核的构成是折叠起始阶段限速步骤。积。晶核的构成是折叠起始阶段限速步骤。14151 1分子伴侣分子伴侣* *molecular chaperonmolecular chaperon 是细胞中一大类保守蛋白质，可识别肽链是细胞中一大类保守蛋白质，可识别肽链的非天的非天然构象不稳定构象，促进各功能域和整体然构象不稳定构象，促进各功能域和整体蛋白质的蛋白质的正确折叠稳定构象。正确折叠稳定构象。普遍特点普遍特点

11、-只与只与PrPr分子的非天然构象结合，分子的非天然构象结合，而不与曾经折叠而不与曾经折叠 成天然构象的成天然构象的PrPr分子结分子结合合161 1功能功能 协助肽链折叠；协助肽链折叠； 辅助新生肽链的转运与转位，协助辅助新生肽链的转运与转位，协助“次品蛋次品蛋白质白质 的降解。的降解。 一些细胞质中的可溶性分子伴侣还可以经一些细胞质中的可溶性分子伴侣还可以经过与辅助分子伴侣过与辅助分子伴侣 的相互作用，行使更多的功的相互作用，行使更多的功能：网格蛋白的去组装；参与突触小泡交融后的能：网格蛋白的去组装；参与突触小泡交融后的内吞；协助蛋白质内吞；协助蛋白质/ /新生肽链靶向，如进入线粒新生肽链

12、靶向，如进入线粒体；以及一些复合物的组装，如肌球蛋白复合物体；以及一些复合物的组装，如肌球蛋白复合物和核孔等；和核孔等； 分子伴侣还参与信号转导。另外，引发因子分子伴侣还参与信号转导。另外，引发因子(TF)(TF)除了能协助新生肽链折叠外，还兼有除了能协助新生肽链折叠外，还兼有PPIPPI酶酶的活性。的活性。172 2折叠作用：折叠作用：蛋白质肽链的折叠可以简单看作是一些疏水基团被蛋白质肽链的折叠可以简单看作是一些疏水基团被包埋到分子内部的过程，因此，协助新生肽链折叠包埋到分子内部的过程，因此，协助新生肽链折叠的分子伴侣一定是具有与疏水基团结合才干的蛋白的分子伴侣一定是具有与疏水基团结合才干的

13、蛋白质。以最常见的质。以最常见的hsp70hsp70为例，它们都具有一个肽结为例，它们都具有一个肽结合部位，由疏水氨基酸残基构成。分子伴侣总的作合部位，由疏水氨基酸残基构成。分子伴侣总的作用是与暴露的疏水区域稳定结合。用是与暴露的疏水区域稳定结合。结果：结果： 降低了部分未折叠蛋白质的浓度并防止其非特降低了部分未折叠蛋白质的浓度并防止其非特异性的不可逆的聚合和错误折叠，同时保管了多肽异性的不可逆的聚合和错误折叠，同时保管了多肽链折叠的才干，当折叠不胜利时，可以重新进展折链折叠的才干，当折叠不胜利时，可以重新进展折叠。叠。183 3分布：分布： 广泛分布于原核和真核细胞中。广泛分布于原核和真核细

14、胞中。 在真核细胞中目前发现它们存在于：在真核细胞中目前发现它们存在于： 细胞液、内质网、线粒体、叶绿体以及细胞核中。细胞液、内质网、线粒体、叶绿体以及细胞核中。 存在胞内存在胞内prpr折叠、组装的各部位折叠、组装的各部位194 4典型分子伴侣典型分子伴侣细胞至少有两种分子伴侣家族细胞至少有两种分子伴侣家族热休克蛋白热休克蛋白伴侣素伴侣素 20(1)(1)热休克蛋白热休克蛋白heat shock protein, HSP )heat shock protein, HSP )：属于应激反响性蛋白，高温应激可诱导该蛋白合成属于应激反响性蛋白，高温应激可诱导该蛋白合成添加。添加。包括包括HSP70

15、, HSP40HSP70, HSP40和和GrpEGrpE三族三族HSPHSP促进蛋白质折叠的根本作用：促进蛋白质折叠的根本作用：结合维护待折叠多肽片段，再释放该片段进展折叠，结合维护待折叠多肽片段，再释放该片段进展折叠，构成构成HSP70HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。和多肽片段依次结合、解离的循环。21 HSP70 HSP70：一类约一类约70kD70kD的高度保守的的高度保守的ATPATP酶，广泛存在原、酶，广泛存在原、真核细胞中。真核细胞中。由两个功能不同的构造域组成：由两个功能不同的构造域组成： N N端的端的ATPATP酶构造域和酶构造域和C C端的多肽链结合构造域。端的

16、多肽链结合构造域。ATPATP酶构造域：能结合和水解酶构造域：能结合和水解ATP.ATP.多肽链结合构造域：可识别由多肽链结合构造域：可识别由4-54-5个疏水个疏水AAAA残残基为中心组成的基为中心组成的7 7肽片段。肽片段。222324252627伴侣素伴侣素GroEL/GroESGroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 282930并不是一切的蛋白质都含有二硫键，特别是在并不是一切的蛋白质都含有二硫键，特别是在细胞内的多数蛋白质是不含有二硫键的，由细胞内的多数蛋白质是不含有二硫键的，由于细胞内的环境是个复原性的环境。于细胞内的环境是个复原性的环境。近年来的研讨阐

17、明，蛋白二硫键异构酶也参与近年来的研讨阐明，蛋白二硫键异构酶也参与了对蛋白质功能的调理。了对蛋白质功能的调理。313.3.肽酰基一脯氨酰顺反异构酶，肽酰基一脯氨酰顺反异构酶，peptidyl peptidyl prolyl cis-trans isomerase, PPIprolyl cis-trans isomerase, PPI脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中肽酰一脯氨酸间构脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中肽酰一脯氨酸间构成的肽键有顺反两种异构体，空间构象差别明显。成的肽键有顺反两种异构体，空间构象差别明显。PPIPPI可促进上述顺反两种异构体之间的转换。可促进上述顺反两种异构体之间的转换。天然蛋白肽

18、链中肽酰一脯氨酸间肽键绝大部分是天然蛋白肽链中肽酰一脯氨酸间肽键绝大部分是反式构型，仅反式构型，仅6 6为顺式构型。为顺式构型。 在肽链合成需构成顺式构型时，在肽链合成需构成顺式构型时，PPIPPI可使多肽在各可使多肽在各脯氨酸弯折处构成准确折叠。脯氨酸弯折处构成准确折叠。32二、一级构造的修饰二、一级构造的修饰n场所：内质网、高尔基复合体的管腔中外分场所：内质网、高尔基复合体的管腔中外分泌蛋白前体的活化泌蛋白前体的活化n一去除一去除N-N-甲酰基或甲酰基或N-N-甲硫氨酸甲硫氨酸n酶：脱甲酰基酶，氨基肽酶酶：脱甲酰基酶，氨基肽酶n 结果：切除结果：切除N-N-甲酰基甲酰基n 切除切除N-N-

19、末端末端MetMet或或N-N-末端一段末端一段AAAA33蜂毒毒蛋白的加工成熟蜂毒毒蛋白的加工成熟 蜂毒蛋白只需经蛋白酶水解切除蜂毒蛋白只需经蛋白酶水解切除N N端的端的2222个氨基酸以后个氨基酸以后才有生物活性。才有生物活性。34二个别氨基酸的修饰二个别氨基酸的修饰 1. 1.氨基末端氨基末端乙酰化乙酰化 2. 2.甲基化甲基化 3. 3.氧化氧化-SH -S-S-SH -S-S- 4. 4.羧基末端的酰胺化羧基末端的酰胺化 5. 5.谷氨酸残基的谷氨酸残基的羧基修饰羧基修饰 6. Pro, Lys OH 6. Pro, Lys OH 7. Ser, Thr, Tyr 7. Ser, T

20、hr, Tyr 磷酸磷酸化化 351.1.氨基末端乙酰化氨基末端乙酰化非常普遍，估计体内非常普遍，估计体内50%50%的蛋白质有氨基乙酰化。的蛋白质有氨基乙酰化。在在N-N-乙酰转移酶的催化下将多肽链的氨基末端乙酰转移酶的催化下将多肽链的氨基末端或氨或氨基酸残基侧链氨基乙酰化。基酸残基侧链氨基乙酰化。有两组乙酰转移酶：分泌蛋白乙酰转移酶和非分有两组乙酰转移酶：分泌蛋白乙酰转移酶和非分泌蛋白乙酰转移酶，都以乙酰泌蛋白乙酰转移酶，都以乙酰CoACoA为底物。为底物。近年发现组蛋白的乙酰化在活化染色质，使它作近年发现组蛋白的乙酰化在活化染色质，使它作为转录及复制的模板中起重要作用。为转录及复制的模板

21、中起重要作用。36核小体中四种组蛋白核小体中四种组蛋白各两分子构成的八聚各两分子构成的八聚体即中心组蛋白。体即中心组蛋白。多富含多富含LysLys残基残基它们的侧链氨基是乙它们的侧链氨基是乙酰化的位点。酰化的位点。372.2.甲基化甲基化酶酶: :甲基转移酶甲基转移酶. .存在存在: :胞液胞液( (主要主要););细胞核细胞核( (少量少量) )底物：底物：S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸(SAM, (SAM, 是是MetMet活化产物，活化产物，SAMSAM的甲基被高度活化，称为活性蛋氨酸，是体内最的甲基被高度活化，称为活性蛋氨酸，是体内最重要的甲基直接供应体重要的甲基直接供应体甲基化位点：甲

22、基化位点：Lys,Arg, HisLys,Arg, His的侧链；的侧链；GlnGln的的N-N-甲基甲基化和化和Glu, AspGlu, Asp的的O-O-甲基化甲基化. .腺苷转移腺苷转移酶酶PPi+Pi+甲硫氨酸甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)38393.3.氧化氧化蛋白质多肽链中进展氧化修饰最普遍景象是蛋白质多肽链中进展氧化修饰最普遍景象是- 二硫键的生成。二硫键的生成。酶：二硫键异构酶酶：二硫键异构酶作用：肽链内或链间的作用：肽链内或链间的CysCys巯基氧化成二硫巯巯基氧化成二硫巯基。基。404.4.羧基末端的酰胺化羧基末端的酰胺化肽链羧基末端的肽链羧基末端的AA

23、AA可出现酰胺化，如可出现酰胺化，如C C端是端是GlyGly的蛋白的蛋白质常被酰胺化，维护它免受羧肽酶的降解。质常被酰胺化，维护它免受羧肽酶的降解。酰胺化分两步：酰胺化分两步： 1 1GlyGly羟基化；羟基化； 2 2脱去一分子乙醛酸并产生新的酰胺化的羧端。脱去一分子乙醛酸并产生新的酰胺化的羧端。结果：缺失了原来作为羧基端的结果：缺失了原来作为羧基端的Gly.Gly. 415.5.谷氨酸残基的谷氨酸残基的羧基修饰羧基修饰凝血酶原及其他涉及与钙离子相互作用的凝凝血酶原及其他涉及与钙离子相互作用的凝血因子如血因子如，和和中均发现有羧基化修中均发现有羧基化修饰的羧化谷氨酸残基饰的羧化谷氨酸残基G

24、luGlu残基。残基。部位：内质网部位：内质网过程：在过程：在GluGlu残基的残基的碳原子上添加羧基碳原子上添加羧基结果：结果：GluGlu的的碳原子上有两个羧基碳原子上有两个羧基作用：能螯合钙离子，在凝血过程中起重要作用：能螯合钙离子，在凝血过程中起重要作用。作用。 羧化酶羧化酶426.6.脯氨酸和赖氨酸的羟基化修饰脯氨酸和赖氨酸的羟基化修饰前胶原是成纤维细胞分泌的前胶原是成纤维细胞分泌的prpr，在生物合成过程中，在生物合成过程中新生的新生的肽肽链进入内质网腔后，内质网中的脯氨酰链进入内质网腔后，内质网中的脯氨酰-4-4-羟化酶羟化酶和赖氨酰羟化和赖氨酰羟化酶能分别识别肽链中的酶能分别识

25、别肽链中的GlyXProGlyXPro和和GlyXLysGlyXLys序列，羟序列，羟化化ProPro及及LysLys残基。残基。产物：产物：4-4-羟基脯氨酸羟基脯氨酸Hyp)Hyp)及及 羟基赖氨酸羟基赖氨酸Hyl)Hyl)残基。残基。原胶原分子中的原胶原分子中的LysLys残基可在赖氨酰氧化酶的催化残基可在赖氨酰氧化酶的催化下构成醛赖氨酸下构成醛赖氨酸aiiysine). aiiysine). 43三水解修饰三水解修饰无活性的蛋白质前体无活性的蛋白质前体活性的蛋白质或多肽活性的蛋白质或多肽 如胰岛素的成熟如胰岛素的成熟真核细胞大分子多肽前体真核细胞大分子多肽前体数种小分子活性肽数种小分子

26、活性肽类类如鸦片促黑皮质素原如鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰4445鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)(POMC)的水解修饰的水解修饰4647二二 辅基衔接辅基衔接结合蛋白中非蛋白质部分辅基经过共结合蛋白中非蛋白质部分辅基经过共价键方式与蛋白质部分相连。价键方式与蛋白质部分相连。各种主要的结合蛋白如糖蛋白、脂蛋白各种主要的结合蛋白如糖蛋白、脂蛋白等，合成后都需求结合相应辅基，成为等，合成后都需求结合相应辅基，成为天然功能蛋白质天然功能蛋白质48三疏水脂链的共价衔接三疏水脂链的共价衔接 某些蛋白质如某些蛋白质如RasRas蛋白、蛋白、G G蛋白等，翻译蛋白等，翻译后需

27、求在肽链特定位点共价衔接一个或多个疏后需求在肽链特定位点共价衔接一个或多个疏水性强的脂链，包括脂肪酸链、多异戊二烯链水性强的脂链，包括脂肪酸链、多异戊二烯链等。等。这些蛋白经过脂链嵌入这些蛋白经过脂链嵌入疏水膜脂双层，定位成疏水膜脂双层，定位成为特殊质膜内在蛋白，为特殊质膜内在蛋白，才成为具有生物功能的才成为具有生物功能的蛋白质。蛋白质。 49四、四、 蛋白质合成后的靶向保送蛋白质合成后的靶向保送蛋白质合成后的去向：蛋白质合成后的去向：1 1、保管在胞浆、保管在胞浆2 2、进入细胞核、线粒体等细胞器、进入细胞核、线粒体等细胞器3 3、分泌到体液，再保送到靶器官、靶细胞、分泌到体液，再保送到靶器

28、官、靶细胞 靶向保送靶向保送* *protein targeting)protein targeting)： 蛋白质合成后经过复杂机制，定向到达其执蛋白质合成后经过复杂机制，定向到达其执 行功能的目的地点行功能的目的地点. .蛋白质的修饰反响与靶向保送过程同步完成蛋白质的修饰反响与靶向保送过程同步完成50蛋白质的分类蛋白质的分类-构造蛋白构造蛋白structural protein)或固有蛋白或固有蛋白house keeping protein):合成后留在细胞内，如：合成后留在细胞内，如： 酶、细胞骨架、亚细胞器如线粒体、过氧化酶、细胞骨架、亚细胞器如线粒体、过氧化体、细胞核等体、细胞核等分

29、泌蛋白输出蛋白，分泌蛋白输出蛋白，export protein): 合成后输出细胞进入血液和细胞间液，如：合成后输出细胞进入血液和细胞间液，如： 肝细胞制造的血浆清蛋白、凝血酶原、胰腺肝细胞制造的血浆清蛋白、凝血酶原、胰腺细胞合成的各种消化酶、胰岛素，免疫细胞细胞合成的各种消化酶、胰岛素，免疫细胞合成的免疫球蛋白等。合成的免疫球蛋白等。 51一切靶向保送的蛋白质构造中存在分选信号一切靶向保送的蛋白质构造中存在分选信号- 主要为主要为N N末端特异氨基酸序列末端特异氨基酸序列可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这类序列称为信号序列这类序列称为信号序列* *si

30、gnal sequence) .signal sequence) .这提示指点蛋白质靶向保送的信息存在于它的一级结这提示指点蛋白质靶向保送的信息存在于它的一级结构中。构中。靶向不同的蛋白质各有特异的信号序列或成分靶向不同的蛋白质各有特异的信号序列或成分. . 52( (一与分泌蛋白的合成、转运有关的组分一与分泌蛋白的合成、转运有关的组分1.1.信号肽信号肽* *signal peptidesignal peptide 未成熟蛋白质的端序列，可被细胞转运系统未成熟蛋白质的端序列，可被细胞转运系统识别识别的特征性氨基酸序列。的特征性氨基酸序列。存在：一切分泌存在：一切分泌prpr、部分膜、部分膜p

31、rpr、溶酶体、溶酶体prpr的的N N端共端共 同序列。同序列。构造：普通含构造：普通含15-3015-30个个AAAA残基。残基。 N N端或接近端或接近N N端为亲水区、带正电，长度常为端为亲水区、带正电，长度常为 1-7 1-7个个AA(AA(亲水极性亲水极性, ,如如Arg, Ser, Thr, LysArg, Ser, Thr, Lys； 疏水中心区疏水中心区含疏水中性含疏水中性AAAA C C端端-加工区含极性、小侧链的加工区含极性、小侧链的AAAA；信号肽；信号肽 酶裂解的部位酶裂解的部位53紧接亲水区为疏水中心紧接亲水区为疏水中心hydrophobic core)hydrop

32、hobic core)，在，在分泌时起决议作用。该区段由分泌时起决议作用。该区段由15-1915-19个个AAAA残基组成，残基组成，并以并以GlyGly或或AlaAla等侧链较短的等侧链较短的AAAA结尾。此结尾的结尾。此结尾的AAAA恰恰好在切点之前。好在切点之前。疏水区中央常含疏水区中央常含ProPro或或GlyGly残基，由此将疏水区分成残基，由此将疏水区分成2 2个区。这个区。这2 2个个螺旋如被破坏，会抑制螺旋如被破坏，会抑制prpr的分泌。的分泌。54信号肽的一级构造信号肽的一级构造55未发现信号肽有保守序列；信号肽似乎没有严厉的未发现信号肽有保守序列；信号肽似乎没有严厉的 专注

33、性：专注性： 如将信号肽附加到正常存在细胞液中的球状蛋白如将信号肽附加到正常存在细胞液中的球状蛋白 的的N N端，导致该球蛋白分泌到细胞外。端，导致该球蛋白分泌到细胞外。562.2.信号识别颗粒信号识别颗粒signal recognition particle,signal recognition particle,SRPSRP存在细胞溶质中，存在细胞溶质中，6 6条多肽链和一分子条多肽链和一分子7S RNA7S RNA共同构成，共同构成，RNARNA构成核蛋白的骨架，构成核蛋白的骨架，6 6条多肽链各自构成独立功能的条多肽链各自构成独立功能的构造。构造。54kD54kD亚基：识别信号肽；亚基

34、：识别信号肽；9kD9kD和和14kD14kD亚基二聚体：抑制分泌肽延伸，使核蛋白体翻亚基二聚体：抑制分泌肽延伸，使核蛋白体翻译停顿，同时防止长肽链折叠；译停顿，同时防止长肽链折叠；68kD68kD和和72kD72kD亚基二聚体：对亚基二聚体：对SRPSRP核蛋白体复合体的移位和核蛋白体复合体的移位和识别识别SRPSRP受体是必需的。受体是必需的。57nSRPSRP作用：作用：n 1. 1.识别、结合信号肽；识别、结合信号肽；n 2. 2.将核蛋白体复合体引导到内质网膜上并与受体将核蛋白体复合体引导到内质网膜上并与受体结合；结合；n 3. 3.暂时抑制肽链延伸，防止长肽链折叠。暂时抑制肽链延伸

35、，防止长肽链折叠。58SRPSRP抑制肽链延伸，是由于抑制肽链延伸，是由于SRPSRP占据了核蛋白体的占据了核蛋白体的A A位点，阻止了携带位点，阻止了携带AAAA的的tRNAtRNA进入核蛋白体，即切进入核蛋白体，即切断了断了prpr合成原料的进入。合成原料的进入。SRPSRP在分泌在分泌prpr的转运过程只起短暂作用，但可循环的转运过程只起短暂作用，但可循环利用，在细胞质内浓度很高，为核蛋白体的利用，在细胞质内浓度很高，为核蛋白体的1/101/10。 593.3.对接蛋白对接蛋白docking proteindocking protein，-(SRP-(SRP受体受体存在内质网膜上，由存在

36、内质网膜上，由GTPGTP酶活性和酶活性和两个亚基组成。两个亚基组成。作用：作用：引导引导SRPSRP和新生肽链的复合物能正确地结和新生肽链的复合物能正确地结合到内质网膜上；合到内质网膜上；一旦一旦SRPSRP和新生肽链的复合物结合到内质和新生肽链的复合物结合到内质网上，就促使网上，就促使SRPSRP与其受体以及新生肽与其受体以及新生肽链和核糖体解离，成为游离的链和核糖体解离，成为游离的SRPSRP，参，参与新的一轮与新的一轮SRPSRP的循环。的循环。60ERER膜上的转位器膜上的转位器(translocon)(translocon)包括了早前以为的核蛋白体受体等：包括了早前以为的核蛋白体受

37、体等：新生肽链跨膜的蛋白通道新生肽链跨膜的蛋白通道61二分泌蛋白的靶向保送过程二分泌蛋白的靶向保送过程合成肽链先由信号序列引导进入内质网合成肽链先由信号序列引导进入内质网endoplasmic reticulum, ER)endoplasmic reticulum, ER)，蛋白质再分别被包装进分泌小泡转移、交融蛋白质再分别被包装进分泌小泡转移、交融到其他部位或分泌出细胞。到其他部位或分泌出细胞。1 1信号肽被识别信号肽被识别2 2核蛋白体转移到内质网膜核蛋白体转移到内质网膜3 3分泌肽进入内质网腔分泌肽进入内质网腔62详细过程：详细过程：胞液游离核蛋白体上以胞液游离核蛋白体上以mRNAmRN

38、A为模板，合成出为模板，合成出N N端包括端包括信号肽的最初约信号肽的最初约7070个氨基酸残基。个氨基酸残基。SRPSRP结合新生肽链结合新生肽链N N端的信号肽，多肽合成暂停，经端的信号肽，多肽合成暂停，经过双重结合过双重结合SRPSRP与其受体的结合；带有新生肽链的核与其受体的结合；带有新生肽链的核糖体与内质网膜的结合，确保新生肽链正确无误地糖体与内质网膜的结合，确保新生肽链正确无误地附着并进入内质网膜。附着并进入内质网膜。当核糖体与转位器正确对位接触后，可导致转位器当核糖体与转位器正确对位接触后，可导致转位器的中央通道与核糖体大亚基的中央通道对齐，延伸中的中央通道与核糖体大亚基的中央通

39、道对齐，延伸中的新生肽链就能进入内质网。在平常转位器是封锁的，的新生肽链就能进入内质网。在平常转位器是封锁的，只是在新生肽链进入的瞬间是开放的。信号肽是引起只是在新生肽链进入的瞬间是开放的。信号肽是引起转位器开放的触发要素。转位器开放的触发要素。信号肽将新生肽链引导进入内质网腔内后，在信号信号肽将新生肽链引导进入内质网腔内后，在信号肽酶复合物作用下，切除。折叠，构成有空间构象的肽酶复合物作用下，切除。折叠，构成有空间构象的蛋白质，有的还需求运送到高尔基体等处进展进一步蛋白质，有的还需求运送到高尔基体等处进展进一步的加工修饰，才干成为有特定构造和功能的蛋白质，的加工修饰，才干成为有特定构造和功能

40、的蛋白质，并被定位到机体中的特定部位行使其功能。并被定位到机体中的特定部位行使其功能。6364三线粒体蛋白的靶向保送三线粒体蛋白的靶向保送 90以上线粒体蛋白前体在胞液合成后输入线粒体以上线粒体蛋白前体在胞液合成后输入线粒体其中：大部分定位基质其中：大部分定位基质N端都有相应端都有相应其他定位内、外膜或膜间隙信号序列其他定位内、外膜或膜间隙信号序列如：线粒体基质蛋白前体的如：线粒体基质蛋白前体的N端有保守的端有保守的2035残基残基信号序列，称为导肽，富含丝、苏及碱性残基。信号序列，称为导肽，富含丝、苏及碱性残基。65线粒体基质蛋白靶向保送过程如下：线粒体基质蛋白靶向保送过程如下：胞液新合成的

41、线粒体蛋白与分子伴侣胞液新合成的线粒体蛋白与分子伴侣HSP70HSP70或线粒或线粒体体输入刺激因子输入刺激因子MSF)MSF)结合，以稳定的未折叠方式转结合，以稳定的未折叠方式转运运到线粒体。到线粒体。蛋白质先经过信号序列识别、结合线粒体外膜蛋白质先经过信号序列识别、结合线粒体外膜的受体复合物。的受体复合物。再转运、穿过由线粒体外膜转运体再转运、穿过由线粒体外膜转运体TomTom和和内膜转运体内膜转运体(Tim(Tim共同组成的跨内、外膜蛋白通道。共同组成的跨内、外膜蛋白通道。以未折叠方式进入线粒体基质。基质以未折叠方式进入线粒体基质。基质HSP70HSP70水解水解ATPATP释能及利用跨

42、内膜电化学梯度，为肽链进入线粒体释能及利用跨内膜电化学梯度，为肽链进入线粒体提供动力。提供动力。蛋白质前体信号序列被蛋白酶切除，在上述的蛋白质前体信号序列被蛋白酶切除，在上述的分子伴侣作用下折叠成有功能的蛋白质分子伴侣作用下折叠成有功能的蛋白质 666768新合成胞核蛋白靶向保送涉及几种蛋白质成分：新合成胞核蛋白靶向保送涉及几种蛋白质成分：核输入因子核输入因子nuclear importin)nuclear importin) 和和 异二聚体可作为胞核蛋白受体，异二聚体可作为胞核蛋白受体， 识别结合识别结合NLSNLS序列。序列。RanRan蛋白蛋白( (一种小一种小GTPGTP酶酶) )：R

43、an-GDPRan-GDP协助输入蛋白入协助输入蛋白入核，而核，而Ran-GTPRan-GTP那么是介导空载的输入蛋白那么是介导空载的输入蛋白亚基亚基出核。出核。6970蛋白质分子在细胞内的降解蛋白质分子在细胞内的降解细胞内的蛋白质处于不断更新过程，根本上处于细胞内的蛋白质处于不断更新过程，根本上处于一个动态平衡：不断被合成，不断被降解。一个动态平衡：不断被合成，不断被降解。71n一、与蛋白质降解相关的末端和内部序列一、与蛋白质降解相关的末端和内部序列n细胞内的蛋白质，出于细胞活动对特异蛋白质的需求，细胞内的蛋白质，出于细胞活动对特异蛋白质的需求，各自都具有一定的寿命，长短不一。各自都具有一定

44、的寿命，长短不一。n此外，细胞中受损蛋白、折叠或组装错误的蛋白都应及此外，细胞中受损蛋白、折叠或组装错误的蛋白都应及时去除。时去除。721.蛋白质分子蛋白质分子N-末端残基影响蛋白质的寿命。末端残基影响蛋白质的寿命。1稳定残基稳定残基stabilizing residues)： Cys,Ala,Ser,Thr,Gly,Val,Met 30Hours2一级去稳定残基一级去稳定残基primary destabilizing residues): Lys,Arg,His;Phe,Leu,Ile,Tyr,Trp. 3min3二级去稳定残基二级去稳定残基secondary destabilizing r

45、esidues): Asp,Glu,Cys 。这。这些氨基酸可以被些氨基酸可以被Arg-tRNA-蛋白转移酶蛋白转移酶R-transferase)识别，然后在末端加上一个识别，然后在末端加上一个Arg残基。残基。4三级去稳定残基三级去稳定残基: Asn,Gln.可被一种可被一种N末末端酰胺水解酶作用而变成端酰胺水解酶作用而变成Asp,Glu,之后再被之后再被Arg-tRNA-蛋白转移酶蛋白转移酶R-transferase)识别，识别，然后在末端加上一个然后在末端加上一个Arg残基。残基。732.2.存在肽链内部的一些保守序列存在肽链内部的一些保守序列: :如如Arg-X-X-Leu-Gly-X

46、-Ile-Gly-AsxArg-X-X-Leu-Gly-X-Ile-Gly-Asx 和和Pro-Glu-Ser-Thr(Pro-Glu-Ser-Thr(即即PESTPEST序列序列74 不依赖不依赖ATPATP和泛素；和泛素； 利用溶酶体中的组织蛋白酶利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)(cathepsin)降解外降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。一蛋白质在溶酶体经过一蛋白质在溶酶体经过ATP-非依赖途径被降解非依赖途径被降解二、真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径二、真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径二蛋白质在蛋白酶体经过二蛋白质在蛋白酶体经过ATP-依赖途径被降解依赖途径被降解 依赖依赖ATP和泛素和泛素 降解异常蛋白和短寿蛋白质降解异常蛋白和短寿蛋白质75n溶酶体是蛋白质降解的重要场所。细胞内外的蛋白质都可以溶酶体是蛋白质降解的重要场所。细胞内外的蛋白质都可以经过不同的方式进入溶酶体。经过不同的方式进入溶酶体。n细胞外的蛋白质，以及细胞质膜上的受体蛋白质，几乎都是细胞外的