蛋白质降解及氨基酸代谢

关于蛋白质降解及氨基酸代谢第1页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质降解细胞外降解细胞内降解不依赖于ATP的降解途径

发生在溶酶体依赖于ATP的降解途径

i)N-端规则和“PEST”

序列ii)需要泛素

iii)降解发生在蛋白酶体

iiii)高度调控第2页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六N-端规则一种蛋白质的半衰期与N-端氨基酸的性质有关。如果一种蛋白质N端的氨基酸是

Met,Ser,Ala,Thr,Val或Gly，则半衰期较长，大于20个小时。

如果一种蛋白质的N端氨基酸是Phe,Leu,Asp,Lys或

Arg

，则半衰期较短，3分钟或者更短。第3页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六N-端氨基酸与蛋白质半寿期之间的关系N-端残基半寿期（half-time）稳定性氨基酸残基:Met，Gly，Ala，Ser，Thr，Val>20个小时

去稳定的氨基酸残基Ile,Gln约30分钟Tyr,Glu约10分钟Pro约7分钟Leu,PHe,Asp,LysArg约3分钟约2分钟第4页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六PEST蛋白富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)和Thr(T)

序列的蛋白质质被称为PEST蛋白，

它们比其他蛋白质更容易发生水解。第5页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六泛素泛素广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于真细菌。它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由26S蛋白酶体执行。泛素是一种热激蛋白第6页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键第7页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解第8页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六泛酰化的类型及其功能第9页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白酶体20S核心颗粒，形状如桶，为大的多功能蛋白酶复合物，降解细胞内多聚泛酰化的蛋白质19S帽状调节颗粒，负责识别泛酰化的蛋白质，并将它们去折叠以及输送到CP的蛋白酶活性中心。26S第10页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白酶体的结构以及靶蛋白进入蛋白酶体的水解过程第11页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六氨基酸代谢1.氨基酸降解1)氨基的去除

脱氨基i)L-氨基酸氧化酶ii)D-氨基酸氧化酶iii)谷氨酸脱氢酶

转氨基

联合脱氨基2)碳骨架的命运

生酮氨基酸和生糖氨基酸3)氨基的排泄和解毒2.氨基酸合成

第12页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六氧化脱氨基反应第13页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基反

第14页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六转氨基反应转氨基反应是指一种氨基酸的氨基被转移到一种α-酮酸的酮基上形成一种新的氨基酸和一种新的α-酮酸的过程。催化此反应的酶被称为转氨酶。转氨反应是完全可逆的，因此它既参与氨基酸的降解，又参与氨基酸的合成。转氨酶有多种，但是每一种转氨酶都需要磷酸吡哆醛作为辅基，而且绝大多数转氨酶以谷氨酸作为氨基的供体或者以α-酮戊二酸为氨基的受体。并不是所有的氨基酸都可以发生转氨基反应，Thr,Pro,lys是例外。第15页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六转氨酶辅基与酶蛋白之间的连接赖氨酸侧链磷酸吡哆醛第16页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六转氨基反应第17页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六谷丙转氨酶催化的转氨基反应第18页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六联合脱氨基反应第19页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六C

骨架的命运生糖氨基酸：其他生酮氨基酸:Leu&Lys生酮兼生糖氨基酸:

Trp,Thr,Tyr,Ile,Phe(tttip)第20页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六氨基酸碳骨架的代谢第21页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六铵离子的命运直接排出体外植物将其转变成Asn(Asn合成酶)动物将其转变成Gln(Gln合成酶)尿素或尿酸第22页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六N的命运NH4+

尿酸尿素+尿酸第23页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六植物的氨解毒第24页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六动物的氨解毒第25页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六谷氨酰胺合成酶（GS）

-产生生物活性酰胺N大肠杆菌的GS为例，该酶是一种十二聚体蛋白动物的GS参与铵毒的解除，特别在脑细胞.GS受到严格的调控

Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。第26页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的活性调节第27页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六谷氨酰胺合成酶的共价修饰调节第28页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六大肠杆菌GS的调节它共受到9种物质的反馈抑制。这9种反馈抑制剂要么是Gln代谢的终产物，要么是氨基酸代谢一般状态的指示剂。上述任何一种抑制剂与酶的结合至少能够部分抑制酶的活性，结合的抑制剂越多，抑制效果就越强。大肠杆菌的GS还受到共价修饰的调节，但共价修饰的方式并不是真核细胞普遍使用的磷酸化，而是腺苷酸化。

第29页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六尿素循环尿素是通过尿素循环产生的，它发生在哺乳动物的肝细胞。尽管参与尿素循环的个别酶还发现在其它组织，但完整的尿素循环仅存在于肝细胞。肝外组织氨基酸分解产生的氨主要通过Gln运输到肝细胞，但肌肉蛋白分解产生的Ala可经血液循环进入肝细胞。此外，在细胞内合成NO的反应中，精氨酸转变成瓜氨酸，后者是尿素循环的中间物。瓜氨酸需要重新转变为精氨酸，以补充被消耗的精氨酸，因此，在使用NO作为信号分子的细胞中含有足够的与尿素循环相关的酶，以维持细胞内精氨酸的供应。第30页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六尿素循环第31页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六尿素循环的调节别构调节N-乙酰谷氨酸对CPS-1的别构激活，控制了尿素产生的总速率。参与尿素循环各种酶浓度的变化底物浓度的积累诱导酶的表达；产物的积累抑制酶的表达。第32页，共35页，2022年，5月20日，4点51分，星期六氨基酸的生物合成植物和微生物在有合适的N源时能够从头合成所有的20种标准氨基酸。而哺乳动物只能制造其中的10种，这10种氨基酸被称为非必需氨基酸，其余10种氨基酸必需从食物中获取，被称为必需氨基酸。任何氨基酸合成的前体都来自于糖酵解、TCA循环或磷酸戊糖途径，其中N原子通过G