分子生物-翻译三

第四节

肽链生物合成后的加工和

靶向输送

新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后加工(post-translationalprocessing)。翻译后加工

蛋白质合成后还需要被输送到合适的亚细胞部位才能行使各自的生物学功能。蛋白质合成后在细胞内被定向输送到其发挥作用部位的过程称为蛋白质的靶向输送（proteintargeting）或蛋白质分选（proteinsorting）。蛋白质的靶向输送一、肽链折叠为功能构象需要分子伴侣蛋白质在合成时，还未折叠的肽段有许多疏水基团暴露在外，具有分子内或分子间聚集的倾向，使蛋白质不能形成正确空间构象。这种结构混乱的肽链集合体产生过多对细胞有致命的影响。AloisAlzheimer阿尔茨海默病中异常聚集的蛋白体分子伴侣的主要作用：①封闭待折叠肽链暴露的疏水区段；②创建一个隔离的环境，可以使肽链的折叠互不干扰；③促进肽链折叠和去聚集；④遇到应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠。分子伴侣（molecularchaperone）：有些辅助性蛋白质可以指导新生肽链按特定方式正确折叠，它们被称为～。一、肽链折叠为功能构象需要分子伴侣1.热激蛋白(heatshockprotein,HSP)热休克蛋白属于应激反应性蛋白质，高温应激可诱导该蛋白质合成。热休克蛋白可促进需要折叠的多肽折叠为有天然空间构象的蛋白质。

大肠杆菌的HSP70(DnaK)：ATP酶肽链结合结构域H2NEEVD-COOHGrpE结合部位DnaJ/HSP40结合部位结合和水解ATP大肠杆菌HSP70反应循环大肠杆菌热休克蛋白包括HSP70、HSP40和GrpE三族。HSP70反应循环辅助肽链折叠抑制肽链聚集交换因子主要作用是为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。伴侣蛋白（chaperonin）是分子伴侣的另一家族，如大肠杆菌的GroEL和GroES，（真核细胞中同源物为HSP60和HSP10）等家族。2.伴侣蛋白GroEL和GroES当待折叠肽链进入GroEL的桶状空腔后，GroES可作为“盖子”瞬时封闭GroEL空腔出口。封闭后的桶状空腔提供了能完成该肽链折叠的微环境。GroEL-GroES复合物分子伴侣动画除了分子伴侣协助肽链折叠以外，一些对于蛋白质空间结构形成至关重要的氨基酸残基（如半胱氨酸、脯氨酸等）的正确折叠还需要酶促反应。这些催化蛋白质功能构象形成所必需的酶称为异构酶（isomerase），也称为折叠酶（foldase）。

※如：二硫键异构酶——肽链内/间二硫键的形成；肽酰-脯氨酸顺反异构酶——使肽链在各脯氨酸弯折处正确折叠；二、肽链的肽键水解生成活性蛋白质或功能肽（一）合成后肽链的末端被水解加工如：多数新生肽链的N端原核生物N-甲酰甲硫氨酸残基，真核生物N端信号肽。新生肽链的有限水解是最常见的翻译后加工形式。（二）肽链中肽键水解产生多种功能肽

例：鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰二、肽链的肽键水解生成活性蛋白质或功能肽数字1-7表示水解位点三、肽链中氨基酸残基的化学修饰增加蛋白质功能多样性常见的化学修饰种类发生修饰的主要氨基酸残基磷酸化丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸N-糖基化天冬酰胺O-糖基化丝氨酸、苏氨酸羟基化脯氨酸赖氨酸甲基化赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸乙酰化赖氨酸、丝氨酸硒化半胱氨酸上述修饰均为酶促反应，需蛋白激酶、糖基转移酶、羟化酶、甲基转移酶等空间结构的修饰：（一）亚基的聚合（二）辅基的连接四、亚基聚合形成功能性蛋白质复合物亚基聚合所需的信息蕴藏在肽链的氨基酸序列之中。为什么原核生物制药的活性较低？五、蛋白质合成后被靶向输送至细胞特定部位

蛋白质在核蛋白体上合成后，必须分选出来，定向输送到亚细胞区域行使各自的生物学功能。分选信号存在于蛋白质的一级结构中，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(signalsequence)。蛋白种类信号序列结构特点分泌蛋白和质膜蛋白信号肽15～30个氨基酸，位于N-端，中间为疏水性氨基酸核蛋白核定位信号4～8个氨基酸组成，位于内部，含Pro、Lys和Arg，典型序列为K-K/R-X-K/R内质网蛋白内质网滞留信号C-端的Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）核基因组编码的线粒体蛋白线粒体导肽20～35个氨基酸，位于N-端溶酶体蛋白溶酶体靶向信号甘露糖-6-磷酸（Man-6-P）蛋白细胞亚组分分选信号（一）分泌型蛋白在内质网加工转运在核糖体上合成的分泌蛋白，要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜。细胞内分泌型蛋白质的合成与转运同时发生。它们的N-端都有信号肽（signalpeptide）结构，由数十个氨基酸残基组成。信号肽有以下共性N-端碱性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸；中段疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸等；C-端加工区，由一些极性相对较大、侧链较短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸）组成，紧接着信号肽酶(signalpeptidase)裂解位点。信号序列引导蛋白质进入内质网分泌蛋白进入ER囊泡的形成和转运囊泡形成和转运（二）定位于内质网的蛋白质C-端含有滞留信号序列与分泌型蛋白质一样，需要停留在内质网中执行功能的蛋白质先经粗面内质网上的附着核糖体合成并进入内质网腔，然后随囊泡输送到高尔基复合体，再通过内质网滞留信号序列与内质网上的相应受体结合，随囊泡输送回内质网。（三）大部分线粒体蛋白质在细胞液合成后靶向输入线粒体线粒体虽然含有DNA、核糖体、mRNA及tRNA等，可以进行蛋白质的生物合成，但绝大部分线粒体蛋白质是由核基因组编码、在胞液中的游离核蛋白体上合成后释放、靶向输送到线粒体中的。真核细胞线粒体蛋白质的靶向输送（四）质膜蛋白质由囊泡靶向转运至细胞膜质膜蛋白质合成时在粗面内质网上的跨膜机制与分泌型蛋白质的跨膜机制相似，但是，质膜蛋白质的肽链并不完全进入内质网腔，而是通过疏水氨基酸序列锚定在内质网膜上。分泌蛋白嵌入ER（五）细胞核蛋白质由核输入因子运载经核孔入核第五节

蛋白质生物合成的干扰和抑制InterferenceandInhibitionofProteinBiosynthesis影响翻译起始影响翻译延长干扰进位引起读码错误

影响肽键形成

影响转位

一、许多抗生素通过抑制蛋白质生物合成发挥作用抗生素作用靶点：抗生素作用机制抗生素作用位点作用原理应用伊短菌素原核、真核核蛋白体小亚基阻碍翻译起始复合物的形成抗病毒药四环素、土霉素原核核蛋白体小亚基抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合抗菌药链霉素、新霉素、巴龙霉素原核核蛋白体小亚基改变构象引起读码错误、抑制起始抗菌药氯霉素、林可霉素、红霉素原核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长抗菌药嘌呤霉素原核、真核核蛋白体使肽酰基转移到它的氨基上后脱落抗肿瘤药放线菌酮真核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长医学研究夫西地酸、细球菌素EF-G抑制EF-G、阻止转位抗菌药壮观霉素原核核蛋白体小亚基阻止转位抗菌药※常用抗生素抑制肽链生物合成的原理与应用二、某些毒素抑制真核生物蛋白质合成作为一种修饰酶，可使eEF-2发生ADP糖基化共价修饰，生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失活。1．白喉毒素(diphtheriatoxin)白喉毒素的作用机理：白喉毒素++延长因子-2（有活性）延长因子-2（无活性）2．蓖麻蛋白(ricin)蓖麻蛋白是蓖麻籽中所含的植物糖蛋白，由A、B两条多肽链组成。A链是一种蛋白酶，可作用于真核生物核蛋白体大亚基的28SrRNA，催化其中特异腺苷酸发生脱嘌呤基反应，使28SrRNA降解，使核蛋白体大亚基失活；B链对A链发挥毒性具有重要的促进作用，且B链上的半乳糖结合位点也是毒素发挥毒性作用的活性部位。干扰素(interferon,IFN)是真核细胞被病毒感染后分泌的一类具有抗病毒作用的蛋白质，可抑制病毒的繁殖。干扰素分为α-（白细胞）型、β-（成纤维细胞）型和γ-（淋巴细胞）型三大类，每类各有亚型，分别具有其特异作用。三、干扰素经抑制蛋白质生物合成而呈现抗病毒作用※干扰素抑制病毒的作用机制有两方面：一是干扰素在某些病毒双链RNA存在时，能诱导特异的蛋白激酶活化，该活化的蛋白激酶使eIF-2磷酸化而失活，从而抑制病毒蛋白质合成；二是干扰素能与双链RNA共同活化特殊的2-5寡聚腺苷酸（2-5A）合成酶，催化ATP聚合，生成单核苷酸间以2-