蛋白质合成后的折叠与加工

蛋白质合成后的折叠与加工第1页/共30页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：1）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、氨基酸残基的修饰、二硫键的形成等。2）靶向运输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,称为蛋白质的靶向运输(targetedtransport)或蛋白分送(proteinsorting)。

第2页/共30页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。一.肽链合成后的加工肽链的剪接氨基酸的修饰高级结构的形成主要方式：第3页/共30页

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，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。50%的真核蛋白中，成熟蛋白N端残基会被N-乙基化。1）

N端fMet或Met的切除一.肽链合成后的加工1.肽链的剪接第4页/共30页2）

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质N-端一般有一段信号序列，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蛋白水解酶切除。第5页/共30页3）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原，必须先切去信号肽变成胰岛素原，再切去C-肽，才变成有活性的胰岛素。

第6页/共30页前胰岛素原蛋白翻译后成熟过程示意图。第7页/共30页4）

蛋白质的剪接（多蛋白的加工：p99）蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程,它由一系列分子内的剪切—连接反应组成。内含肽（intein）是位于宿主蛋白质中的一段插入序列，前缀in一取自inventing,后缀tein一取自protein。与内含肽相对应的另一专用术语是外显肽（extein)。第8页/共30页2.氨基酸的修饰泛素化磷酸化（如核糖体蛋白质）糖基化（如各种糖蛋白）甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）乙酰化（如组蛋白）羟基化（如胶原蛋白）羧基化第9页/共30页2）磷酸化磷酸化是在蛋白激酶的催化作用下，将ATP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Ser、Thr、Tyr。第10页/共30页3）糖基化蛋白质的特定氨基酸残基(天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基)加入糖基复合物(2-60单糖)通常为跨膜蛋白重要的识别标志第11页/共30页3.高级结构的形成多肽链的折叠亚基聚合辅基连接第12页/共30页多肽链的折叠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天然构象，同时获得生物活性。1）概念体内大部分蛋白质的折叠需要分子伴侣和折叠酶（二硫键异构酶和肽酰脯氨酰顺反异构酶）的帮助完成。第13页/共30页分子伴侣（molecular

chaperon/chaperonine)是一类能帮助其他蛋白质进行正确组装、折叠、转运、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质。第14页/共30页

热休克蛋白

HeatShockProteins(HSPs),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，热休克蛋白共分为五类，分别为HSP100，HSP90，HSP70，HSP60以及小分子热休克蛋白smallHeatShockProteins(sHSPs)第15页/共30页多肽链的折叠：形成三维空间结构亚基聚合：具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非共价聚合，形成寡聚体。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。第16页/共30页

在生物体内，蛋白质的合成位点与功能位点常常被一层或多层细胞膜所隔开，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组分，因此合成的蛋白质必须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。二、肽链合成后的定向运输第17页/共30页蛋白质运转可分为两大类：１．翻译运转同步机制:蛋白质的合成和运转同时发生的—信号肽假说２．翻译后运转机制：蛋白质从核糖体上释放后才发生运转—导肽假说

第18页/共30页蛋白性质

运

转

机

制主

要

类

型分泌翻译运转同步机制运输

免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等细胞器发育

翻译后运转机制运输

核、叶绿体、线粒体等细胞器中的蛋白质膜的形成

两种机制兼有质膜、内质网、类囊体中的蛋白质第19页/共30页1

翻译-运转同步机制（分泌蛋白）

信号肽假说：蛋白质跨膜运转信号是由mRNA编码的。在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，称为信号序列，编码出的蛋白叫信号肽。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。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过内质网膜，即：边翻译边跨膜运转。第20页/共30页1999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“信号”存在于它的一级结构中。应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位错误引起的疾病的分子机理，如高草酸盐尿症；（2）基因工程生产分泌型蛋白质药物。

第21页/共30页1）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：①通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段20-80个氨基酸的导肽（leaderpeptide）共同组成。②蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程；③蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别，再与Hsp70或MSF等分子伴侣相结合，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。2

翻译后运转机制（细胞器蛋白）

第22页/共30页蛋白质合成的调控——自学第23页/共30页思考题1.名词解释：信号肽2.试述蛋白质合成后加工的主要方式。第24页/共30页导肽的特点：1，带正电的碱性氨基酸含量较为丰富，分散于不带电荷的氨基酸序列间（起重要作用）2，缺少带负电的酸性氨基酸3，丝氨基酸含量较高4，有形成α－螺旋结构的能力第25页/共30页第26页/共30页SRP=signalrecognitionparticle第27页/共30页1999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“信号”存在于它的一级结构中。假设的依据：(1)被转运蛋白质的初生肽(即其前身物)比成熟肽大；(2)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。应用：（1）解释了某些由于蛋白质定位错误引起的疾病的分子机理，如高草酸盐尿症；