蛋白质合成21019

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1、目目 录录 蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing&Protein Transportation第第 三三 节节授课单位：生物化学教研室授课单位：生物化学教研室授课教员：授课教员：姚姚 真真 真真目目 录录Protein synthesisProtein synthesis目目 录录新生多肽链新生多肽链具有蛋白质活性吗具有蛋白质活性吗没有没有目目 录录目目 录录具有天然构象的功能蛋白具有天然构象的功能蛋白新生多肽链新生多肽链翻译后加工翻译后加工目目 录录翻译后加工翻译后加工包括包括v 高级结构修饰高级结构修饰 v 多肽链折叠为天然的

2、三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 v 肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰目目 录录一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成。新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成。多肽链自身氨基酸顺序储存着折叠的信息。多肽链自身氨基酸顺序储存着折叠的信息。多数天然蛋白质折叠需要其他酶、蛋白辅助。多数天然蛋白质折叠需要其他酶、蛋白辅助。折叠时间？折叠时间？折叠信息？折叠信息？目目 录录目目 录录几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣分子伴侣(molecular chaperon)2.蛋白二硫键异构酶蛋白

3、二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶(peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI)目目 录录(1).热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein,HSP)HSP70、HSP40和和GrpE族族 (2).伴侣素伴侣素(chaperonins)GroEL和和GroES家族家族1.分子伴侣分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。质的正确折

4、叠。(molecular chaperon)热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用结合保护待折叠多肽片段，再释放结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成该片段进行折叠。形成HSP70和多肽和多肽片段依次结合、解离的循环。片段依次结合、解离的循环。HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP70-ATP复合物复合物 HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠 HSP40激活激活ATP，ATP水解水解结合疏水残基结合疏水残基保持伸展保持伸展避免肽链内、间错误折叠

5、、凝集避免肽链内、间错误折叠、凝集GrpE 核苷酸交换因子核苷酸交换因子ATPADP（不稳定）（不稳定）目目 录录HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环和多肽片段依次结合、解离的循环目目 录录蛋白质的折叠产生的两个问题：蛋白质的折叠产生的两个问题：问题问题1 1：蛋白质能折叠的动力是什麽？蛋白质能折叠的动力是什麽？一级结构是蛋白质的空间结构基础，蛋白一级结构是蛋白质的空间结构基础，蛋白质趋向形成一种能量最低，结构最稳定的质趋向形成一种能量最低，结构最稳定的三级结构，这是蛋白质能折叠的动力。三级结构，这是蛋白质能折叠的动力。目目 录录问题问题2 2：蛋白质为何无法自我完成正确折叠？蛋白质为何无

6、法自我完成正确折叠？细胞内高稠密介质，以及狭窄空间细胞内高稠密介质，以及狭窄空间使得伸展的和部分折叠的蛋白质在使得伸展的和部分折叠的蛋白质在高浓度时倾向于聚集，无法自我迅高浓度时倾向于聚集，无法自我迅速完成正确折叠。速完成正确折叠。目目 录录伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素伴侣素为非自发性折叠为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的然空间构象的微环境微环境。目目 录录伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素的主要作用伴侣素的主要作用为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成

7、天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然空间构象的微环境。目目 录录2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)目目 录录目目 录录蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。最稳定的天然构象。(内质网腔中活性高）内质网腔中活性高）目目 录录3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 v天然肽链中肽酰天然肽链中肽酰-脯氨酸间的肽间多反式结构脯氨酸间的肽间

8、多反式结构vPPIPPI是是蛋白质三维构象形成的蛋白质三维构象形成的限速酶限速酶v在需形成顺式构型时，使多肽在各脯氨酸弯折处在需形成顺式构型时，使多肽在各脯氨酸弯折处 形成准确折叠。形成准确折叠。(peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI)目目 录录翻译后加工翻译后加工包括包括三、三、高级结构修饰高级结构修饰 一、一、多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 二、二、肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰目目 录录二、肽链的一级结构的修饰二、肽链的一级结构的修饰（一）肽链（一）肽链N端的修饰端的修饰Protein_Synthesis真核生物真核生物

9、：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet目目 录录天然蛋白大部分天然蛋白大部分N N端第一位不是甲硫氨酸端第一位不是甲硫氨酸脱甲酰基酶脱甲酰基酶氨基肽酶氨基肽酶N-N-甲酰基甲酰基N N端甲硫氨酸端甲硫氨酸或或N N端附加序列端附加序列除去除去目目 录录（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰 磷酸化、羟基化、甲基化等磷酸化、羟基化、甲基化等目目 录录鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽POMCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰目目 录

10、录翻译后加工翻译后加工包括包括三、三、高级结构修饰高级结构修饰 一、一、多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 二、二、肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰目目 录录三、高级结构的修饰三、高级结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接 目目 录录Quaternary structure of hemoglobin Hemoglobin is composed of four poly-peptide chains,each of which is bound to a heme group.The two

11、chains and the two chains are identical.血红蛋白分子血红蛋白分子2 2 2 2亚基的聚合亚基的聚合目目 录录蛋白质的四级结构要点：蛋白质的四级结构要点：定义：定义：有两条或两条以上独立三级结构的多有两条或两条以上独立三级结构的多肽链彼此通过次级键结合而形成的空间结构。肽链彼此通过次级键结合而形成的空间结构。亚基（亚基（subunit）：）：四级结构蛋白中，具有独四级结构蛋白中，具有独立三级结构的多肽链。故四级结构实际是亚立三级结构的多肽链。故四级结构实际是亚基的立体排列和相互作用。基的立体排列和相互作用。作用力：作用力：疏水键、离子键、氢键疏水键、离子键

12、、氢键目目 录录蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。一过程称为蛋白质的靶向输送。(protein targeting)蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送目目 录录 胞胞 浆浆细胞核、线粒体或其他细胞器细胞核、线粒体或其他细胞器体液（靶器官、靶细胞）体液（靶器官、靶细胞）跨跨 膜膜 目目 录录信号肽的一级结构信号肽的一级结构目目 录录信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网 目目 录录小结小结Posttranslational Proces

13、sing&Protein Transportation多肽链折叠为多肽链折叠为天然的三维结构天然的三维结构 molecular chaperonprotein disulfide isomerase,PDIpeptide prolyl cis-trans isomerase,PPI heat hock protein chaperonins(HSP70、HSP40和和GreE)(GroEL和和GroES)目目 录录高级结构修饰高级结构修饰肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰Posttranslational Processing&Protein Transportation多肽链折叠为多肽链折

14、叠为天然的三维结构天然的三维结构 N端的修饰端的修饰个别氨基酸的修饰个别氨基酸的修饰多肽链的水解修饰多肽链的水解修饰亚基聚合亚基聚合 辅基连接辅基连接疏水脂链的共价连接疏水脂链的共价连接小结小结目目 录录蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制Interference&Inhibition of Protein Biosynthesis第第 四四 节节目目 录录 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生白质翻译体系

15、某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。物合成过程而起作用的。可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。目目 录录l抗生素抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。一类药物。l抗代谢药物抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞

16、过指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物度生长的药物.l 某些毒素也作用于基因信息传递过程某些毒素也作用于基因信息传递过程。目目 录录一、抗生素类一、抗生素类抗生素抗生素四环素族（金霉素四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素红霉素红霉素梭链孢酸梭链孢酸 放线菌酮放线菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素作用点作用点原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基真核核蛋白真核核蛋白

17、体大亚基体大亚基真核、原核真核、原核核蛋白体核蛋白体 作用原理作用原理抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA与小亚基与小亚基结合结合改变构象引起读码错误、抑改变构象引起读码错误、抑制起始制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位与与EFG-GTP结合，抑制肽结合，抑制肽链延长链延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰氨基酰-tRNA类似物，进位类似物，进位后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落应用应用抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究医学研究抗肿瘤药抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 目目 录录 嘌呤霉素嘌呤霉素作用示意图作用示意图取代氨基酰取代氨基酰-tRNA-tRNA进入进入A A位位四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线菌酮目目 录录目目 录录二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质 毒素毒素(toxin)干扰素干扰素(interferon)目目 录录目目 录录