生物信息的传递下从mRNA到蛋白课件

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1、一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化二、翻译的起始二、翻译的起始三、肽链的延伸三、肽链的延伸四、肽链的终止四、肽链的终止五、蛋白质前体的加工五、蛋白质前体的加工 原核生物蛋白质的合成原核生物蛋白质的合成一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化氨基酸氨基酸 + tRNA+ tRNA氨酰氨酰- tRNA- tRNAATP AMPPPi氨酰氨酰-tRNA-tRNA合成酶合成酶 蛋白质合成蛋白质合成 AA-tRNA AA-tRNA合成酶合成酶活化活化 AA-tRNA AA-tRNA生成生成 tRNA tRNA上的反密上的反密码子与码子与mRNAmRNA上上的密码子相互的密码子相互识别并配对识别并配对Met+tRN

2、AfMet+ATP Met-tRNAfMet +AMP +PPiN10 -甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸Met-tRNAfMet 四氢四氢叶酸叶酸fMet-tRNAfMet甲酰基转移酶 二、起始（二、起始（initiation) )2 2、复合体与、复合体与IF-2-GTPIF-2-GTP复合物及复合物及fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet 结结合，合，fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet进入小亚基的进入小亚基的P P位，位，tRNAtRNA上的上的反密码子与反密码子与mRNAmRNA上的起始密码子配对，形成上的起始密码子配对，形成中间中间复合体。复合体。只有只有fM

3、et-tRNAfMet-tRNAfMetfMet能与第一个能与第一个P P位点相结合位点相结合3 3、上述复合物再与、上述复合物再与50 S50 S大亚基结合，大亚基结合，GTPGTP水解，释放翻译起始因子。水解，释放翻译起始因子。 起始因子的功能起始因子的功能 IF-3IF-3分子量分子量为为 2 0 k D2 0 k D ， 具 有 解 离具 有 解 离30S30S与与50S50S亚亚基的活性；基的活性；是是30S30S亚基亚基与与mRNAmRNA起始起始位点的特异位点的特异结合所必需结合所必需的。的。 问题：为什么其它问题：为什么其它Met-tRNAs不不能进入起始位点？能进入起始位点？

4、 是由于两种是由于两种tRNA本身的差别导致本身的差别导致的的Formyl Met MetA A AA C CA C CA A AC A G CG C G C A AA A G A A* CAU CAU 图 15- 起 始tRNAf-Met和延 伸tRNAm-Met的差异 （1） fMet-tRNAfMet在在受体臂末端的一对碱受体臂末端的一对碱基 是基 是 C A ， M e t -tRNAm M e t是是GC， CA中的中的C可以和延伸可以和延伸因子因子IF-2结合。结合。（2）tRNAfMet的反密的反密码 子 环 上 的 是码 子 环 上 的 是 A ，tRNAmMet是烷基化腺是烷

5、基化腺嘌呤。嘌呤。（3）tRNAfMet TC环环端是端是A，tRNAmMet的的相应位置是相应位置是G。肽链的延长需要一些延伸因子（肽链的延长需要一些延伸因子（EFEF） 原核生物的原核生物的EFEF主要有主要有EF-TEF-T和和EF-GEF-G两类两类: : EF-T：开始误认为这类延伸因子有肽基转：开始误认为这类延伸因子有肽基转移酶的活性，所以取转移酶的第一个字母移酶的活性，所以取转移酶的第一个字母“T” 。三、肽链的延伸（三、肽链的延伸（elongationelongation） EF-G：这类延伸因子与核糖体结合时需要：这类延伸因子与核糖体结合时需要GTP，当，当GTP水解时，这类

6、延伸因子就从核水解时，这类延伸因子就从核糖体上解离下来，由于涉及糖体上解离下来，由于涉及GTP，所以用，所以用GTP的第一个字母的第一个字母“G”表示。表示。 EF-T有两种：有两种：Tu和和Ts EF-Ts：s是是stable的意思，是稳定蛋白质，的意思，是稳定蛋白质， EF-Tu: u是是unstable，不稳定蛋白质。，不稳定蛋白质。 EF-Tu直接参加了氨酰直接参加了氨酰-tRNA与核糖体的结合。与核糖体的结合。 v 氨酰氨酰-tRNA进入核糖体的进入核糖体的A位位 v 肽键的形成肽键的形成 v 移位移位 肽链的延伸包括肽链的延伸包括3步步:EF-TuEF-Tu先与先与GTPGTP结合

7、，再与氨酰结合，再与氨酰-tRNA-tRNA结合结合形成一个复合物，最后与形成一个复合物，最后与70S70S起始复合物起始复合物相结合相结合(A(A位位) )，并释放出，并释放出EF-Tu-GDP, EF-EF-Tu-GDP, EF-Tu-GDPTu-GDP再与再与EF-TsEF-Ts及及GTPGTP反应，重新形成反应，重新形成不稳定不稳定EF-Tu-GTPEF-Tu-GTP，进入下一轮循环。，进入下一轮循环。EF-TsEF-Ts能结合能结合fMet-tRNAfMet-tRNA1 1、氨酰、氨酰-tRNA-tRNA进入核糖体的进入核糖体的A A位位。Tu TsGTPGDPA U G53TuTs

8、GDPTu-GTPTuTsTuTs循环循环肽基转移酶肽基转移酶2、肽键的形成肽基转移酶肽基转移酶(transpeptidase)(transpeptidase)3、移位（Translocation)EF-GEF-G有移位酶有移位酶(translocase)(translocase)活性活性, ,可结合并可结合并水解水解1 1分子分子GTPGTP，促进核糖体向，促进核糖体向mRNAmRNA的的3 3端移端移动动fMetA U G53fMetTuGTP四、肽链合成的终止识别识别水解水解解离解离：和和U A G53COO-真核生物的蛋白质合成一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化二、翻译的起始二、翻译的起

9、始起始起始tRNA：为：为MettRNAMeteIF4Am7GpppAAAAAAAUGeIF4EeIF4GeIF340SeIF2Met-tRNAieIF1A5帽子结构参与形成翻译起始复合物帽子结构参与形成翻译起始复合物3PolyA参与形成翻译起始复合物参与形成翻译起始复合物1 1、40S40S小亚基识小亚基识别别mRNA 5mRNA 5端端AUGAUG上游的帽子上游的帽子结构，与其结合。结构，与其结合。2 2、复合物移动、复合物移动到到AUGAUG处，与处，与mRNAmRNA稳定结合。稳定结合。Kozak:Kozak:扫描模型扫描模型3 3、与、与60S60S亚基结亚基结合合起始因子起始因子多

10、，至少多，至少9种种结合的结合的顺序顺序需要需要ATP特点：特点：mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程三、肽链的延伸三、肽链的延伸原核：每次反应需原核：每次反应需3个延伸因子个延伸因子真核：真核：2个个 EF-1, EF-2四、肽链的终止四、肽链的终止原核：释放因子原核：释放因子3个个真核：真核：2个：个：eRF1和和eRF3真核与原核生物翻译的比较真核与原核生物翻译的比较 mRNAmRNA 核糖体

11、核糖体 tRNAtRNA起始起始 起始因子起始因子 延伸因子延伸因子 释放因子释放因子 原核生物原核生物 5 5端：端：SDSD序列序列 70S70S fmet-tRNAfmet-tRNAfmetfmet 三种三种 三种三种l80S80Sl多多l二种二种l二种二种小结：原核生物与真核生物翻译的差别小结：原核生物与真核生物翻译的差别(1)(1)真核生物真核生物mRNAmRNA具有具有m m7 7GpppNpGpppNp帽子结构，帽子结构，mRNAmRNA分分子子55端的端的“帽子帽子”和和33端的多聚端的多聚A A都参与形成都参与形成翻译起始复合物。翻译起始复合物。(2)(2)原核生物的起始原核

12、生物的起始tRNAtRNA是是fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet，而真核，而真核生物是生物是Met-tRNAMet-tRNAMetMet；(3)(3)原核生物中原核生物中30S30S小亚基首先与小亚基首先与mRNAmRNA模板相结合，模板相结合，再与再与fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet结合，最后与结合，最后与50S50S大亚基结合。大亚基结合。而在真核生物中，而在真核生物中，40S40S小亚基首先与小亚基首先与Met-tRNAMet-tRNAMetMet相结合，再与模板相结合，再与模板mRNAmRNA结合，最后与结合，最后与60S60S大亚基大亚基结合生成

13、结合生成80SmRNAMet-tRNA80SmRNAMet-tRNAMetMet起始复合物。起始复合物。(4)(4)原核生物原核生物mRNAmRNA上上55末端通过末端通过SDSD序列与核序列与核糖体结合；真核生物核糖体上有专一位点糖体结合；真核生物核糖体上有专一位点或因子识别或因子识别mRNAmRNA的帽子，使的帽子，使mRNAmRNA与核糖体与核糖体结合。除了帽子结构以外，结合。除了帽子结构以外，40S40S小亚基还能小亚基还能识别识别mRNAmRNA上的起始密码子上的起始密码子AUGAUG。 (5)(5)真核生物真核生物mRNAmRNA与核糖体小亚基结合时需要与核糖体小亚基结合时需要AT

14、PATP，可能蛋白质合成中消除二级，可能蛋白质合成中消除二级结构需水解提供能量。结构需水解提供能量。 指肽链从核糖体释放后，经过细胞内各种修饰处指肽链从核糖体释放后，经过细胞内各种修饰处理，成为有活性的成熟蛋白质的过程。理，成为有活性的成熟蛋白质的过程。去甲酰化：去甲酰化： 甲酰化酶甲酰化酶 甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸-肽肽 甲酸甲酸 + 甲硫氨酸甲硫氨酸-肽肽去甲硫氨酰基：去甲硫氨酰基： 甲硫氨酸氨基肽酶甲硫氨酸氨基肽酶甲硫氨酸甲硫氨酸-肽肽 甲硫氨酸甲硫氨酸 + 肽肽 五、蛋白质前体的加工五、蛋白质前体的加工 有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的mRNAmRNA可翻可

15、翻译成很长的多肽链，含多种病毒蛋白，经蛋译成很长的多肽链，含多种病毒蛋白，经蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子。蛋白质分子。2 2二硫键的形成二硫键的形成 mRNAmRNA中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋中没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质都含有二硫键，蛋白质合成后通过白质都含有二硫键，蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。如胰两个半胱氨酸的氧化作用生成的。如胰岛素的形成。岛素的形成。3 3特定氨基酸的修饰特定氨基酸的修饰 氨基酸侧链的修饰作用包括磷酸氨基酸侧链的修饰作用包括磷酸化化（如核糖体蛋白质）、（如核糖体蛋白质）、糖基化糖基化（

16、如各（如各种糖蛋白）、种糖蛋白）、甲基化甲基化（如组蛋白、肌肉（如组蛋白、肌肉蛋白质）、蛋白质）、乙基化乙基化（如组蛋白）（如组蛋白）、羟基、羟基化化（如胶原蛋白）和（如胶原蛋白）和羧基化羧基化等，这些是等，这些是生物体内最普遍发生的氨基酸修饰作用生物体内最普遍发生的氨基酸修饰作用。4切除新生肽链中非功能片段切除新生肽链中非功能片段六、蛋白质的折叠六、蛋白质的折叠分子伴侣（分子伴侣（molecular chaperone）指一些结合在肽链或蛋白质上，帮助它们正指一些结合在肽链或蛋白质上，帮助它们正确折叠或防止它们聚集的蛋白质，在蛋白的确折叠或防止它们聚集的蛋白质，在蛋白的组装、运转和降解中发挥

17、重要作用。序列不组装、运转和降解中发挥重要作用。序列不相关但具有共同的功能。相关但具有共同的功能。细胞内有两类分子伴侣家族：热休克蛋白和细胞内有两类分子伴侣家族：热休克蛋白和伴侣素。伴侣素。 生物学功能：生物学功能：(1)(1)帮助新生蛋白质正确折叠帮助新生蛋白质正确折叠(2)(2)防止或纠正蛋白的错误折叠。防止或纠正蛋白的错误折叠。热休克蛋白：应激反应蛋白，如热休克蛋白：应激反应蛋白，如HSP70、HSP40和和GrpE家族，促使能自发折叠的家族，促使能自发折叠的蛋白质正确折叠。蛋白质正确折叠。伴侣素：如伴侣素：如HSP60和和HSP10，主要为非自，主要为非自发性折叠蛋白提供能折叠形成天然

18、结构发性折叠蛋白提供能折叠形成天然结构的微环境。的微环境。Chaperones bind to interactive regions of proteins as they are synthesized to prevent random aggregation. Regions of the protein are released to interact in an orderly manner to give the proper conformation.七、蛋白质合成的抑制剂七、蛋白质合成的抑制剂 抗生素能够抑制蛋白质的合成。它们对抗生素能够抑制蛋白质的合成。它们对蛋白质合成的作

19、用主要是阻止蛋白质合成的作用主要是阻止mRNA与核糖与核糖体结合（氯霉素），或阻止体结合（氯霉素），或阻止AA-tRNA与核与核糖体结合（四环素类），或干扰糖体结合（四环素类），或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），或作为竞争性抑制剂抑制蛋卡那霉素等），或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。白质合成。 白喉毒素（白喉毒素（diphtheria toxin) 对真核生物剧毒，实质是一种修饰酶，对对真核生物剧毒，实质是一种修饰酶，对真核生物的真核生物的EF-2起共价修饰作用，使其失起共价修饰作用，使其失活。活。 由于肿瘤细胞对

20、白喉毒素比正常细胞更敏由于肿瘤细胞对白喉毒素比正常细胞更敏感，故用它与抗肿瘤细胞的特异抗原结合感，故用它与抗肿瘤细胞的特异抗原结合以消灭肿瘤细胞。以消灭肿瘤细胞。干扰素（干扰素（ interferon) 由真核生物细胞感染病毒后分泌的具有抗由真核生物细胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作用的蛋白质。可抑制病毒繁殖，保病毒作用的蛋白质。可抑制病毒繁殖，保护宿主。护宿主。 干扰素在双链干扰素在双链RNA（某些（某些RNA病毒）存在病毒）存在时，作用于蛋白质合成的启动阶段，使蛋时，作用于蛋白质合成的启动阶段，使蛋白质合成受抑制。白质合成受抑制。合成的蛋合成的蛋白质准确白质准确无误地定无误地定向运送到向运送

21、到细胞各部细胞各部分是细胞分是细胞生命活动生命活动正常进行正常进行的前提和的前提和保证。保证。第五节第五节 蛋白质转运机制蛋白质转运机制一般地，蛋白质跨膜的转运机制可分为一般地，蛋白质跨膜的转运机制可分为两大类：两大类：一、翻译转运同步机制一、翻译转运同步机制 （co-translation tanslocation）二、翻译后转运机制二、翻译后转运机制（post-translational translocation）蛋白质蛋白质(游离游离ER)蛋白质蛋白质(内质网内质网ERER)内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体质膜质膜分泌到胞外分泌到胞外留在胞液中留在胞液中 细胞器细胞器线粒体线粒

22、体叶绿体叶绿体细胞核细胞核其它细胞器其它细胞器一、翻译转运同步机制一、翻译转运同步机制分泌蛋白质分泌蛋白质和膜形成的和膜形成的蛋白质蛋白质二、翻译后转运机制二、翻译后转运机制线粒体和叶绿线粒体和叶绿体等细胞器中体等细胞器中的蛋白质、细的蛋白质、细胞核中的蛋白胞核中的蛋白质以及部分参质以及部分参与膜形成的蛋与膜形成的蛋白质白质蛋白蛋白性质性质 转转 运运 机机 制制主主 要要 类类 型型分泌分泌蛋白质在结合核糖蛋白质在结合核糖体上合成并以翻译体上合成并以翻译运转同步机制运输运转同步机制运输 免疫球蛋白、卵蛋白、免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等水解酶、激素等细胞细胞器发器发育育蛋白质在游离核糖蛋

23、白质在游离核糖体上合成，以翻译体上合成，以翻译后运转机制运输后运转机制运输 核、叶绿体、线粒体、核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、过氧化物乙醛酸循环体、过氧化物酶体等细胞器中的蛋白质酶体等细胞器中的蛋白质膜的膜的形成形成 两种机制兼有两种机制兼有质膜、内质网、类囊体中质膜、内质网、类囊体中的蛋白质的蛋白质一、翻译运转同步机制一、翻译运转同步机制: : 7070年代初期，研究发现，在一些分泌蛋白年代初期，研究发现，在一些分泌蛋白中，其中，其N N端有一段端有一段15153636个氨基酸的疏水性肽段，个氨基酸的疏水性肽段，这一肽段在成熟的分泌蛋白中并不存在。这一肽段在成熟的分泌蛋白中并不存在。NC

24、CN成熟蛋白成熟蛋白前体蛋白前体蛋白19751975年美国科学家布洛贝尔（年美国科学家布洛贝尔（G.BlobelG.Blobel）与多）与多伯斯伯斯(D.Sabatini)(D.Sabatini)提出了提出了“信号肽假说信号肽假说” 信号肽假说的主要内容：信号肽假说的主要内容： 信号肽信号肽( () )：新生分泌蛋白：新生分泌蛋白N N端的短端的短肽，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位。肽，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位。1524262122Met Met Ala Ala Gly Pro Arg Thr Ser Leu Leu Leu Ala Phe Ala Leu Leu Cys Leu

25、 Pro Trp Thr Gln Val Val Gly Ala Leu Pro起始起始切割位点切割位点牛生长激素蛋牛生长激素蛋白信号肽白信号肽122 2、蛋白转运的过程：、蛋白转运的过程：（1 1）当翻译产生）当翻译产生50-7050-70个残基后，信个残基后，信号肽从核糖体上露号肽从核糖体上露出来；内质网上有出来；内质网上有信号识别蛋白信号识别蛋白 （signalsignal），识别），识别信号肽，与其结合；信号肽，与其结合；肽链延伸暂时终止；肽链延伸暂时终止；（2 2）内质网膜上存在）内质网膜上存在SRPSRP受体蛋白受体蛋白DPDP（docking docking proteinpro

26、tein），）， SRP-SRP-信号肽信号肽- -核糖体复合物即被引核糖体复合物即被引向内质网膜并与向内质网膜并与SRPSRP的受体的受体DPDP相结合；膜通相结合；膜通道产生。道产生。 （3 3）SRPSRP结合结合GTP,GTP,释放信号肽，进入膜通道，释放信号肽，进入膜通道，翻译继续进行翻译继续进行（4 4）GTPGTP水解，水解，SRPSRP与与DPDP分离并恢复游离状态，分离并恢复游离状态，（5 5）多肽合）多肽合成继续进行；成继续进行；（6 6）新生）新生肽过膜后，肽过膜后，信号肽酶信号肽酶将蛋白切将蛋白切割，蛋白割，蛋白释放到内释放到内质网中。质网中。问题问题1：信号肽在蛋白质

27、运输中是如何起作用的？：信号肽在蛋白质运输中是如何起作用的？半乳半乳糖苷酶糖苷酶 (L)(L)麦芽糖结合蛋白（麦芽糖结合蛋白（MBMB）麦芽糖转运蛋白（麦芽糖转运蛋白（MT）MB N端端基因片段基因片段MT N端端基因片段基因片段L C端基端基因片段因片段L C端基端基因片段因片段实验：实验：内质网内质网实验及结论实验及结论: :完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要完整的信号多肽是保证蛋白质运转的必要条件。条件。仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发仅有信号肽还不足以保证蛋白质运转的发生。生。信号序列的切除并不是运转所必需的。信号序列的切除并不是运转所必需的。并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号

28、并非所有的运转蛋白质都有可降解的信号肽，如卵清蛋白。肽，如卵清蛋白。“信号肽信号肽”定义为：能启动蛋白质运转的定义为：能启动蛋白质运转的任何一段多肽。任何一段多肽。问题问题2 2：膜孔道是后来形成的还是原来存在的？：膜孔道是后来形成的还是原来存在的？结论：通道原来存在，但关闭。转运蛋白和核结论：通道原来存在，但关闭。转运蛋白和核 糖体共同存在，通道才打开。糖体共同存在，通道才打开。问题问题3：蛋白水解酶的位置？：蛋白水解酶的位置？结论：内质网膜上。结论：内质网膜上。问题问题4：是否需要能量？：是否需要能量？结论：结论：GTP提供能量。提供能量。 二、翻译后二、翻译后运转机制运转机制: : 信号

29、序列被信号序列被称为前导肽，称为前导肽，前导肽在跨前导肽在跨膜运转中起膜运转中起重要作用。重要作用。 ( (一一) )线粒体蛋白质跨膜运转线粒体蛋白质跨膜运转（1）一般位于）一般位于N端，长端，长2080个氨基酸残基；个氨基酸残基；2441（2 2）带正电荷碱性氨基酸（）带正电荷碱性氨基酸（ArgArg）较丰富，）较丰富， 分散于不带电荷的氨基酸序列之间；分散于不带电荷的氨基酸序列之间；Met Leu Ser Leu Arg Gln Ser Ile Arg Phe Phe Lys Pro Ala Thr Arg Thr Leu Cys Ser Ser Arg Tyr Leu Leu+酵母细胞色

30、素酵母细胞色素C氧化酶导肽氧化酶导肽（3）缺少带负电荷的酸性氨基酸；）缺少带负电荷的酸性氨基酸；（4）羟基氨基酸（）羟基氨基酸（Ser）含量较高；）含量较高；（5）有形成两亲（亲水和疏水）有形成两亲（亲水和疏水）- 螺旋螺旋 能力。能力。Met Leu Ser Leu Arg Gln Ser Ile Arg Phe Phe Lys Pro Ala Thr Arg Thr Leu Cys Ser Ser Arg Tyr Leu Leu酵母细胞色素酵母细胞色素C氧化酶导氧化酶导肽肽 2 2、蛋白质运转特征：、蛋白质运转特征：（1 1）通过线粒体膜的）通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大蛋白质在运转之前

31、大多数以前体形式存在，多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和它由成熟蛋白质和N N端的前导肽组成。前端的前导肽组成。前体过膜后被多肽酶水体过膜后被多肽酶水解，释放出成熟蛋白。解，释放出成熟蛋白。（2）蛋白质通过线粒体内膜的运转是一）蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程，能量来自种需能过程，能量来自ATP水解和膜水解和膜电位差。电位差。（3）转运时，通过导肽起作用，）转运时，通过导肽起作用， 导肽导肽内不仅含有识别线粒体的信息，并且内不仅含有识别线粒体的信息，并且有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送的功能；导肽对所牵引的蛋白质没有的功能；导肽对所牵引的蛋白质没有特异

32、性要求。特异性要求。（4）有多种蛋白受体及分子伴侣参与。）有多种蛋白受体及分子伴侣参与。3 3、运转过程：、运转过程：（1）待运转多肽与）待运转多肽与分子伴侣分子伴侣Hsp70或或MSF （mitochondrial import stimulating factor）等相结合，）等相结合，线粒体外膜和内膜上线粒体外膜和内膜上分别有分别有Tom和和Tim受受体复合蛋白，体复合蛋白，Tom识识别导肽并与其结合；别导肽并与其结合；（2）分子伴）分子伴侣离开蛋白质，侣离开蛋白质，蛋白质在导肽蛋白质在导肽的作用下，通的作用下，通过过Tom和和Tim组成的膜通道组成的膜通道进入线粒体内进入线粒体内腔。腔

33、。消耗消耗ATPTomTim（3）蛋白质进）蛋白质进入线粒体，导肽入线粒体，导肽被切除，分子伴被切除，分子伴侣重新结合蛋白侣重新结合蛋白质，形成有功能质，形成有功能的蛋白质。的蛋白质。Tom = transport across outer membraneTim = transport across inner membrane有些前导肽含有有些前导肽含有“止运入止运入”肽段，当肽段，当该肽段被跨膜通道中的受体蛋白识别该肽段被跨膜通道中的受体蛋白识别时，所运输的多肽将被定位在膜上。时，所运输的多肽将被定位在膜上。( (二二) ) 叶绿体蛋白的转运叶绿体蛋白的转运 膜膜 基质基质 类囊体类囊体

34、1 1、运转过程有如下特点：、运转过程有如下特点：活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指标之一。是鉴别翻译后运转的指标之一。叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合。体结合。叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表现出明显的差异。和蛋白质种类不同而表现出明显的差异。2 2、蛋白运转过程、蛋白运转过程（1 1）叶绿体上的）叶绿体上的蛋白在蛋白在N N端含有前端含有前导肽，能引导其导肽，能引导其穿过叶绿体膜进穿过叶绿体膜进入基质，在基质入基质，在基质中有特异的蛋白中有

35、特异的蛋白酶加工切去。酶加工切去。（2）对类囊体）对类囊体中的蛋白，除中的蛋白，除 N端含有导肽，能端含有导肽，能引导其穿过叶绿引导其穿过叶绿体膜上蛋白形成体膜上蛋白形成的通道进入基质的通道进入基质外，还含有导向外，还含有导向类囊体的前导肽，类囊体的前导肽，引导其穿过类囊引导其穿过类囊体膜进入类囊体体膜进入类囊体腔。腔。3 3、叶绿体与线粒体蛋白质转运比较、叶绿体与线粒体蛋白质转运比较（1 1）膜上都有各自特定的受体蛋白；）膜上都有各自特定的受体蛋白；（2 2）需要能量，利用）需要能量，利用ATPATP和质子动力势；和质子动力势；（3 3）前导肽；）前导肽；（4 4）某些）某些HspHsp分子

36、相同分子相同（5 5）受体蛋白复合体是不同的。）受体蛋白复合体是不同的。（三）核定位蛋白的运转机制（三）核定位蛋白的运转机制 核蛋白：在核蛋白：在细胞质内合细胞质内合成后，进入成后，进入细胞核内发细胞核内发挥功能的一挥功能的一类蛋白质。类蛋白质。 核定位信号（核定位信号（nuclear localization nuclear localization sequence,NLSsequence,NLS）：引导蛋白质进入细胞核的一段信）：引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。号序列。 NLSNLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基，如酸序

37、列片段，富含碱性氨基酸残基，如LysLys、ArgArg，此外还常含有此外还常含有ProPro。lNLSNLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列，也可以分成两段，两段之间间隔序列，也可以分成两段，两段之间间隔约约1010个氨基酸残基（核质蛋白）。个氨基酸残基（核质蛋白）。lNLSNLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切除。在指导完成核输入后并不被切除。lNLSNLS只是亲核蛋白进入核的一个必要条件只是亲核蛋白进入核的一个必要条件而非充分条件而非充分条件NLSNLS受体为核转运因受体为核转运因子子,，它们组

38、成，它们组成的异源二聚体是可的异源二聚体是可溶性受体。溶性受体。 NLSNLS识识别核转运因子并与别核转运因子并与其结合其结合, ,停在核孔处停在核孔处, ,依靠依靠GTPGTP水解提供能水解提供能量进入核。量进入核。 不同蛋不同蛋白质其半白质其半衰期差异衰期差异较大。较大。 蛋白质蛋白质半衰期与半衰期与N端氨基酸端氨基酸残基有一残基有一定关系。定关系。四、蛋白质的降解四、蛋白质的降解 生物体内蛋白的降解是一个有序的过程。生物体内蛋白的降解是一个有序的过程。在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是通过一个依赖于ATP的蛋白酶（称为Lon）来实现的。在真核生物中，蛋白质的降解需要Ubiquitin，一个

39、有76个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与。与Ubiquitin相连的蛋白将被送到一个依赖于ATP的蛋白质降解系统。2. 2. 降解涉及到的三种重要酶降解涉及到的三种重要酶 泛素活化酶 (ubiquitin-activating enzyme，E1) 泛素结合酶 （ubiquitin-conjugating enzyme，E2) 泛素蛋白连接酶 (ubiquitin-proteinligating enzyme, E3)3.3.有序降解机理有序降解机理 第一步是激活泛素分子，激活过程第一步是激活泛素分子，激活过程需要来自的能量；激活后的泛素需要来自的能量；激活后的泛素分子再被转运到上，后者负责把

40、泛分子再被转运到上，后者负责把泛素分子捆绑在需要降解的蛋白质上，在素分子捆绑在需要降解的蛋白质上，在这个过程中并不认识被指定要降解这个过程中并不认识被指定要降解的蛋白质，真正对蛋白质操生杀大权的的蛋白质，真正对蛋白质操生杀大权的是，因为对要被降解蛋白的认定是是，因为对要被降解蛋白的认定是由来完成的。由来完成的。过程：在指引下，携带泛素分过程：在指引下，携带泛素分子接近所指定的蛋白质，这时子接近所指定的蛋白质，这时就把泛素分子就把泛素分子“捆绑捆绑”在所指定的蛋白在所指定的蛋白质上。但是，这个过程是反复进行的。质上。但是，这个过程是反复进行的。这样，被指定的蛋白质上就会贴上一批这样，被指定的蛋白

41、质上就会贴上一批泛素标签，形成一个个短的泛素链。因泛素标签，形成一个个短的泛素链。因为只有泛素分子达到一定的量才能起到为只有泛素分子达到一定的量才能起到标签作用，这时贴上了标签作用，这时贴上了“死亡标签死亡标签”的的蛋白质，就会走向细胞中的蛋白质，就会走向细胞中的“垃圾垃圾桶桶”蛋白酶体。蛋白酶体。泛素化过程泛素化过程泛素泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素泛素COS E1HS-E2HS-E1泛素泛素COS E2泛素泛素COS E1被降解被降解蛋白质蛋白质HS-E2泛素泛素COS E2泛素泛素CNH 被降解蛋白质被降解蛋白质OE3阿龙阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和欧文赫什科和欧文罗斯罗斯