生物化學(xué)教程王鏡巖朱圣庚徐長法第17章 蛋白質(zhì)的生物合成

1、第第十七章十七章蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）生物合成（翻譯）Protein synthesis，Translation生化教研室生化教研室 崔安芳崔安芳mRNA蛋白質(zhì)的生物合成過程就是將mRNA 分子中由堿基序列組成的遺傳信息，通過遺傳密碼破譯的方式轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序，因而稱為翻譯（translation)。n第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成體系蛋白質(zhì)生物合成體系n第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸與氨基酸與tRNAtRNA的連接的連接n第三節(jié)第三節(jié) 肽鏈的生物合成過程肽鏈的生物合成過程n第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)合成后加工和靶向輸送蛋白質(zhì)合成后加工和靶向輸送n第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑

2、制蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容蛋白質(zhì)生物合成的體系蛋白質(zhì)生物合成的體系Protein Biosynthesis System第第 一一 節(jié)節(jié) 蛋白質(zhì)合成的模板：蛋白質(zhì)合成的模板：模板與氨基酸之間的接合體：模板與氨基酸之間的接合體：蛋白質(zhì)合成的場所：蛋白質(zhì)合成的場所：核糖體核糖體mRNAmRNAtRNAtRNA酶及眾多蛋白因子酶及眾多蛋白因子 如如IFIF、eIFeIF 能量：能量：ATPATP、GTPGTP蛋白質(zhì)合成的原料：蛋白質(zhì)合成的原料： 20種氨基酸種氨基酸一、一、mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的信息模板是蛋白質(zhì)生物合成的信息模板mRNA結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖l mRNA上存在

3、遺傳密碼上存在遺傳密碼mRNA分子上從分子上從5 至至3 方向，由方向，由AUG開開始，每始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(triplet coden)。起始密碼起始密碼(initiation coden): AUG 終止密碼終止密碼(termination coden):UAA，UAG，UGA 1968 Nobel Prize in Physiology & Medicine (for deciphering the genetic code)

4、“Triumph of the Chemists” H.G. Khorana R. Holley M. Nirenberg Used a cell-free protein synthesis system from E. coli, programmed it with natural and synthetic RNAs of defined sequence, and determined the sequence of the peptides produced.保溫保溫蛋白質(zhì)合成停止蛋白質(zhì)合成停止poly U，ATP，GTP，氨基酸，氨基酸多聚苯丙氨酸（多聚苯丙氨酸（UUU是是Phe

5、的密碼子）的密碼子）同樣方法證明了同樣方法證明了CCC是是Pro的密碼子，的密碼子，AAA是是Lys的密碼子。的密碼子。提取液（提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖、核糖 體、酶、離子）體、酶、離子）遺傳密碼的破譯遺傳密碼的破譯(1961)目錄目錄13n遺傳密碼的特點遺傳密碼的特點1. 方向性方向性(directional)翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5 3 ，即讀，即讀碼從碼從mRNA的起始密碼子的起始密碼子AUG開始，按開始，按5 3 的的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。方向逐一閱讀，直至終止密碼子。 NC肽鏈延伸方向肽鏈延伸方向53讀碼方向讀碼方向目錄目錄142

6、. 連續(xù)性連續(xù)性(non-punctuated)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之間既無間隔也無交叉。既無間隔也無交叉。 AlaValHisMet終止密碼終止密碼目錄目錄15由于密碼子的連續(xù)性，在開放閱讀框中發(fā)生插入由于密碼子的連續(xù)性，在開放閱讀框中發(fā)生插入或缺失或缺失1個或個或2個堿基的基因突變，都會引起個堿基的基因突變，都會引起mRNA閱閱讀框架發(fā)生移動，稱為讀框架發(fā)生移動，稱為移碼移碼（frame shift），使后續(xù)），使后續(xù)的氨基酸序列大部分被改變，其編碼的蛋白質(zhì)徹底喪的氨基酸

7、序列大部分被改變，其編碼的蛋白質(zhì)徹底喪失功能，稱之為失功能，稱之為移碼突變移碼突變。 纈纈 脯脯 蘇蘇 天冬天冬纈纈 丙丙 酪酪 甘甘纈纈 丙丙 絲絲 精精目錄目錄163. 簡并性簡并性(degeneracy)一種氨基酸可具有一種氨基酸可具有2個或個或2個以上的密碼個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并簡并性。性。除色氨酸和甲硫氨酸僅有除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子外，個密碼子外，其余氨基酸有其余氨基酸有2、3、4個或多至個或多至6個三聯(lián)體為個三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱其編碼。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱為為簡并性密碼子簡并

8、性密碼子，也稱，也稱同義密碼子同義密碼子 。目錄目錄17各種氨基酸的密碼子數(shù)目各種氨基酸的密碼子數(shù)目目錄目錄18密碼子的特密碼子的特異性主要由異性主要由前兩位核苷前兩位核苷酸酸決定，即決定，即第三位堿基第三位堿基的改變往往的改變往往不改變其密不改變其密碼子編碼的碼子編碼的氨基酸。氨基酸。目錄目錄194. 擺動性擺動性(wobble) 反密碼子與密碼子之間的配對有時并不反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對為擺動配對( (wobble base pairing) )。 tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密

9、碼子第3位堿基U, C, AA, GU, CUG反密碼子與密碼子的識別方式與擺動配對反密碼子與密碼子的識別方式與擺動配對目錄目錄215. 通用性通用性(universal)從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這套套“通用密碼通用密碼”基本上適用于生物界的所有基本上適用于生物界的所有物種，具有物種，具有通用性通用性。密碼的通用性進一步證明各種生物進化密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。自同一祖先。目錄目錄22已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植

10、物細胞的葉綠體。植物細胞的葉綠體。 通用密碼通用密碼 線粒體密碼線粒體密碼AUA 異亮異亮 蛋、起始蛋、起始AGA 精精 終止終止AGG 精精 終止終止UGA 終止終止 色色目錄目錄23二、氨基酰二、氨基酰-tRNA通過其反密碼子與通過其反密碼子與mRNA中對應(yīng)的密碼子互補結(jié)合中對應(yīng)的密碼子互補結(jié)合 ntRNA的作用的作用運載氨基酸：運載氨基酸：氨基酸各由其特異的氨基酸各由其特異的tRNA攜帶，攜帶，一種氨基酸可有幾種對應(yīng)的一種氨基酸可有幾種對應(yīng)的tRNA，氨基酸結(jié)合，氨基酸結(jié)合在在tRNA 3 -CCA的位置，結(jié)合需要的位置，結(jié)合需要ATP供能；供能；充當(dāng)充當(dāng)“適配器適配器”：每種每種tRN

11、A的反密碼子決定了的反密碼子決定了所攜帶的氨基酸能準(zhǔn)確地在所攜帶的氨基酸能準(zhǔn)確地在mRNA上對號入座。上對號入座。目錄目錄24二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂ntRNA的構(gòu)象的構(gòu)象tRNA分子具有：分子具有：l3 CCA-OH氨基酸接受位點l識別氨基酰-tRNA合成酶位點l核糖體識別位點l反密碼子位點一種一種 tRNA只與一種氨基酸結(jié)合只與一種氨基酸結(jié)合一種氨基酸可與幾種一種氨基酸可與幾種 tRNA結(jié)合結(jié)合至少需要至少需要32種種 tRNA去識別所有的密碼子去識別所有的密碼子二、核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所二、核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所核糖體位于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖

12、體位于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rRNA + Protein = Ribosome 原核生物真核生物核蛋白體70S30S50S80S40S60SrRNA16S5S23S18S28S5S5.8S蛋白質(zhì)rpS 21種rpL 36種rpS 33種rpL 49種核蛋白體的組成核蛋白體的組成 核核蛋蛋白白體體的的組組成成在單個核糖體上，可化分多個功能活性中心，在單個核糖體上，可化分多個功能活性中心，在蛋白質(zhì)合成過程中各有專一的識別作用和功能。在蛋白質(zhì)合成過程中各有專一的識別作用和功能。mRNAmRNA結(jié)合部位結(jié)合部位小亞基小亞基結(jié)合或接受結(jié)合或接受aa-tRNAaa-tRNA部位（部位（A A位位）大亞基大亞基結(jié)合或接

13、受肽酰結(jié)合或接受肽酰tRNAtRNA的部位（的部位（P P位位）大亞基大亞基tRNAtRNA排出部位排出部位大亞基大亞基目錄目錄33n 核糖體在翻譯中的功能部位核糖體在翻譯中的功能部位 原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式: :A位：位：氨基酰位氨基酰位 (aminoacyl site)P位：位：肽酰位肽酰位 (peptidyl site)E位：位：排出位排出位(exit site)目錄目錄35四、四、肽鏈生物合成需要酶類和肽鏈生物合成需要酶類和蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸

14、的活化；催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)，催化核蛋白體，催化核蛋白體P位上的肽酰基轉(zhuǎn)位上的肽?；D(zhuǎn)移至移至A位氨基酰位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基與氨基結(jié)合的氨基上，使?；c氨基結(jié)合形成肽鍵形成肽鍵;并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出酯酶的水解活性，使酯酶的水解活性，使P位上的肽鏈與位上的肽鏈與tRNA分離；分離；轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶(translocase)，催化核蛋白體向，催化核蛋白體向mRNA3-端移端移動一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于動一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于A位。位。 目錄目錄36起始因子（起始因子（init

15、iation factor，IF）延長因子（延長因子（elongation factor，EF）釋放因子（釋放因子（release factor，RF）目錄目錄37參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能種類種類生物學(xué)功能生物學(xué)功能起始因子起始因子IF-1占據(jù)核糖體占據(jù)核糖體A位，防止位，防止A位結(jié)合其他位結(jié)合其他tRNA IF-2促進促進fMet-tRNAfMet與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合 IF-3促進大、小亞基分離；提高促進大、小亞基分離；提高P位對結(jié)合位對結(jié)合fMet-tRNAfMet的敏感性的敏感性 延長因子延長因子EF-Tu促進氨基酰

16、促進氨基酰-tRNA進入進入A位，結(jié)合并分解位，結(jié)合并分解GTPEF-TsEF-Tu的的調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位；促進位；促進tRNA卸載與釋放卸載與釋放 釋放因子釋放因子RF-1特異識別特異識別UAA、UAG，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ?，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-2特異識別特異識別UAA、UGA，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ?，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-3具有具有GTP酶活性，介導(dǎo)酶活性，介導(dǎo)RF-1及及RF-2與核糖體的相與核糖體的相互作用互作用參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因

17、子及其生物學(xué)功能種類種類生物學(xué)功能生物學(xué)功能起始因子起始因子eIF-1多功能因子，參與翻譯的多個步驟多功能因子，參與翻譯的多個步驟eIF-2促進促進Met-tRNAiMet與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2B結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離 eIF-3結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離；介導(dǎo)結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離；介導(dǎo)eIF-4F復(fù)合物復(fù)合物-mRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合 eIF-4AeIF-4F復(fù)合物成分；有復(fù)合物成分；有RNA解螺旋酶活性，解除解螺旋酶活性，解除mRNA 5 -端的端的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使其與小亞基結(jié)合發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使其與小亞基結(jié)合 eIF-4B結(jié)合

18、結(jié)合mRNA，促進，促進mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F復(fù)合物成分，識別結(jié)合復(fù)合物成分，識別結(jié)合mRNA 的的5 帽結(jié)構(gòu)帽結(jié)構(gòu)eIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E、eIF-3和和PABeIF-5促進各種起始因子從小亞基解離促進各種起始因子從小亞基解離eIF-6促進大、小亞基分離促進大、小亞基分離延長因子延長因子eIF1-促進氨基酰促進氨基酰-tRNA進入進入A位，結(jié)合分解位，結(jié)合分解GTP，相當(dāng)于，相當(dāng)于EF-TueIF1-調(diào)節(jié)亞基，相當(dāng)于調(diào)節(jié)亞基，相當(dāng)于EF-TseIF-2有轉(zhuǎn)位酶活性，促進有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰肽酰-t

19、RNA由由A位移至位移至P位，促進位，促進tRNA卸載與釋放，相當(dāng)于卸載與釋放，相當(dāng)于EF-G 釋放因子釋放因子eRF識別所有終止密碼子，具有原核生物各類識別所有終止密碼子，具有原核生物各類RF的功能的功能第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的活化氨基酸的活化2020種不同的氨基酸在種不同的氨基酸在氨酰氨酰- -tRNAtRNA合成酶合成酶作用下作用下分別與相應(yīng)的分別與相應(yīng)的tRNAtRNA發(fā)生酯化反應(yīng)，生成氨酰發(fā)生酯化反應(yīng)，生成氨酰- -tRNAtRNA目錄目錄40第二節(jié)第二節(jié)氨基酸與氨基酸與tRNA的連接的連接 目錄目錄41氨基酸與特異的氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨基酰結(jié)合形成氨基酰-tRNA的的過程

20、稱為過程稱為氨基酸的活化氨基酸的活化。參與氨基酸的活化的酶：參與氨基酸的活化的酶：氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶。氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA合成酶合成酶一、氨基酰一、氨基酰-tRNA合成酶識別特定氨基酸和合成酶識別特定氨基酸和tRNAl氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA合成酶對底物氨基酸和合成酶對底物氨基酸和tRNAtRNA都有高度特異性。都有高度特異性。第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)氨基酸氨基酸 ATP-E ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E -AMP-E PPiPPin步驟步驟第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP

21、-E -AMP-E tRNAtRNA 氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA AMPAMP E EATPl氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA合成酶對底物氨基酸和合成酶對底物氨基酸和tRNAtRNA都有都有高度高度特異性。特異性。l氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA合成酶具有合成酶具有校正活性校正活性(proofreading (proofreading activity)activity)當(dāng)發(fā)生錯配時，可以水解酯鍵，再重新當(dāng)發(fā)生錯配時，可以水解酯鍵，再重新與正確的底物結(jié)合。與正確的底物結(jié)合。l蛋白質(zhì)合成的錯誤率在蛋白質(zhì)合成的錯誤率在1/100001/10000，比，比DNADNA合成錯誤率合成錯誤

22、率高很多。高很多。目錄目錄48n氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法丙氨酰丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAMet各種氨基酸和對應(yīng)的各種氨基酸和對應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的結(jié)合后形成的氨基酰氨基酰-tRNA表示為：表示為：氨基酸的三字母縮寫氨基酸的三字母縮寫-tRNA氨基酸的三字母縮寫氨基酸的三字母縮寫 例如：例如：n氨基酰氨基酰-tRNA的書寫：的書寫：nAla-tRNAAlanMet-tRNAMet nfmet-tRNAfmetnMet-tRNAiMet 真核生物：真核生物： Met-tR

23、NAiMet(initiator-tRNA)原核生物：原核生物： fMet-tRNAfMet (N-formyl methionine)與甲硫氨酸結(jié)合的與甲硫氨酸結(jié)合的tRNAtRNA，在真核生物中至少有兩，在真核生物中至少有兩種：種：tRNAtRNAi imetmet和和tRNAtRNAmetmet ；原核生物的起始密碼只能辨認(rèn)甲?；募琢虬彼幔松锏钠鹗济艽a只能辨認(rèn)甲?；募琢虬彼?，即即N-N-甲酰甲硫氨酸（甲酰甲硫氨酸（ fMetfMet ）。）。二、肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基二、肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基酰酰- -tRNAtRNA肽鏈的生物合成過程肽鏈的生物合成過程 T

24、he Process of Protein Biosynthesis 第第 三三 節(jié)節(jié) 52l翻譯過程包括起始（翻譯過程包括起始（initiation）、延長）、延長（elongation）和終止（）和終止（termination）三個階段。三個階段。l真核生物的肽鏈合成過程與原核生物的真核生物的肽鏈合成過程與原核生物的肽鏈合成過程基本相似，只是反應(yīng)更復(fù)肽鏈合成過程基本相似，只是反應(yīng)更復(fù)雜、涉及的蛋白質(zhì)因子更多。雜、涉及的蛋白質(zhì)因子更多。 l起始起始(initiation)l延長延長(elongation)l終止終止(termination )一、原核生物的肽鏈合成過程：一、原核生物的肽鏈合成

25、過程：模板模板mRNAmRNA和起始氨基酰和起始氨基酰- -tRNAtRNA分別與核糖分別與核糖體結(jié)合而形成體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物翻譯起始復(fù)合物的過程。的過程。一、翻譯起始復(fù)合物的裝配啟動肽鏈合成一、翻譯起始復(fù)合物的裝配啟動肽鏈合成（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物的形成（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物的形成 55需要需要1. 30S小亞基小亞基2. mRNA3. 起始起始fMet - tRNAfMet4. 起始因子起始因子(IF1,IF2,IF3)5. ATP，GTP6. 50S大亞基大亞基起始過程：起始過程：1. 核糖體大小亞基分離；核糖體大小亞基分離；2. 核糖體小亞基結(jié)合于核糖體小亞基結(jié)合于

26、mRNA的起始密碼子的起始密碼子附近；附近；3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體結(jié)合在核糖體P位位 ； 4. 核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。IF-3IF-11. 1. 核糖體大小亞基分離核糖體大小亞基分離防止大亞基過早結(jié)合防止大亞基過早結(jié)合A U G53IF-3IF-1mRNA如何準(zhǔn)確定位？如何準(zhǔn)確定位？2. 核糖體小亞基結(jié)合于核糖體小亞基結(jié)合于mRNA的起始密碼子附近的起始密碼子附近 S-DS-D序列：序列：mRNAmRNA起始密碼上游的一段富含嘌起始密碼上游的一段富含嘌呤堿基的特殊保守序列，可與核糖體小亞基呤堿基的特殊保守序列，可與核糖體小亞基16

27、S-rRNA16S-rRNA上富含嘧啶堿基的短序列相結(jié)合。上富含嘧啶堿基的短序列相結(jié)合。起始起始AUG由于與由于與S-D序列鄰近而與其它的序列鄰近而與其它的AUG區(qū)別開來區(qū)別開來Shine-Dalgarno sequence61lmRNA上鄰近上鄰近RBS下游，還有一段短核苷酸下游，還有一段短核苷酸序列，可被小亞基蛋白序列，可被小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。識別并結(jié)合。l通過上述通過上述RNA-RNA、RNA-蛋白質(zhì)相互作蛋白質(zhì)相互作用，小亞基可以準(zhǔn)確定位用，小亞基可以準(zhǔn)確定位mRNA上的起始上的起始AUG。IF-3IF-1IF-2GTP3.3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體結(jié)合在

28、核糖體P P位位A U G53防止防止fMet-tRNAfMet進入進入A位位IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.4. 核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物核糖體大亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物AUG5533IF-3IF-1AUG53IF-2GTPIF-2GDP Pi翻譯起始復(fù)合物：完整核糖體翻譯起始復(fù)合物：完整核糖體mRNAfMet-tRNAfMet（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物的形成1. 核糖體大小亞基分離；核糖體大小亞基分離；2. Met-tRNAiMet定位結(jié)合于小亞基定位結(jié)合于小亞基P位；位； 3. mRNA與核糖體小亞基定位結(jié)合；與核糖體小亞基定位結(jié)合；4

29、. 核糖體大亞基結(jié)合。核糖體大亞基結(jié)合。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+Pi帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物（elF4E, elF4G, elF4A）, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP圖圖- -真核生物翻譯起真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程始復(fù)合物形成過程6667真核細胞核糖體比原核細胞核糖體更大更復(fù)雜；真核細胞核糖體比原核細胞核糖體更大更復(fù)雜；起始因子有數(shù)十種（命名較混亂），但只有起始因子有數(shù)十種（命名較混亂），但只有2 2種種延長因子和延長因子和1 1種終止因子。種終止因子。起始氨基酸為起始氨基酸為MetMet，不是，不是

30、fMetfMet。（如何與內(nèi)部。（如何與內(nèi)部MetMet區(qū)別？）區(qū)別？）肽鏈合成的起始：由肽鏈合成的起始：由40S40S核糖體亞基首先識別核糖體亞基首先識別mRNAmRNA的的55端端- -帽子，然后沿帽子，然后沿mRNAmRNA移動尋找移動尋找AUGAUG；68 eIF-2B, eIF-3促進大小亞基分離（未顯示）促進大小亞基分離（未顯示） Met-tRNAiMet在結(jié)合了在結(jié)合了GTP的的eIF2等起始因子協(xié)助下等起始因子協(xié)助下結(jié)合于結(jié)合于40S小亞基小亞基P位。位。 eIF4F復(fù)合物（組成：復(fù)合物（組成：eIF4E, eIF4G, eIF4A）結(jié)合于）結(jié)合于mRNA 5- CAP。 40

31、s小亞基在小亞基在eIF3協(xié)助下與協(xié)助下與mRNA及及eIF4G結(jié)合。結(jié)合。真核生物翻譯起始前復(fù)合物的形成：真核生物翻譯起始前復(fù)合物的形成：MetMet69 ATP水解釋放能量推動翻譯水解釋放能量推動翻譯起始前復(fù)合物向起始前復(fù)合物向3端前進端前進“掃描掃描”，使，使Met-tRNAiMet準(zhǔn)確定位在起始密碼子（機準(zhǔn)確定位在起始密碼子（機制？）制？） eIF5促使結(jié)合于促使結(jié)合于eIF2上的上的GTP水解，并促使起始因子水解，并促使起始因子的解離。的解離。 60S大亞基加入，形成完整大亞基加入，形成完整80S核蛋白體，翻譯開始。核蛋白體，翻譯開始。MetMetMetMetMetMet70Koza

32、k序列Marilyn KozakKozak序列是位于序列是位于真核生物真核生物mRNA 5端帽子結(jié)構(gòu)后面的一段核酸序列，端帽子結(jié)構(gòu)后面的一段核酸序列，通常是通常是ACCACCAUGG，為，為18S rRNA提供識別和結(jié)合位點。對應(yīng)提供識別和結(jié)合位點。對應(yīng)于原核生物的于原核生物的SD序列。序列。真核生物翻譯起始復(fù)合物真核生物翻譯起始復(fù)合物Pab1p72l翻譯起始復(fù)合物形成后，核糖體從翻譯起始復(fù)合物形成后，核糖體從mRNAmRNA的的5 5 端向端向3 3 端移動，依據(jù)密碼子端移動，依據(jù)密碼子順序，從順序，從N N端開始向端開始向C C端合成多肽鏈。端合成多肽鏈。 二、在核糖體上重復(fù)進行的三步反應(yīng)

33、二、在核糖體上重復(fù)進行的三步反應(yīng)延長肽鏈延長肽鏈根據(jù)根據(jù)mRNAmRNA密碼序列的指導(dǎo)，次序添密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸，從加氨基酸，從N N端向端向C C端延伸肽鏈，直到端延伸肽鏈，直到合成終止的過程，又稱合成終止的過程，又稱核糖體循環(huán)。核糖體循環(huán)。n 包括以下三步：包括以下三步：1.1. 進位進位 (entrance)2.2. 成肽成肽 (peptide bond formation)3.3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位 (translocation) 每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。n 延長過程所需的蛋白因子稱為延長延長過程所需的蛋白因子稱為延長因子因子(elo

34、ngation factor, EF)l真核生物：真核生物：eEF-1 、 eEF-1 、 eEF-2目錄目錄751. 進位（進位（entrance） 又稱又稱注冊注冊(registration)，是指一個氨基酰是指一個氨基酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令進模板的指令進入并結(jié)合到核糖體入并結(jié)合到核糖體A位的過程。位的過程。目錄目錄76真核生物肽鏈延長過程真核生物肽鏈延長過程目錄目錄772.成肽成肽 成肽是指成肽是指肽基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)肽酶）肽基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)肽酶）催化兩催化兩個氨基酸間肽鍵形成的反應(yīng)。個氨基酸間肽鍵形成的反應(yīng)。 肽基轉(zhuǎn)移酶的化學(xué)本質(zhì)：肽基轉(zhuǎn)移酶的化學(xué)本質(zhì)：RNARNA，屬于一種，屬

35、于一種核酶。核酶。 成肽成肽由轉(zhuǎn)肽酶（rRNA核酶）催化的肽鍵形成過程目錄目錄79真核生物肽鏈延長過程真核生物肽鏈延長過程目錄目錄803. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位指的是核糖體沿著指的是核糖體沿著mRNA的移位。的移位。移位的結(jié)果是：移位的結(jié)果是： 成肽后位于成肽后位于P 位的位的tRNA所所攜帶的氨基酸或肽在反應(yīng)中交給了攜帶的氨基酸或肽在反應(yīng)中交給了A位上的氨基酸，位上的氨基酸，空載的空載的tRNA從核糖體直接脫落；從核糖體直接脫落； 成肽后位于成肽后位于A位的帶有合成中的肽鏈的位的帶有合成中的肽鏈的tRNA（肽酰（肽酰-tRNA）轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)到了到了P位上；位上； A位得以空出，且準(zhǔn)確定位在位得以空出，且準(zhǔn)確定

36、位在mRNA的下一個密碼子，以接受一個新的對應(yīng)的的下一個密碼子，以接受一個新的對應(yīng)的氨基酰氨基酰tRNA進位。進位。 轉(zhuǎn)位需要延長因子參與。轉(zhuǎn)位需要延長因子參與。目錄目錄81真核生物肽鏈延長過程真核生物肽鏈延長過程GTP目錄目錄82原核生物與真核生物延長機制的差異原核生物與真核生物延長機制的差異需要的延長因子不同需要的延長因子不同原核生物的核糖體有原核生物的核糖體有E位，成肽反應(yīng)后，位，成肽反應(yīng)后，P位的空位的空載載tRNA要先進入要先進入E位，然后再脫落位，然后再脫落l原核生物需要的延長因子：原核生物需要的延長因子：EF-T (EF-Tu/Ts)、EF-GEF-Tu（熱不穩(wěn)定延伸因子，（熱不

37、穩(wěn)定延伸因子，elongation factor thermo unstable）EF-Ts（熱穩(wěn)定延伸因子，（熱穩(wěn)定延伸因子，elongation factor thermo stable）EF-G（延伸因子（延伸因子G，elongation factor G）84原核延原核延長因子長因子生物功能生物功能對應(yīng)真核對應(yīng)真核延長因子延長因子EF-Tu促進氨基酰促進氨基酰-tRNA進入進入A位，結(jié)合位，結(jié)合分解分解GTPeEF-1-EF-Ts調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基eEF-1-EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，促進卸載位，促進卸載tRNA釋

38、放釋放eEF-2肽鏈合成的延長因子肽鏈合成的延長因子 進位進位/ /注冊注冊氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA進入進入A A位。位。EF-Tu介導(dǎo)介導(dǎo)氨基酰-tRNA進入進入A位?！斑M位進位”過程使與過程使與之結(jié)合的一個之結(jié)合的一個GTP水解。水解。原核生物的肽鏈延長過原核生物的肽鏈延長過程程EF-Ts是是EF-Tu的鳥嘌的鳥嘌呤核苷酸交換因子，呤核苷酸交換因子，催化與催化與EF-Tu復(fù)合的復(fù)合的GDP釋放并重新形成釋放并重新形成EF-Tu和和EF-Ts的二聚的二聚體體 (EF-T)Tu TsGTPGTPGDPGDPAUG53TuTs 成肽成肽由轉(zhuǎn)肽酶（rRNA核酶）催化的肽鍵形成過程 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)

39、位延長因子延長因子EF-GEF-G有有轉(zhuǎn)位酶活性轉(zhuǎn)位酶活性，可結(jié)合并水解可結(jié)合并水解GTPGTP提供能量，提供能量，促進核糖體向促進核糖體向mRNAmRNA的的33端移端移動。動。fMetAUG53fMetTuGTPGTP成肽后成肽后A位中的肽酰位中的肽酰-tRNA進入核糖體進入核糖體P位，使位，使A位再次空出位再次空出進進位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽93P AeEF1a/a/eEF2GTPGTP真核肽鏈延長：真核肽鏈延長：1.真核核糖體無真核核糖體無E位，位，合成好的肽鏈直接合成好的肽鏈直接從從P位脫離位脫離2.eEF1a/a/ 分別對應(yīng)分別對應(yīng)原核原核EF-Tu/Ts3.eEF2對應(yīng)原核對應(yīng)原核E

40、F-G94在延長過程中，每生成一個肽鍵，消耗在延長過程中，每生成一個肽鍵，消耗2個個GTP；在蛋白質(zhì)合成過程中，每生成；在蛋白質(zhì)合成過程中，每生成一個肽鍵，平均需要消耗一個肽鍵，平均需要消耗4個個GTP。（三）終止（三）終止當(dāng)核糖體當(dāng)核糖體A A位出現(xiàn)位出現(xiàn)mRNAmRNA的的終止密碼終止密碼后，后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰- -tRNAtRNA中釋出，中釋出，mRNAmRNA、核糖體大、小亞基等分離，這些過、核糖體大、小亞基等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。程稱為肽鏈合成終止。目錄目錄96肽鏈上每增加一個氨基酸殘基，就需要經(jīng)肽鏈上每增加一個氨基酸殘基，就需要經(jīng)過一

41、次進位、成肽和轉(zhuǎn)位反應(yīng)。如此往復(fù)，直過一次進位、成肽和轉(zhuǎn)位反應(yīng)。如此往復(fù)，直到核糖體的到核糖體的A A位對應(yīng)到了位對應(yīng)到了mRNAmRNA的終止密碼子上。的終止密碼子上。終止密碼子不被任何氨基酰終止密碼子不被任何氨基酰- -tRNAtRNA識別識別，只有釋放因子只有釋放因子RFRF能識別終止密碼子而進入能識別終止密碼子而進入A A位，位，這一識別過程需要水解這一識別過程需要水解GTPGTP。 三、終止密碼子和釋放因子導(dǎo)致肽鏈三、終止密碼子和釋放因子導(dǎo)致肽鏈合成停止合成停止終止相關(guān)的蛋白因子稱為終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子釋放因子(release factor, RF) l 識別終止密碼，如識

42、別終止密碼，如RF-1特異識別特異識別UAA、UAG；而；而RF-2可識別可識別UAA、UGA。 而真而真核核eRF識別所有識別所有3種終止密碼子。種終止密碼子。l RF-3誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)轷ッ富钚裕闺逆湉恼T導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)轷ッ富钚?，使肽鏈從核糖體上釋放。核糖體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能: :原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF UAG53RFCOO-99 多聚核糖體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合多聚核糖體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效率進行。成以高速度、高效率進行。多聚核糖體多聚核糖體(polysome) 1條

43、條mRNA模板鏈都可附著模板鏈都可附著10100個核個核蛋白體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并蛋白體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿沿5 3 方向讀碼移動，同時進行肽鏈合成，方向讀碼移動，同時進行肽鏈合成，這種這種mRNA與多個核糖體形成的聚合物稱為與多個核糖體形成的聚合物稱為多聚核糖體多聚核糖體(polysome) 。 使蛋白質(zhì)合成高速、高效進行。使蛋白質(zhì)合成高速、高效進行。多聚核糖體多聚核糖體( (polysomepolysome) )102原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物原核生物真核生物真核生物mRNA一條一條mRNA編碼幾種蛋白

44、質(zhì)（多順反子）編碼幾種蛋白質(zhì)（多順反子）一條一條mRNA編碼一種蛋白質(zhì)（單順反子）編碼一種蛋白質(zhì)（單順反子）核蛋白體核蛋白體30S小亞基小亞基50S大亞基大亞基 70S核蛋白體核蛋白體40S小亞基小亞基60S大亞基大亞基 80S核蛋白體核蛋白體起始階段起始階段起始氨基酰起始氨基酰-tRNA為為fMet-tRNAfMet起始氨基酰起始氨基酰-tRNA為為Met-tRNAiMet核蛋白體小亞基先與核蛋白體小亞基先與mRNA結(jié)合結(jié)合,再與再與fMet-tRNAfMet結(jié)合結(jié)合核蛋白體小亞基先與核蛋白體小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合，結(jié)合，再與再與mRNA結(jié)合結(jié)合mRNA中的中的S-D序列與序

45、列與16S rRNA 3 -端的一端的一段序列結(jié)合，使小亞基段序列結(jié)合，使小亞基P位準(zhǔn)確定位于位準(zhǔn)確定位于AUG起始密碼子起始密碼子mRNA中的帽子結(jié)構(gòu)與帽子結(jié)合蛋白復(fù)合中的帽子結(jié)構(gòu)與帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物結(jié)合，向下游掃描位于物結(jié)合，向下游掃描位于Kozak序列中的序列中的AUG起始密碼子起始密碼子有有3種種IF參與起始復(fù)合物的形成參與起始復(fù)合物的形成有至少有至少10種種eIF參與起始復(fù)合物的形成參與起始復(fù)合物的形成延長階段延長階段延長因子為延長因子為EF-Tu、EF-Ts和和EF-G延長因子為延長因子為eEF-1、eEF-1和和eEF-2終止階段終止階段釋放因子為釋放因子為RF-1、RF-2和和

46、RF-3釋放因子為釋放因子為eRF103第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送Posttranslational Processing & Protein Transportation目錄目錄105 新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象經(jīng)過復(fù)雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后加工翻譯后加工(post-translational processing)。目錄目錄106 蛋白質(zhì)合成后還需要被輸送到合適的亞細胞部蛋白

47、質(zhì)合成后還需要被輸送到合適的亞細胞部位才能行使各自的生物學(xué)功能。其中，有的蛋位才能行使各自的生物學(xué)功能。其中，有的蛋白質(zhì)駐留于細胞液，有的被運輸?shù)郊毎骰蜩偘踪|(zhì)駐留于細胞液，有的被運輸?shù)郊毎骰蜩偳度爰毎?，還有的被分泌到細胞外。蛋白質(zhì)嵌入細胞膜，還有的被分泌到細胞外。蛋白質(zhì)合成后在細胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作用部位合成后在細胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作用部位的過程稱為的過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送（蛋白質(zhì)的靶向輸送（protein targeting）或蛋白質(zhì)分選（）或蛋白質(zhì)分選（protein sorting）。）。主要包括主要包括:l多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)l蛋白質(zhì)

48、一級結(jié)構(gòu)的修飾蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的修飾l空間結(jié)構(gòu)的修飾空間結(jié)構(gòu)的修飾l翻譯后的靶向輸送翻譯后的靶向輸送n 新生肽鏈新生肽鏈N N端在核糖體上一出現(xiàn)，肽鏈的折端在核糖體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。疊即開始。 n 一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。象的基礎(chǔ)。n 一般情況下新生蛋白質(zhì)無法自發(fā)折疊成正一般情況下新生蛋白質(zhì)無法自發(fā)折疊成正確的空間結(jié)構(gòu)。確的空間結(jié)構(gòu)。一、肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶一、肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶分子伴侶分子伴侶分子伴侶分子伴侶是細胞內(nèi)一類可識別肽鏈的非

49、天是細胞內(nèi)一類可識別肽鏈的非天然構(gòu)象、促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折然構(gòu)象、促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊的保守蛋白質(zhì)。疊的保守蛋白質(zhì)。 分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，后松開，如此重復(fù)進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 110l分子伴侶的主要作用是：分子伴侶的主要作用是： 封閉待折疊肽鏈暴露的疏水區(qū)段；封閉待折疊肽鏈暴露的疏水區(qū)段； 創(chuàng)建一個

50、隔離的環(huán)境，可以使肽鏈的折創(chuàng)建一個隔離的環(huán)境，可以使肽鏈的折疊互不干擾；疊互不干擾； 促進肽鏈折疊和去聚集；促進肽鏈折疊和去聚集； 遇到應(yīng)激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折遇到應(yīng)激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。疊。 111細胞內(nèi)分子伴侶可分為兩大類細胞內(nèi)分子伴侶可分為兩大類 一類為核糖體結(jié)合性分子伴侶，包一類為核糖體結(jié)合性分子伴侶，包括觸發(fā)因子和新生鏈相關(guān)復(fù)合物；括觸發(fā)因子和新生鏈相關(guān)復(fù)合物； 另一類為非核糖體結(jié)合性分子伴侶，另一類為非核糖體結(jié)合性分子伴侶，包括熱激蛋白、伴侶蛋白等。包括熱激蛋白、伴侶蛋白等。 熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70（Dna

51、K）、）、HSP40(DnaJ)和和GrpE族族 伴侶蛋白伴侶蛋白( (chaperoninchaperonin) ) GroEL和和GroES家族家族分子伴侶：分子伴侶：目錄目錄1141. 熱激蛋白熱激蛋白(heat shock protein, HSP) 熱休克蛋白屬于應(yīng)激反應(yīng)性蛋白質(zhì)，高溫應(yīng)激熱休克蛋白屬于應(yīng)激反應(yīng)性蛋白質(zhì)，高溫應(yīng)激可誘導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進需要可誘導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進需要折疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。折疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。 熱休克蛋白包括熱休克蛋白包括HSP70、HSP40和和GrpE三族。三族。HSPHSP促進蛋白質(zhì)折

52、疊基本作用：促進蛋白質(zhì)折疊基本作用：結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進行折疊，形成該片段進行折疊，形成HSPHSP和多肽片段和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。依次結(jié)合、解離的循環(huán)。 目錄目錄116它有兩個主要功能域：一個是存在于它有兩個主要功能域：一個是存在于N-端的高端的高度保守的度保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解ATP；另一個是存在于另一個是存在于C-端的肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。蛋白端的肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)的折疊需要這兩個結(jié)構(gòu)域的相互作用。質(zhì)的折疊需要這兩個結(jié)構(gòu)域的相互作用。 大腸桿菌的大腸桿菌的HSP70 (DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)

53、域H2NEEVD-COOHGrp E結(jié)合部位結(jié)合部位DnaJ/HSP40結(jié)合部位結(jié)合部位目錄目錄117 大腸桿菌的大腸桿菌的HSP40 (Dna J)可激活可激活Dna K中的中的ATP酶，生酶，生成穩(wěn)定的成穩(wěn)定的Dna J -Dna K-ADP-被折疊蛋白質(zhì)復(fù)合物，以利被折疊蛋白質(zhì)復(fù)合物，以利于于Dna K發(fā)揮分子伴侶作用。在發(fā)揮分子伴侶作用。在ATP存在的情況下，存在的情況下，Dna J和和Dna K的相互作用能抑制蛋白質(zhì)的聚集。的相互作用能抑制蛋白質(zhì)的聚集。 Grp E，核苷酸交換因子，與，核苷酸交換因子，與Dna K的的ATP酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使使Dna K的構(gòu)象發(fā)生改變、的

54、構(gòu)象發(fā)生改變、ADP從復(fù)合物中釋放出來并從復(fù)合物中釋放出來并由由ATP代替代替ADP，從而控制，從而控制Dna K的的ATP酶活性。酶活性。在蛋白質(zhì)的折疊過程中，在蛋白質(zhì)的折疊過程中，HSP70還需還需2個輔助因子個輔助因子HSP40和和Grp E。大腸桿菌中的大腸桿菌中的HSP70 HSP70 反應(yīng)循環(huán)反應(yīng)循環(huán)HSP70HSP70HSP40HSP40HSP70HSP70HSP40HSP40119人類細胞中人類細胞中HSP蛋白質(zhì)家族可存在于胞蛋白質(zhì)家族可存在于胞漿、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔、線粒體、胞核等部位漿、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔、線粒體、胞核等部位涉及多種細胞保護功能：如使線粒體和涉及多種細胞保護功能：如使線粒體和內(nèi)

55、質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)保持未折疊狀態(tài)而轉(zhuǎn)運、跨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)保持未折疊狀態(tài)而轉(zhuǎn)運、跨膜，再折疊成功能構(gòu)象；膜，再折疊成功能構(gòu)象；通過類似上述機制，避免或消除蛋白質(zhì)通過類似上述機制，避免或消除蛋白質(zhì)變性后因疏水基團暴露而發(fā)生的不可逆聚變性后因疏水基團暴露而發(fā)生的不可逆聚集，以利于清除變性或錯誤折疊的多肽中集，以利于清除變性或錯誤折疊的多肽中間物等。間物等。目錄目錄120 伴侶蛋白（伴侶蛋白（chaperonin）是分子伴侶的另一）是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的家族，如大腸桿菌的Gro EL和和Gro ES（真（真核細胞中同源物為核細胞中同源物為HSP60和和HSP10）等家族。）等家族。 其主要作用是為非

56、自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供其主要作用是為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 2. 伴侶蛋白伴侶蛋白Gro EL和和Gro ES 伴侶蛋白的主要作用：伴侶蛋白的主要作用：為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 123 除了分子伴侶協(xié)助肽鏈折疊以外，一些對于蛋除了分子伴侶協(xié)助肽鏈折疊以外，一些對于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)形成至關(guān)重要的氨基酸殘基（如白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)形成至關(guān)重要的氨基酸殘基（如半胱氨酸、脯氨酸等）的正確折疊還需要酶促半胱氨酸、脯氨酸等）的正確折疊還需要酶促反應(yīng)。這些可催化蛋白質(zhì)功

57、能構(gòu)象形成所必需反應(yīng)。這些可催化蛋白質(zhì)功能構(gòu)象形成所必需的酶稱為異構(gòu)酶（的酶稱為異構(gòu)酶（isomerase），也稱為折疊），也稱為折疊酶（酶（foldase）。如蛋白質(zhì)二硫化物異構(gòu)酶、肽）。如蛋白質(zhì)二硫化物異構(gòu)酶、肽酰酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 。 目錄目錄124二、肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白二、肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白質(zhì)或功能肽質(zhì)或功能肽（一）合成后肽鏈的末端被水解加工（一）合成后肽鏈的末端被水解加工 新生肽鏈的新生肽鏈的N端的甲硫氨酸殘基，在肽鏈離開端的甲硫氨酸殘基，在肽鏈離開核糖體后，大部分即由特異的蛋白水解酶切核糖體后，大部分即由特異的蛋白水解酶切除。除。 目錄目錄125例

58、：鴉片促黑皮質(zhì)素原例：鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾的水解修飾（二）肽鏈中肽鍵水解產(chǎn)生多種功能肽（二）肽鏈中肽鍵水解產(chǎn)生多種功能肽 1.1. N N端甲酰蛋氨酸的切除端甲酰蛋氨酸的切除2.2. 各種氨基酸殘基的共價修飾各種氨基酸殘基的共價修飾3.3. 水解加工可生成具有生物學(xué)的活水解加工可生成具有生物學(xué)的活性的蛋白質(zhì)或多肽性的蛋白質(zhì)或多肽二、一級結(jié)構(gòu)的修飾主要是肽鍵水解和二、一級結(jié)構(gòu)的修飾主要是肽鍵水解和 化學(xué)修飾化學(xué)修飾A鏈區(qū)鏈區(qū)B鏈區(qū)鏈區(qū)間插序列（間插序列（C肽區(qū)）肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號肽信號肽NC核糖體上合成出無規(guī)核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的則卷曲的前胰島素原前胰島素原

59、切除切除C肽后，形成肽后，形成成熟的胰島素分子成熟的胰島素分子切除信號肽后切除信號肽后折疊成穩(wěn)定構(gòu)折疊成穩(wěn)定構(gòu)象的胰島素原象的胰島素原SSSSNNCCA鏈鏈B鏈鏈胰島素胰島素CNSSSS胰島素原胰島素原SS目錄目錄128三、三、肽鏈中氨基酸殘基的化學(xué)修飾肽鏈中氨基酸殘基的化學(xué)修飾增加蛋白質(zhì)功能多樣性增加蛋白質(zhì)功能多樣性常見的化學(xué)修飾種類常見的化學(xué)修飾種類 發(fā)生修飾的主要氨基酸殘基發(fā)生修飾的主要氨基酸殘基磷酸化磷酸化絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸N-糖基化糖基化天冬酰胺天冬酰胺O-糖基化糖基化絲氨酸、蘇氨酸絲氨酸、蘇氨酸羥基化羥基化脯氨酸脯氨酸 賴氨酸賴氨酸甲基化甲基化賴氨酸、精氨

60、酸、組氨酸、天冬酰賴氨酸、精氨酸、組氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸胺、天冬氨酸、谷氨酸乙?；阴；嚢彼?、絲氨酸賴氨酸、絲氨酸硒化硒化半胱氨酸半胱氨酸目錄目錄129四、亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復(fù)合物四、亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)合蛋白質(zhì)合成后都需要結(jié)合相應(yīng)輔基，結(jié)合蛋白質(zhì)合成后都需要結(jié)合相應(yīng)輔基，才能成為具有功能活性的天然蛋白質(zhì)。才能成為具有功能活性的天然蛋白質(zhì)。 具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上的肽鏈具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上的肽鏈通過非共價鍵聚合，形成寡聚體通過非共價鍵聚合，形成寡聚體(oligomer)。n 通過非共價鍵亞基聚合形成具有四級通過非共價鍵亞基聚合形成具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白