醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)-上課用-15 蛋白質(zhì)生物合成

1、第第15章章 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成（translation） 基本原料：20種編碼氨基酸 模板：mRNA 運(yùn)載工具：tRNA 合成場(chǎng)所：核糖體 主要酶和蛋白質(zhì)因子：氨酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、IF、EF、RF等 能源物質(zhì)：ATP、GTP 無(wú)機(jī)離子：Mg2+、 K+蛋白質(zhì)合成體系：一、mRNA的結(jié)構(gòu)與功能（一）（一）mRNA的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)Start of genetic messageCapEndTail5-端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 5 3 3-端非翻譯區(qū)端非翻譯區(qū) 開(kāi)放閱讀框架開(kāi)放閱讀框架 從從mRNA 5 -端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3 -端終止密端終止密碼子之間的核

2、苷酸序列，稱(chēng)為碼子之間的核苷酸序列，稱(chēng)為開(kāi)放閱讀框架開(kāi)放閱讀框架(open reading frame, ORF)。PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)AAA原核生物的多順?lè)醋觤RNA真核生物的單順?lè)醋臃蔷幋a序列非編碼序列核糖體結(jié)合位點(diǎn)核糖體結(jié)合位點(diǎn)RBSRBS起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列mRNA兩個(gè)必須特征：兩個(gè)必須特征：ORF和和核糖體結(jié)合位點(diǎn)核糖體結(jié)合位點(diǎn)RBSPPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)AGGAGGUSD序列（二）遺傳密碼（二）遺傳密碼在mRNA的開(kāi)放閱讀框區(qū)，以每3個(gè)相鄰的核苷酸為一組，代表一種氨基酸，這種三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱(chēng)為密碼子。起始密碼子(init

3、iation codon)：AUG終止密碼子(termination codon) ：UAA, UAG, UGA1. 密碼子（codon）64種遺傳密碼表(1) 通用性從簡(jiǎn)單的病毒到高等的人類(lèi)，幾乎使用同一套遺傳密碼子。密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。2. 遺傳密碼的特點(diǎn)(2) 簡(jiǎn)并性(degenerate)一個(gè)氨基酸可以有幾個(gè)不同的密碼子。編碼同一種氨基酸的密碼子稱(chēng)為同義密碼子 。各種氨基酸的密碼子數(shù)目(3) 擺動(dòng)性 密碼子中第三位堿基與反密碼子第一位堿基的配對(duì)有時(shí)不一定完全遵循A-U、G-C的原則， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為擺動(dòng)配對(duì)。 tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第

4、3位堿基U, C, AA, GU, CUGU3 2 11 2 3擺擺動(dòng)動(dòng)配配對(duì)對(duì)UmRNA5A AU UU UA AU UC CA AU UA A3U UA AI II Il le e5U UA AI II Il le e5U UA AI II Il le e5tRNA333(4) 連續(xù)性AlaValHisMet終止密碼基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致移碼突變(frameshift mutation)。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(5) 方向性 閱讀方向：5 3AlaValHisMet終止密碼二、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能1. 核糖

5、體的組成由rRNA和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白(ribosomal protein, r-protein)顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。原核生物真核生物（哺乳動(dòng)物）核糖體小亞基大亞基核糖體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA23S-rRNA5S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白質(zhì)rpS 21種rpL 34種rpS 33種rpL 49種 不同細(xì)胞核糖體的組成16s rRNA 3端有CCU的保守序列，可與mRNA 5端的AGG的SD序列配對(duì)，保證對(duì)蛋白質(zhì)合成的準(zhǔn)確起譯；2. 原核生物核糖體結(jié)構(gòu)模式 核糖

6、體復(fù)合物的活性中心：1. 小亞基與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)；2. A位點(diǎn)：氨酰-tRNA結(jié)合位點(diǎn)；3. P位點(diǎn)：肽酰-tRNA結(jié)合位點(diǎn)；4. E位點(diǎn)：空載tRNA離開(kāi)核糖體的出口位點(diǎn)；ntRNA的構(gòu)象三、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能識(shí)別結(jié)合識(shí)別結(jié)合AARS額外環(huán)：額外環(huán)：型：型：3-5個(gè)個(gè)Nt，占，占3/4 tRNA;型：型：13-21Nt結(jié)合結(jié)合5S rRNAl tRNA的的L三維結(jié)構(gòu)與功能三維結(jié)構(gòu)與功能“L”構(gòu)型的結(jié)構(gòu)力構(gòu)型的結(jié)構(gòu)力-二級(jí)結(jié)構(gòu)中雙鏈區(qū)的堿基堆二級(jí)結(jié)構(gòu)中雙鏈區(qū)的堿基堆積力和氫鍵積力和氫鍵-二級(jí)結(jié)構(gòu)中非雙鏈區(qū)在二級(jí)結(jié)構(gòu)中非雙鏈區(qū)在L結(jié)構(gòu)中，形成氫鍵結(jié)合結(jié)構(gòu)中，形成氫鍵結(jié)合-TC環(huán)和環(huán)和DHU

7、環(huán)位于環(huán)位于L兩兩臂的交界處，利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定臂的交界處，利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定-L結(jié)構(gòu)中堿基堆積力大，結(jié)構(gòu)中堿基堆積力大，使其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定使其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定四、蛋白質(zhì)生物合成需要酶類(lèi)、蛋白質(zhì)因子等（一）重要的酶類(lèi)氨酰-tRNA合成酶(AARS)：催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶：催化核糖體P位上的肽酰基轉(zhuǎn)移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使?；c氨基結(jié)合形成肽鍵;轉(zhuǎn)位酶：催化核糖體向mRNA 3-端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，使下一個(gè)密碼子定位于A位。 （二）原核生物的蛋白質(zhì)因子起始因子(initiation factor，IF):幫助生成核糖體mRNA起始tRNA三元復(fù)合物；延長(zhǎng)因子(elongation fa

8、ctor，EF)釋放因子(release factor，RF)原核生物蛋白質(zhì)合成所需的輔助因子種類(lèi)生物學(xué)功能起始因子IF-1防止tRNA與A位點(diǎn)提前結(jié)合IF-2促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合, 需GTPIF-3與30S小亞基結(jié)合，防止大小亞基提前結(jié)合延長(zhǎng)因子EF-Tu促進(jìn)氨酰-tRNA進(jìn)入A位與mRNA結(jié)合,分解GTPEF-Ts促進(jìn)EF-TuGDP再生為EF-TuGTPEF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)肽酰-tRNA由A位移至P位，釋放空載tRNA釋放因子RF-1特異識(shí)別UAA、UAGRF-2特異識(shí)別UAA、UGARF-3與GTP結(jié)合后促進(jìn)RF-1、RF-2的活性參與真核生物蛋白質(zhì)合成的輔助因子種類(lèi)生物

9、學(xué)功能起始因子包括eIF-2、eIF-2B、eIF-3等至少9種識(shí)別起始密碼子AUG，參與真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成起始復(fù)合物的組裝。延長(zhǎng)因子eEF1-相當(dāng)于EF-TueEF1-相當(dāng)于EF-TseEF-2相當(dāng)于EF-G 釋放因子eRF識(shí)別UAA、UAG、UGA 五、蛋白質(zhì)的翻譯以原核生物為主：（一）氨基酸的活化（二）肽鏈合成過(guò)程 起始延伸終止n反應(yīng)過(guò)程(一)、 氨基酸活化形成氨酰-tRNA氨基酸 + tRNA氨酰- tRNAATP AMPPPi氨酰-tRNA合成酶氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨酰-tRNA的過(guò)程稱(chēng)為氨基酸的活化。參與氨基酸的活化的酶：氨酰-tRNA合成酶。n氨基酰-tRNA的表示方法

10、丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAMet各種氨基酸和對(duì)應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的氨酰-tRNA表示為：氨基酸的三字母縮寫(xiě)-tRNA氨基酸的三字母縮寫(xiě) 例如：真核生物： 起始aa：Met 起始aa-tRNA：Met-tRNAiMet 參與肽鏈延長(zhǎng)的Met-tRNA：Met-tRNAMet原核生物： 起始aa：N-甲酰甲硫氨酸fMet 起始aa-tRNA: fMet-tRNAfMet 參與肽鏈延長(zhǎng)的Met-tRNA：Met-tRNAMet甲?；鶃?lái)自于N10-甲酰四氫葉酸 起始(initiation) 延長(zhǎng)(elong

11、ation) 終止(termination )n整個(gè)過(guò)程可分為 ：(二)、原核生物的肽鏈合成過(guò)程mRNA的讀碼方向按53方向多肽鏈合成方向：N-端C-端延長(zhǎng) 一）起始 生成核糖體mRNA起始氨酰tRNA三元復(fù)合物。1. 核糖體大小亞基分離；2. mRNA在小亞基定位結(jié)合；3. 起始氨基酰-tRNA的結(jié)合； 4. 核糖體大亞基結(jié)合。IF-3IF-11.核糖體大小亞基分離A U G53IF-3IF-12. 30S小亞基通過(guò)SD序列與mRNA模板結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTPA U G533. 在IF-2和GTP的幫助下， fMet-tRNAfMet進(jìn)入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRN

12、A上的起始密碼子配對(duì)。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物形成過(guò)程1. 進(jìn)位2. 成肽3. 轉(zhuǎn)位 二）肽鏈的延長(zhǎng) 肽鏈延長(zhǎng)在核糖體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱(chēng)為核糖體循環(huán)(ribosomal cycle)，包括以下三步： 每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個(gè)氨基酸殘基。1. 進(jìn)位 又稱(chēng)注冊(cè)(registration)，是指在EF-Tu-GTP(或eEF-1-GTP)的協(xié)助下，將氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令帶入到核糖體A位。Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGT

13、Pn進(jìn)位的反應(yīng)過(guò)程： 成肽是在轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)的催化下，核糖體P位上起始氨基酰-tRNA的fMet轉(zhuǎn)移到A位，并與A位上氨基酸結(jié)合形成肽鍵的過(guò)程。 2.成肽3. 轉(zhuǎn)位 已卸載的tRNA轉(zhuǎn)移到E位；隨后肽酰-tRNA移位到P位，空出A位點(diǎn)，核糖體沿mRNA移動(dòng)3個(gè)堿基的距離，使下一個(gè)密碼子進(jìn)入核糖體的A位。 轉(zhuǎn)位需要延長(zhǎng)因子EF-G(eEF-2)參與。 EF-G有轉(zhuǎn)位酶（translocase）活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，釋放的能量促進(jìn)核糖體向mRNA的3側(cè)移動(dòng)。進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽n肽鏈合成延長(zhǎng)(核糖體循環(huán))過(guò)程 三）終止 核糖體遇到終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中

14、釋出，mRNA、核糖體大、小亞基等分離的過(guò)程。 終止階段占據(jù)A位點(diǎn)的是釋放因子RF。 終止階段需要釋放因子RF-1、 RF-2和 RF-3參與。 RF-3有GTP酶活性，能促進(jìn)RF-1、RF-2在翻譯終止后，從核糖體中解離出來(lái)。 n釋放因子的功能：識(shí)別終止密碼子RF-1特異識(shí)別UAA、UAG； RF-2特異識(shí)別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚源呋律逆溑c結(jié)合在P位的tRNA之間的酯鍵水解，使肽鏈從核糖體上釋放。終止密碼的使用也有偏愛(ài)性，功能基因往往使用強(qiáng)終止密碼；UAA的終止效率高，UAG易被漏讀。原核肽鏈合成終止過(guò)程 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(jìn)行。 四）

15、多聚核糖體(polysome) 1條mRNA模板鏈都可附著10100個(gè)核糖體，依次結(jié)合起始密碼子并沿53方向讀碼移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行肽鏈合成，這種mRNA與多個(gè)核糖體形成的聚合物稱(chēng)為多聚核糖體(polysome) 。 多聚核糖體（三）、真核生物的肽鏈合成過(guò)程一）起始1. 核糖體大小亞基分離；2. 起始氨基酰-tRNA的結(jié)合 3. mRNA在小亞基定位結(jié)合4. 核糖體大亞基結(jié)合。核糖體較大,為80；起始因子較多； mRNA 5端具有m7Gppp帽子結(jié)構(gòu) Met-tRNAMet mRNA的5端帽子結(jié)構(gòu)和3端polyA都參與形成翻譯起始復(fù)合物； 真核生物蛋白質(zhì)翻譯起始的特點(diǎn)：mRNA eIF-6 GDP+

16、PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程復(fù)合物形成過(guò)程真核生物肽鏈合成的延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長(zhǎng)因子。另外，真核細(xì)胞核糖體沒(méi)有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位脫落。二）延長(zhǎng)三）終止 真核生物翻譯終止過(guò)程與原核生物相似，釋放因子eRF，可識(shí)別所有終止密碼子。原核生物與真核生物肽鏈合成過(guò)程的主要差別原核生物真核生物mRNA多順?lè)醋訂雾樂(lè)醋愚D(zhuǎn)錄后很少加工轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行首尾修飾及剪接轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA的降解同步發(fā)生mRNA在

17、核內(nèi)合成，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。核糖體30S小亞基50S大亞基 70S核糖體40S小亞基60S大亞基 80S核糖體起始階段起始氨基酰-tRNA為fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA為Met-tRNAiMet核糖體小亞基先與mRNA結(jié)合,再與fMet-tRNAfMet結(jié)合核糖體小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合，再與mRNA結(jié)合mRNA中的S-D序列與16S rRNA 3 -端的一段序列結(jié)合mRNA中的帽子結(jié)構(gòu)與帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物結(jié)合有3種IF參與起始復(fù)合物的形成有至少9種eIF參與起始復(fù)合物的形成延長(zhǎng)階段延長(zhǎng)因子為EF-Tu、EF-Ts和EF-G延長(zhǎng)因子為eEF-1、eEF-1和e

18、EF-2終止階段釋放因子為RF-1、RF-2和RF-3釋放因子為eRF六、蛋白質(zhì)生物合成的抑制Interference and Inhibition of Protein Biosynthesis蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點(diǎn)?？股氐染褪峭ㄟ^(guò)阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能、干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程而起作用的。 影響翻譯起始的抗生素影響翻譯延長(zhǎng)的抗生素 干擾進(jìn)位的抗生素引起讀碼錯(cuò)誤的抗生素 影響肽鍵形成的抗生素 影響轉(zhuǎn)位的抗生素 （一）抗生素類(lèi)阻斷劑抗生素抗生素 作用位點(diǎn)作用位點(diǎn) 作用原理作用原理應(yīng)用應(yīng)用 伊短菌素伊短菌素 原核、真核核糖體小原核、真核核糖體

19、小亞基亞基 阻礙翻譯起始復(fù)合物的形成阻礙翻譯起始復(fù)合物的形成抗腫瘤藥抗腫瘤藥四環(huán)素、土霉素四環(huán)素、土霉素 原核核糖體小亞基原核核糖體小亞基 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA與小亞基與小亞基結(jié)合結(jié)合 抗菌藥抗菌藥鏈霉素、新霉素鏈霉素、新霉素、巴龍霉素、巴龍霉素 原核核糖體小亞基原核核糖體小亞基 改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始制起始抗菌藥抗菌藥氯霉素、林可霉氯霉素、林可霉素、紅霉素素、紅霉素 原核核糖體大亞基原核核糖體大亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長(zhǎng)抗菌藥抗菌藥嘌呤霉素嘌呤霉素 原核、真核核糖體原核、真核核糖體 使肽?；D(zhuǎn)移到它的氨基上使肽?；D(zhuǎn)移到它的

20、氨基上后脫落后脫落抗腫瘤藥抗腫瘤藥放線(xiàn)菌酮放線(xiàn)菌酮 真核核糖體大亞基真核核糖體大亞基 抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長(zhǎng)抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長(zhǎng)醫(yī)學(xué)研究醫(yī)學(xué)研究 夫西地酸、細(xì)球夫西地酸、細(xì)球菌素菌素EF-G 抑制抑制EF-G、阻止轉(zhuǎn)位、阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥抗菌藥壯觀(guān)霉素壯觀(guān)霉素原核核糖體小亞基原核核糖體小亞基 阻止轉(zhuǎn)位阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥抗菌藥1. 常用抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理與應(yīng)用四四環(huán)環(huán)素素族族氯霉素氯霉素鏈霉素和卡那霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放線(xiàn)菌酮放線(xiàn)菌酮 2.嘌嘌呤呤霉霉素素作作用用示示意意圖圖白喉毒素是真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的抑制劑，它作為一種修飾酶，可使eEF-2發(fā)生ADP糖基化共價(jià)修飾，

21、生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失活。3白喉毒素(diphtheria toxin) n白喉毒素的作用機(jī)理：NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白白喉喉毒毒素素延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子-2（有活性有活性）OCH2OOHOHADP延長(zhǎng)因子延長(zhǎng)因子-2（無(wú)活性無(wú)活性）（二）干擾素干擾素(interferon, IFN)是真核細(xì)胞被病毒感染后分泌的一類(lèi)具有抗病毒作用的蛋白質(zhì)，可抑制病毒的繁殖。干擾素分為-（白細(xì)胞）型、-（成纖維細(xì)胞）型和-（淋巴細(xì)胞）型三大類(lèi)，每類(lèi)各有亞型，分別具有其特異作用。 n干擾素抑制病毒的作用機(jī)制有兩方面：一是干擾素在某些病毒dsRNA存在時(shí)，能誘導(dǎo)特

22、異的蛋白激酶活化，使eIF-2磷酸化而失活，從而抑制病毒蛋白質(zhì)合成；二是mRNA降解。干擾素dsRNA激活2,5-腺嘌呤寡核苷酸合成酶的合成， 2,5-腺嘌呤寡核苷酸激活核酸內(nèi)切酶水解mRNA。第四章 蛋白質(zhì)加工、運(yùn)輸與降解Posttranslational Modification and Targeting Transfer of Protein翻譯后修飾包括多肽鏈折疊為天然的三維構(gòu)象及對(duì)肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾、空間結(jié)構(gòu)的修飾等。翻譯后修飾使得蛋白質(zhì)組成更加多樣化，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)更大的復(fù)雜性。包括：肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)修飾、多肽鏈的折疊、亞基聚合、輔基連接等。一、新生肽鏈的折疊折疊發(fā)生在肽鏈合

23、成中和合成后。一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶和蛋白質(zhì)輔助。n幾種有促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊功能的大分子:（一）分子伴侶 (molecular chaperon) （二）折疊酶 1. 蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 2. 肽酰脯氨酸順?lè)串悩?gòu)酶 (peptide prolyl-cis-trans isomerase, PPI)（一）分子伴侶:分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)一類(lèi)可識(shí)別新生肽鏈，促進(jìn)其功能域和整體蛋白質(zhì)正確折疊的保守蛋白質(zhì)。包括熱休克蛋白(HSP)

24、和伴侶素(chaperonin) n分子伴侶有以下功能：促進(jìn)正確折疊封閉待折疊蛋白質(zhì)的暴露的疏水區(qū)段創(chuàng)建一個(gè)隔離的環(huán)境，可以使蛋白質(zhì)的折疊互不干擾促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤折疊 1. 熱休克蛋白(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)激可誘導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進(jìn)需要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HSP70、HSP40和GrpE三族。它有兩個(gè)主要功能域： 一個(gè)是存在于N-端的高度保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解ATP； 另一個(gè)是存在于C-端的多肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)的折疊需要這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的相互作用。 大腸桿菌的大

25、腸桿菌的HSP70 (DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域H2NEEVD-COOHGrp E結(jié)合部位結(jié)合部位DnaJ/HSP40結(jié)合部位結(jié)合部位大腸桿菌中的大腸桿菌中的HSP70 反應(yīng)循環(huán)反應(yīng)循環(huán)2. 伴侶素(chaperonin) 伴侶蛋白是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的Gro EL和Gro ES（真核細(xì)胞中同源物為HSP60和HSP10）等家族。 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。 當(dāng)待折疊肽鏈進(jìn)入當(dāng)待折疊肽鏈進(jìn)入Gro EL的桶狀空腔后，的桶狀空腔后，Gro ES可作為可作為“蓋子蓋子”瞬時(shí)封閉瞬時(shí)封閉Gro EL空腔出口。封空腔出口。封閉后的桶狀空腔閉后

26、的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境nGro EL-Gro ES復(fù)合物復(fù)合物nGro EL-Gro ES反應(yīng)循環(huán)反應(yīng)循環(huán) （二）折疊酶1. 蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI） 多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)定分泌型蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)等的天然構(gòu)象十分重要，這一過(guò)程主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。2. 肽-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶 多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順?lè)磧煞N異構(gòu)體，空間構(gòu)象有明顯差別。 肽酰-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶可促進(jìn)上述順?lè)磧煞N異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。 肽酰-脯氨酰順?lè)串悩?gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。 （三）

27、新生肽鏈錯(cuò)誤折疊所致的疾病朊病毒(prion)病神經(jīng)退行性病變 PrPc （正常） PrPsc（異常）2. 其他疾病 阿爾茨海默?。旱矸蹣拥鞍缀蛅au蛋白沉淀 帕金森?。簂ewy小體二、蛋白質(zhì)亞基的聚合和組裝（一）通過(guò)非共價(jià)鍵亞基聚合形成具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的寡聚體蛋白(oligomer) 結(jié)構(gòu)域?qū)Q模型 （二）蛋白質(zhì)寡聚化的優(yōu)越性 更穩(wěn)定 能執(zhí)行更為復(fù)雜的功能 通過(guò)亞基之間的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)對(duì)活性的調(diào)節(jié) 可形成多酶復(fù)合體，調(diào)高酶的催化效率。三、蛋白質(zhì)翻譯后的修飾（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)修飾（二）輔基、金屬離子的結(jié)合（三）氨基酸殘基共價(jià)修飾（四）二硫鍵的形成（五）蛋白質(zhì)修飾異常疾?。ㄒ唬┮患?jí)結(jié)構(gòu)的加工N端fMet或M

28、et的切除信號(hào)肽的切除蛋白質(zhì)前體的酶切修飾例：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v蛋白質(zhì)前體的水解修飾蛋白質(zhì)前體的水解修飾（二）輔基、金屬離子的結(jié)合許多功能蛋白質(zhì)以某種金屬離子為輔基： 金屬酶：羧肽酶A含鋅；酪氨酸酶含銅 金屬激活酶：血漿銅藍(lán)蛋白（三）氨基酸殘基側(cè)鏈的共價(jià)修飾1. 磷酸化修飾：包括磷酸化與去磷酸化，分別由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化，位點(diǎn)為Ser、Thr、Tyr殘基側(cè)鏈上的羥基 2. 乙?；c去乙?；揎?組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HAT） 組蛋白去乙?；福℉DAC） 84v 組蛋白的乙?；揎椗c轉(zhuǎn)錄激活乙酰轉(zhuǎn)移酶脫乙?；复龠M(jìn)組蛋白與DNA之間的相互作用，基因表達(dá)關(guān)閉DNA與組蛋白之間作用減弱，基因表達(dá)開(kāi)啟（三）氨基酸殘基側(cè)鏈的共價(jià)修飾3. 糖基化 N-糖基化：位點(diǎn)為Asn殘基側(cè)鏈的酰胺基的N原子，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行。O-糖基化：位點(diǎn)為Ser/Thr殘基側(cè)鏈的羥基O原子，在高爾基體中進(jìn)行。 （四）二硫鍵的形成 對(duì)于含有二硫鍵的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，二硫鍵對(duì)維持其三維空間構(gòu)象的穩(wěn)定性是非常重要的。 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中完成。（