第6章 蛋白質(zhì)的生物合成-2

蛋白質(zhì)的生物合成第6章1Proteinsynthesis第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后的折疊和修飾剛從核糖體上釋放出來的多肽鏈是沒有生物活性的，要經(jīng)過氨基酸修飾、蛋白質(zhì)的折疊等“成熟加工”的過程才具備生物活性。2Proteinsynthesis一、蛋白質(zhì)的折疊1蛋白質(zhì)的正確折疊是蛋白質(zhì)行使功能的基礎(chǔ)3Proteinsynthesis具有一定空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)才具有生物學活性4Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的不正確折疊會導致蛋白質(zhì)功能的喪失，甚至引發(fā)嚴重的疾病。“蛋白質(zhì)折疊異常疾病”“蛋白質(zhì)構(gòu)象病”5Proteinsynthesis研究蛋白質(zhì)折疊不僅具有理論意義，對疾病的預防和治療都具有重要的意義。6Proteinsynthesis7Proteinsynthesis朊病毒老年癡呆Kuru病Creutzfeldt–JakobDiseaseMadCowDisease…………8Proteinsynthesis9Proteinsynthesis朊病毒*朊病毒(prion)由Prusiner首先提出意思是proteinaceousinfectiveagent，他獲得1997年諾貝爾獎。10Proteinsynthesis2蛋白質(zhì)正確折疊的保障機制蛋白質(zhì)的正確折疊是如此重要，細胞內(nèi)必定有一套機制，保證蛋白質(zhì)的正確折疊，以及將錯誤折疊的蛋白質(zhì)及時改正或予以降解。11ProteinsynthesisRNaseA只是特例能夠自發(fā)折疊的RNaseA只是細胞中的特例，大多數(shù)蛋白質(zhì)的正確折疊都需要其它蛋白質(zhì)分子(分子伴侶)的協(xié)助。12Proteinsynthesis分子伴侶(molecualrchaperone)最早在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，稱為熱激蛋白或熱休克蛋白(heatshockprotein)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)廣泛存在于各種動植物細胞中。13Proteinsynthesis分子伴侶的成員很多，可以分為2大類第1類與核糖體結(jié)合，如觸發(fā)因子、新生鏈結(jié)合復合物等。第2類不與核糖體結(jié)合，如熱激蛋白hsp40、hsp70、hsp60以及二硫鍵異構(gòu)酶、脯氨酰-順反異構(gòu)酶等。14Proteinsynthesis現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，細胞為了保證有功能的蛋白質(zhì)的形成，從多肽鏈合成開始，一直到正確折疊完成，輸送到發(fā)揮功能的場所，蛋白質(zhì)分子一直都有分子伴侶協(xié)助。15Proteinsynthesis分子伴侶主要起以下作用√封閉多肽鏈暴露出來的疏水片段，保護片段不與其它蛋白質(zhì)錯誤的發(fā)生作用?！淘诘鞍踪|(zhì)合成開始時，防止先合成出來的多肽鏈錯誤聚合?！套R別錯誤折疊的蛋白質(zhì)，幫助其恢復正確構(gòu)象或?qū)⑵浣到狻?6Proteinsynthesis這些任務的完成，需要2種不同功能的分子伴侶一類是hsp70家族，包括hsp70,hsp40,GrpE等，廣泛存在于細胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體和線粒體中，可以在蛋白質(zhì)剛開始合成時與目標蛋白結(jié)合發(fā)揮功能。17Proteinsynthesis第2類是以大寡聚體形式存在的伴侶蛋白系統(tǒng)。這個系統(tǒng)形成一種具有空腔結(jié)構(gòu)的復合物，待折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)進入空腔折疊為正確構(gòu)象的蛋白質(zhì)，再釋放出來。18Proteinsynthesis例如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中就存在這兩種形式的分子伴侶Bip蛋白與剛離開核糖體的新生鏈結(jié)合，防止其錯誤折疊；hsp60具有桶狀結(jié)構(gòu)，協(xié)助未完成折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)進行正確折疊。蛋白質(zhì)的分子伴侶作用機制*19Proteinsynthesis分子伴侶在細胞中具有多種生理功能，在蛋白質(zhì)的運輸過程中也有重要作用，將在后面再敘述。20Proteinsynthesis二、蛋白質(zhì)的加工修飾從核糖體中釋放出來的多肽鏈不一定具有生物學活性，只有經(jīng)過細胞內(nèi)各種修飾處理后，才能成為有活性的成熟蛋白質(zhì)，這個過程稱為“蛋白質(zhì)的翻譯后加工”。21Proteinsynthesis（1）從結(jié)構(gòu)方面來看，蛋白質(zhì)的加工修飾可以分為3種：a:氨基酸側(cè)鏈的小改變；b:特定氨基酸殘基上連接上體積較大的基團，例如輔酶、輔基、膽固醇、糖、脂類等；c:肽鏈的剪切。22Proteinsynthesis（2）從結(jié)果來看，蛋白質(zhì)的修飾可以是可逆的(如磷酸化)，也可以是永久不可逆的(如二硫鍵的形成)等。23Proteinsynthesis一般來說，原核細胞中的蛋白質(zhì)沒有復雜的翻譯后加工修飾系統(tǒng)，多肽鏈合成后就具備生物學活性，可以直接使用；但真核細胞卻具有復雜的翻譯后修飾加工系統(tǒng)；沒有這些修飾加工，多肽鏈就不具備生物學活性。24Proteinsynthesis這也是原核與真核細胞在蛋白質(zhì)合成方面的重要區(qū)別之一。在原核系統(tǒng)中表達真核細胞基因時，往往產(chǎn)物由于無法進行修飾加工而沒有活性；或活性很低；或雖有活性，但當作為藥物進入人體后會引發(fā)嚴重的免疫反應。25Proteinsynthesis2特定氨基酸殘基上連接上體積較大的基團，例如輔酶、輔基、膽固醇、糖、脂類等；1氨基酸側(cè)鏈的微小修飾；3肽鏈的剪切。蛋白質(zhì)的加工修飾的常見形式26Proteinsynthesis（一）側(cè)鏈氨基酸的微小修飾1二硫鍵的形成27Proteinsynthesis二硫鍵在維持蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)中起非常重要作用二硫鍵可以在相鄰或不相鄰的巰基(－SH)之間形成，細胞中的谷胱甘肽在二硫鍵的形成中起重要作用，還原型與氧化型谷胱甘肽的比例對二硫鍵的形成起重要作用。細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中有二硫鍵異構(gòu)酶，可以促使正確的二硫鍵的形成。大腸桿菌細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)沒有二硫鍵。28Proteinsynthesis真核和原核中二硫鍵的形成29Proteinsynthesis在蛋白質(zhì)的分離純化過程中，為了使含-SH的氨基酸不被氧化，常常加入一些含有巰基的化合物來起保護作用。巰基乙醇30Proteinsynthesis2氨基酸的甲基化、磷酸化、乙?；攘姿峄鞍踪|(zhì)的磷酸化是調(diào)節(jié)活性的重要方式31Proteinsynthesis羧化32Proteinsynthesis甲基化33Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的磷酸化、乙酰化、甲基化、羥基化等等屬于比較簡單的修飾，但是對于蛋白質(zhì)的活性調(diào)節(jié)起著非常主要的作用。尤其是磷酸化；組蛋白的乙?；瘜τ诨虻霓D(zhuǎn)錄是必需的。這些修飾一般發(fā)生在含有巰基、羥基等的氨基酸上，如絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸等。34Proteinsynthesis參與蛋白質(zhì)合成的基本氨基酸只有20種，但是在成熟蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)的氨基酸卻不止20種，它們均是氨基酸在翻譯后的修飾過程中形成的，如羥脯氨酸、羥賴氨酸等。35Proteinsynthesis36Proteinsynthesis37Proteinsynthesis38Proteinsynthesis39Proteinsynthesis（二）肽鏈的剪切和剪接加工1新生肽起始氨基酸的去除起始氨基酸－甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸僅僅是個多肽合成的信號，多肽合成結(jié)束后一般被切除。細胞內(nèi)活性蛋白質(zhì)的第一個氨基酸往往不是甲硫氨酸。真核細胞中50％的蛋白的第1個氨基酸都被乙?；?0Proteinsynthesis2剪切常見的幾種剪切方式（1）分泌型蛋白質(zhì)信號肽的切除41Proteinsynthesis（2）前體蛋白的加工剛合成出來的多肽鏈是沒有活性的前體，要經(jīng)過加工才能變成有活性的蛋白質(zhì)。如參與食物中蛋白質(zhì)消化的多種蛋白酶，肽類激素、神經(jīng)肽類、生長激素、跨膜水解酶等。42Proteinsynthesis前體蛋白質(zhì)的剪切加工有多鐘形式，有的是切除一端的部分肽鏈，余下的就是具有活性形式，如胰蛋白酶的激活。胰蛋白酶原胰蛋白酶43Proteinsynthesis胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶44Proteinsynthesis有些則是切除多肽中間的部分氨基酸，即多肽的內(nèi)部切除，余下的部分才具有活性，如胰島素的激活，實驗表明胰島素剛合成出來時是一條肽鏈，沒有活性，在運輸?shù)倪^程中被加工切割，形成活性形式的。45Proteinsynthesis前胰島素原胰島素原胰島素46Proteinsynthesis參與加工的酶類氨肽酶羧肽酶內(nèi)肽酶如Furin,PC2,PC3等47Proteinsynthesis(3)活性肽的剪切釋放剛合成的多肽鏈含有多個蛋白質(zhì)前體，經(jīng)剪切后，形成多種有活性的蛋白質(zhì)或多肽分子。如265個氨基酸組成的鴉片促黑皮質(zhì)原(POMC)，經(jīng)加工后形成促腎上腺皮質(zhì)激素(39肽)、β-促黑素(18肽)、β-內(nèi)啡肽(11肽)、β-脂解釋放激素(91肽)等。48Proteinsynthesis3肽鏈的剪接加工這里的剪接加工是指蛋白質(zhì)前體通過多肽的剪輯，除去多肽中間的某些氨基酸片段，再將余下的氨基酸片段按照一定的順序結(jié)合起來，最終形成成熟的，有活性的蛋白質(zhì)的現(xiàn)象。49Proteinsynthesis這個過程與mRNA前體的加工過程類似，被剪掉的氨基酸序列稱為“蛋白質(zhì)的內(nèi)含子”、“肽間插入序列”、“間隙蛋白”等。50Proteinsynthesis這些現(xiàn)象提示我們，不僅DNA與mRNA之間不是簡單的線性關(guān)系，而且連模板mRNA的序列與最終形成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列之間也不是簡單的對應關(guān)系。51Proteinsynthesis（三）添加化學基團(化學編輯)化學編輯－就是指蛋白質(zhì)翻譯后添加化學基團的這種加工修飾方式，包括一級結(jié)構(gòu)的修飾和高級結(jié)構(gòu)的修飾。52Proteinsynthesis細胞中單純由氨基酸組成的蛋白質(zhì)(簡單蛋白質(zhì))較少，多數(shù)蛋白質(zhì)都是屬于結(jié)合蛋白質(zhì)——糖蛋白、脂蛋白、色蛋白以及帶各種輔基的蛋白質(zhì)。這些都是在蛋白質(zhì)翻譯后的加工修飾過程完成的，屬于一級結(jié)構(gòu)的修飾。53Proteinsynthesis最簡單的一級結(jié)構(gòu)的修飾是指個別氨基酸的修飾。成熟蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的、20種基本氨基酸之外的蛋白質(zhì)氨基酸都是經(jīng)過修飾的。54Proteinsynthesis高級結(jié)構(gòu)的修飾主要是指亞基的聚合55Proteinsynthesis下面介紹2種重要的化學修飾脂?；腔?6Proteinsynthesis在蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運過程中，?；D(zhuǎn)移酶催化脂肪酸與絲氨酸或蘇氨酸中的－OH結(jié)合，產(chǎn)生脂蛋白。常見的脂?；凶貦磅；?、豆蔻酰化、異戊二?；约澳懝檀蓟?。脂?；?7Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化(glycosylation)細胞內(nèi)許多重要的蛋白質(zhì)都是糖蛋白。外源蛋白基因在大腸桿菌內(nèi)表達，常常產(chǎn)生沒有糖基化的蛋白，結(jié)果導致蛋白沒有活性，或雖然有活性，但活性降低；或產(chǎn)生免疫原性。糖蛋白的糖基化是一種非常重要的修飾方式。58Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化過程是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)進行的。一般來說，寡糖與蛋白質(zhì)連接的方式主要有2類：N-連接和O-連接。59ProteinsynthesisN-連接是指寡糖分子通過N-糖苷鍵與天冬酰胺的-NH3側(cè)鏈相連。N-連接識別的靶序列為Asn-X-Ser/Thr，其中X不能是脯氨酸(Pro)或門冬氨酸(Asp)。一般N-連接中的糖分子數(shù)目在5個以上。N-連接過程是起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，完成于高爾基體中。60ProteinsynthesisN-連接61ProteinsynthesisO-連接是指寡糖通過O-糖苷鍵與蛋白質(zhì)中的帶有-OH的氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸或羥賴氨酸中的－OH連接。O-連接的一般寡糖數(shù)目較少，1－4個左右。O-連接的過程全部在高爾基體中完成。62ProteinsynthesisO-連接63ProteinsynthesisO-連接的寡糖合成是由當新合成的蛋白質(zhì)通過高爾基體時，依次加入單糖單位而形成。首先由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或順面高爾基體中的N-乙酰半乳糖氨(GalNAc)轉(zhuǎn)移酶將GDP-GalNAc前體中的GalNAc轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的-OH上。64Proteinsynthesis然后，蛋白質(zhì)進入高爾基體的反面后，其他的單糖，如半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、唾液酸和果糖等均可從他們的糖基核苷酸前體上轉(zhuǎn)移到GalNAc上。不同的蛋白質(zhì)糖基化時加入形成的寡糖數(shù)目不等。65ProteinsynthesisO-連接糖鏈的形成66ProteinsynthesisN-連接的寡糖結(jié)構(gòu)和形成比O-連接的要復雜的多?？梢苑譃楦吒事短切凸烟呛蛷秃闲凸烟恰５玁-連接的糖鏈都具有1個5糖核心結(jié)構(gòu)，由3個甘露糖和2個N-乙酰葡萄糖胺組成。其他單糖再連接在這個5糖核心結(jié)構(gòu)上，從而構(gòu)成更加復雜的糖鏈結(jié)構(gòu)。67ProteinsynthesisN-連接糖鏈的形成68ProteinsynthesisN-連接糖鏈的形成69ProteinsynthesisN-連接的糖基化過程比O-連接的糖基化要復雜的多。但總要在先完成5糖核心后再續(xù)續(xù)下去。而且如果蛋白質(zhì)沒有折疊成功，則N-連接的糖基化也不能完成，只能進行初級的糖基化過程。70Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化的2種主要形成71Proteinsynthesis糖基化還有2種形式，稱為糖基磷脂酰肌醇(GPI)錨定(glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor)以及C-甘露糖化(C-mannosylation)。在此不再介紹。72Proteinsynthesis細胞表面糖蛋白上的糖鏈可以充當“天線”，在細胞識別、信號傳導中具有重要意義。而這些糖蛋白不同程度和不同種類的糖基化也與細胞內(nèi)的生理活動、外界的環(huán)境變化密切相關(guān)。73Proteinsynthesis例如，科學家發(fā)現(xiàn)，某些后生動物體內(nèi)的分解蛋白質(zhì)的復合體的活性可以因為其中一個亞基中的氨基酸被β-N-乙酰葡萄糖胺化(O-GlcNAc)而降低活性，而糖基化的水平則與細胞的營養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)。74Proteinsynthesis75Proteinsynthesis細胞內(nèi)還有許多蛋白質(zhì)活性受到這種糖基化調(diào)節(jié)，類似蛋白質(zhì)的磷酸化調(diào)解。76Proteinsynthesis蛋白質(zhì)的糖基化對于蛋白質(zhì)來說是如此的重要，目前已經(jīng)形成一種專門的糖基化研究方向，叫做糖基化工程。77第四節(jié)蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在細胞質(zhì)的核糖體中，那么合成出來的蛋白質(zhì)將被運送到什么地方去？是如何運輸?shù)哪兀?8Proteinsynthesis一、新合成的蛋白質(zhì)分選和運輸?shù)囊话慵毎麑W過程一般來說，蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)的核糖體中合成后，有幾個去向：留在細胞質(zhì)中；運往各種細胞器中；運往細胞外(分泌蛋白)。蛋白質(zhì)的去向是由本身帶有的分選運輸信號決定的。79Proteinsynthesis核糖體中合成的蛋白質(zhì)去處8081Proteinsynthesis蛋白質(zhì)運往細胞器時都要穿越細胞器的膜，蛋白質(zhì)的跨膜途經(jīng)一般有3種方法：一是通過核孔，這是運往細胞核的蛋白使用的方法。二是利用膜上的運轉(zhuǎn)蛋白將蛋白質(zhì)運進細胞器，如進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體、線粒體、過氧化物體等的運輸。三是利用囊泡運輸，囊泡包裹蛋白，與第1細胞器分離，運輸后與第2細胞器的膜融和，將蛋白質(zhì)釋放到第2細胞器中。82Proteinsynthesis利用遺傳學或生物化學的方法已經(jīng)查明細胞內(nèi)分泌蛋白的運輸路線是細胞質(zhì)粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸小泡高爾基體分泌小泡胞外83分泌蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運到高爾基體的過程就是通過“囊泡”進行的。84分泌蛋白的分泌途經(jīng)*高爾基體是蛋白質(zhì)運輸途中的分揀中心1

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蛋白質(zhì)的運輸*85Proteinsynthesis二、蛋白質(zhì)跨膜運轉(zhuǎn)的相關(guān)理論合成蛋白質(zhì)的核糖體有的游離在細胞質(zhì)中，稱為游離核糖體，或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，稱為膜結(jié)合核糖體。游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)一般保留在細胞質(zhì)中，或重新定位于其它地方。膜結(jié)合的核糖體合成的蛋白質(zhì)主要是膜蛋白、分泌蛋白以及溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中的蛋白。8687Proteinsynthesis真核細胞的蛋白質(zhì)運輸主要采取2種方式一是邊合成邊運輸?shù)摹肮策\輸”途經(jīng)經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分泌蛋白運輸就是采用“共運輸”途經(jīng)二是翻譯結(jié)束后才運輸?shù)摹胺g后運輸”途經(jīng)包括線粒體、葉綠體、過氧化物體、乙醛酸體等細胞器中蛋白質(zhì)的運輸采用這種形式。88Proteinsynthesis--------targetting1、“共運輸”途經(jīng)－信號肽假說信號肽假說是解釋分泌蛋白運輸?shù)睦碚?，目前可用于解釋動植物及微生物中的分泌蛋白質(zhì)運輸。1975年由Blobel和Dobberstein提出89Proteinsynthesis--------targetting分泌蛋白與細胞質(zhì)的胞漿蛋白主要區(qū)別是在多肽鏈的N端，分泌蛋白含有一段13－35氨基酸長度的信號肽或稱為信號序列。不同分泌蛋白的信號肽序列不完全相同，但都有以下共同特征：90Proteinsynthesis--------targetting一般信號肽位于多肽的N端，長度13－35氨基酸；可以分為3個區(qū)段，N端是帶有正電荷的氨基酸；中間是10－15個氨基酸長度的疏水區(qū)，可以形成α螺旋；最后一段氨基酸也可以形成α螺旋。2個α螺旋形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)易于嵌入膜中。后來發(fā)現(xiàn)也有的信號肽位于多肽鏈中間91Proteinsynthesis--------targetting一些分泌蛋白的信號肽序列92Proteinsynthesis--------targetting信號肽假說的基本內(nèi)容蛋白質(zhì)開始是在細胞質(zhì)中的游離核糖體上進行合成的,首先合成出來的是N端的信號肽。信號肽出來之后就被細胞質(zhì)中的信號識別體(signalrecognitionparticle,SRP)識別并結(jié)合,使蛋白的合成暫時中止,形成一個核糖體-SRP-mRNA的復合物。93Proteinsynthesis--------targetting復合物中的SRP和核糖體分別與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的SRP受體和核糖體受體結(jié)合,并同時與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的一個蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位復合物結(jié)合。94Proteinsynthesis--------targetting經(jīng)過一系列的反應之后，核糖體與ER結(jié)合在一起,SRP從信號肽上被釋放出去，循環(huán)利用。蛋白的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面重新開始。95Proteinsynthesis--------targettingER膜上由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位復合物形成一個孔，新生的肽鏈就由此進入核糖體的內(nèi)腔,通過孔時,信號肽被ER腔內(nèi)表面的信號肽酶切除。余下合成的肽鏈合成后就直接釋放在ER內(nèi)腔中。之后被運輸?shù)礁郀柣w,再被分泌到細胞外。96*信號肽假說97Proteinsynthesis--------targetting2“翻譯后運輸”途經(jīng)－導肽假說導肽位于多肽鏈的N端，含有20－80個氨基酸；帶正電荷的氨基酸比較多，分散在不帶電荷的氨基酸中間；不含有帶負電荷的酸性氨基酸；羥基氨基酸含量較高；有形成兩親α螺旋的能力。98Proteinsynthesis--------targetting導肽理論是解釋蛋白質(zhì)進入線粒體、葉綠體等細胞器的理論。蛋白在游離的核糖體上合成后，以前體的形式釋放在細胞質(zhì)中；由導肽牽引這些蛋白質(zhì)跨膜進入各種細胞器中。99Proteinsynthesis--------targetting不同細胞器需要的導肽性質(zhì)是不同的。線粒體中蛋白質(zhì)可以定位于不同場所，需要的導肽性質(zhì)也是不同的，或還需要其它的信號。100Proteinsynthesis--------targetting3分子伴侶參與蛋白質(zhì)的跨膜運輸?shù)鞍踪|(zhì)的折疊也是在運輸?shù)倪^程中進行的。一般來說，蛋白質(zhì)在跨膜前保持未折疊狀態(tài)，進入細胞器內(nèi)部，才開始進行折疊。101Proteinsynthesis--------targetting分子伴侶的作用是在蛋白質(zhì)運輸?shù)街付ú课磺?，延遲蛋白質(zhì)的折疊，保持蛋白質(zhì)的不折疊狀態(tài)，防止其錯誤折疊；而當?shù)鞍踪|(zhì)運輸?shù)侥康牡睾螅杆賲f(xié)助蛋白質(zhì)折疊成正確構(gòu)象。102Proteinsynthesis--------targetting分子伴侶是指能與其它構(gòu)象不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)結(jié)合并使之穩(wěn)定的一類蛋白質(zhì)，它們通過與多肽的結(jié)合來幫助被結(jié)合的多肽在體內(nèi)的折疊、組裝。轉(zhuǎn)運或降解等。完成任務后又從多肽山釋放下來，分子伴侶是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)折疊組裝的重要調(diào)解者。103Proteinsynthesis--------targetting4蛋白質(zhì)的正向運輸和逆向運輸正向運輸是指在蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體運輸體系中，運載蛋白的小泡連續(xù)不斷的從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的移動方向稱為蛋白質(zhì)的正向運輸。104Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的逆向運輸是指某些在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中滯留的蛋白質(zhì)進入高爾基體后通過特殊的信號，再從高爾基體返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的小泡運輸過程。逆向運輸對于維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定十分重要。105Proteinsynthesis--------targetting蛋白質(zhì)的正向運輸和逆向運輸106Proteinsynthesis--------targetting三、蛋白質(zhì)的跨膜運輸1分泌蛋白質(zhì)的運輸2細胞質(zhì)膜上蛋白的運輸3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中蛋白的運輸4溶酶體中的蛋白的運輸5葉綠體和線粒體中蛋白的運輸6細胞核內(nèi)的蛋白運輸107Proteinsynthesis--------targetting1分泌蛋白質(zhì)的運輸?shù)鞍踪|(zhì)合成后被信號肽牽引，進入核糖體內(nèi)腔，而后進入高爾基體，分泌到胞外。108Proteinsynthesis--------targetting2質(zhì)膜蛋白質(zhì)的運輸質(zhì)膜蛋白質(zhì)可以分為若干類別，它們的跨膜次數(shù)不同。但它們都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的核糖體上合成的，與分泌蛋白的合成類似。109Proteinsynthesis--------targetting質(zhì)膜蛋白質(zhì)可以分為若干類別110Proteinsynthesis--------targetting只是合成后立即插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)，隨后這些蛋白在運輸?shù)礁郀柣w以及過程中以及質(zhì)膜表面以前，就一直在膜中不動，直到與質(zhì)膜融和成為質(zhì)膜的組成部分。111Proteinsynthesis--------targetting需要注意的是，新合成的膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜時朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的部分，將來等膜蛋白插到質(zhì)膜時，時指向膜外的。這與膜蛋白的運輸?shù)奶攸c有關(guān)。同時也正是指向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔的部分接受了糖基化等修飾，等這些蛋白安裝在膜表面后，這些蛋白的修飾側(cè)鏈就如同天線伸展在膜的外表面。112Proteinsynthesis--------targettingI型膜蛋白的形成113Proteinsynthesis--------targettingII型膜蛋白的形成114Proteinsynthesis--------targetting跨膜蛋白的信號存在于蛋白序列中115Proteinsynthesis--------targetting3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中蛋白質(zhì)的運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成的，隨后進入ER內(nèi)腔,再傳到高爾基體,但是這些蛋白的C端有特殊的滯留信號Lys-Asp-Glu-Leu,(KDEL)，所以他們又被送回到ER中。116Proteinsynthesis--------targetting4溶酶體中的蛋白的運輸這類蛋白也是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成，送到高爾基復合體順面部分,被糖基化加上6-磷酸甘露糖.6-磷酸甘露糖是蛋白前往溶酶體的信號。117Proteinsynthesis--------targetting在高爾基體的反面,有6-磷酸甘露糖受體識別蛋白,兩者結(jié)合形成小泡從高爾基體中釋放出來,與分類小泡結(jié)合。分類小泡的低pH環(huán)境使蛋白與受體解離,同時磷酸酶除去6-磷酸甘露糖的磷酸,防止它再與受體結(jié)合。118接著小泡從分類小泡中以出芽的方式將受體還回高爾基體,溶酶體蛋白被送往溶酶體中。Proteinsynthesis--------targetting如果蛋白被誤排除細胞外，細胞的表面有6-磷酸甘露糖受體，蛋白與之結(jié)合后被以內(nèi)吞的方式產(chǎn)生一個內(nèi)吞小泡,再運到溶酶體中。119Proteinsynthesis--------targetting5葉綠體和線粒體中蛋白的運輸線粒體中蛋白的存在部位:內(nèi)膜外膜內(nèi)膜空間內(nèi)膜基質(zhì)葉綠體中還要加上類囊體膜和類囊體空間120Proteinsynthesis--------targetting線粒體結(jié)構(gòu)121Proteinsynthesis--------targetting這類蛋白是在細胞質(zhì)中游離的核糖體上進行合成的，合成完后才運輸?shù)礁髯云鞴僦?故屬于翻譯后運輸這類蛋白的運輸信號是導肽（leaderpeptide）122Proteinsynthesis--------targetting線粒體導肽位于蛋白的N端,是將蛋白帶往內(nèi)膜基質(zhì)的信號,15-35aa,富含有SerThr和帶正電荷的氨基酸等。蛋白合成完成后就被釋放到細胞質(zhì)中,但是沒有折疊,這是由于有hsp70和多肽鏈結(jié)合,因為折疊的蛋白不能進入線粒體。多肽-hsp70復合物到達線粒體外膜的進入受體上,沿著外膜滑動,找到內(nèi)外膜的接觸點，從這兒進入內(nèi)膜基質(zhì)。123Proteinsynthesis--------targetting到達基質(zhì)之后，hsp70被釋放，信號肽被切除,蛋白與線粒體中的hsp70結(jié)合,hsp70又被hsp60取代,并協(xié)助蛋白正確折疊。124運輸?shù)倪^程需要消耗能量。送往線粒體內(nèi)膜和內(nèi)膜空間的蛋白還需要另外一個信號，能使蛋白從基質(zhì)再到達內(nèi)膜和內(nèi)膜空間。Proteinsynthesis--------targetting125Proteinsynthesis--------targetting126葉綠體中蛋白的運輸Proteinsynthesis--------targetting127Proteinsynthesis6細胞核內(nèi)的蛋白運輸核孔3000-4000小分子可以擴散進入核內(nèi)，大分子必須有“通行證”------核定位信號。128核定位信號，特征為:4-8aa,富含正電荷的氨基酸,Lys,Ary,常常還有Pro蛋白質(zhì)利用GTP通過核孔，進入細胞核后核定位信號不被切除。核定位信號的位置可以在肽鏈的任何位置,不局限在N端。129第五節(jié)蛋白質(zhì)的降解大多數(shù)蛋白質(zhì)更新很快（少數(shù)例外，如血紅蛋白），對于代謝調(diào)控有積極意義。一般來說，真核蛋白半衰期為30秒到N天。Proteinsynthesis--------degradation130Proteinsynthesis--------targetting細胞中有2種蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)（1）選擇性降解，消耗ATP（2）在溶酶體中降解，無選擇性，將膜蛋白、外來蛋白等蛋白降解之后，重新利用。131細菌中大多利用蛋白酶Lon降解蛋白質(zhì)，需消耗ATP。Proteinsynthesis--------degradation蛋白酶Lon在細胞內(nèi)有缺陷的蛋白出現(xiàn)時被激活，每降解一個肽鍵消耗2ATP，待降解成較小的無活性的多肽時再由其他系統(tǒng)繼續(xù)分解。132真核細胞利用泛素降解體系降解蛋白質(zhì)Proteinsynthesis--------degradation泛素（ubiquitin）是真核細胞中最保守的蛋白之一，由76個氨基酸組成，酵母和人的泛素在氨基酸序列上完全一致。133經(jīng)過3步反應，泛素被共價連接到待降解的蛋白上，相當于做了“標記”。134Proteinsynthesis--------degradation135Proteinsynthesis--------degradation但是泛素開始時是如何找到待降解的蛋白的，目前仍不清楚。136Proteinsynth