蛋白質(zhì)生物合成

蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）第12章ProteinBiosynthesis(Translation)當前1頁，總共123頁。當前2頁，總共123頁。蛋白質(zhì)生物合成的概念蛋白質(zhì)生物合成(proteinbiosynthesis)也稱翻譯(translation)，是生物細胞以mRNA為模板，按照mRNA分子中核苷酸的排列順序所組成的密碼信息合成蛋白質(zhì)的過程。定義當前3頁，總共123頁。蛋白質(zhì)的氨基酸序列是由mRNA中的核苷酸序列決定的。

遺傳密碼（geneticcode）:mRNA鏈開放閱讀框中，從5’-3’方向,每三個相鄰的核苷酸為一個三聯(lián)體,代表一種氨基酸或翻譯終止信息。

遺傳密碼種類：43=64種有61種代表氨基酸,有3種不代表任何氨基酸，如UAA、UAG、UGA屬終止密碼子。當前4頁，總共123頁。第一節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成體系當前5頁，總共123頁?；驹希?0種編碼氨基酸模板：mRNA適配器：tRNA裝配機：核糖體酶和蛋白質(zhì)：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、起始因子、延長因子、釋放因子等能源物質(zhì)：ATP、GTP無機離子：Mg2+、K+蛋白質(zhì)生物合成體系當前6頁，總共123頁。一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板mRNA的基本結(jié)構(gòu)StartofgeneticmessageCapEndTail5’-端非翻譯區(qū)

533’-端非翻譯區(qū)

開放閱讀框架

從mRNA5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(openreadingframe,ORF)。當前7頁，總共123頁。原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核糖體結(jié)合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG-53蛋白質(zhì)AAA…當前8頁，總共123頁。遺傳密碼mRNA的開放閱讀框架區(qū)，每3個核苷酸為一組，代表一種氨基酸(或其他信息)，這種三聯(lián)體形式核苷酸序列稱為密碼子。起始密碼子(initiationcodon)：AUG終止密碼子(terminator)：UAA、UAG、UGA密碼子（codon）當前9頁，總共123頁。遺傳密碼表當前10頁，總共123頁。遺傳密碼的特點1.方向性(directional)翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是5’→3’，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5’→3’的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。NC肽鏈延伸方向5′3′讀碼方向當前11頁，總共123頁。2.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。5’…….AUG

GCA

GUA

CAU……UAA3’AlaValHisMet終止密碼當前12頁，總共123頁?；驌p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)致框移突變(frame-shiftmutation)。纈脯蘇天冬纈丙酪甘纈丙絲精當前13頁，總共123頁。3.簡并性(degenerate)一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子。為同一種氨基酸編碼的各密碼子稱為簡并性密碼子，也稱同義密碼子。當前14頁，總共123頁。各種氨基酸的密碼子數(shù)目當前15頁，總共123頁。4.通用性(universal)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，遺傳密碼表中的這套“通用密碼”基本上適用于生物界的所有物種，具有通用性。密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。當前16頁，總共123頁。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。通用密碼線粒體密碼AUA異亮氨酸蛋氨酸、起始密碼子AGA精氨酸終止密碼子AGG精氨酸終止密碼子UGA終止密碼子色氨酸當前17頁，總共123頁。5.擺動性(wobble)反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對(wobblebasepairing)。tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG當前18頁，總共123頁。321123擺動配對U當前19頁，總共123頁。二、核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所核糖體，是由rRNA和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，是蛋白質(zhì)生物合成的場所。當前20頁，總共123頁。核蛋白體的組成當前21頁，總共123頁。原核生物核蛋白體結(jié)構(gòu)模式當前22頁，總共123頁。三、tRNA是氨基酸的運載工具及蛋白質(zhì)生物合成的適配器運載氨基酸：氨基酸由其特異的tRNA攜帶，一種氨基酸可有幾種對應(yīng)的tRNA，氨基酸結(jié)合在tRNA3ˊ-CCA的位置，結(jié)合需要ATP供能；充當“適配器”：每種tRNA的反密碼子決定了所攜帶的氨基酸能準確地在mRNA上對號入座。tRNA的作用當前23頁，總共123頁。當前24頁，總共123頁。二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)反密碼環(huán)氨基酸臂tRNA的構(gòu)象當前25頁，總共123頁。四、蛋白質(zhì)生物合成需要酶類、蛋白質(zhì)因子等（一）重要的酶類氨基酰-tRNA合成酶，催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)，催化核糖體P位上的肽?；D(zhuǎn)移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基與氨基結(jié)合形成肽鍵;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P位上的肽鏈與tRNA分離；轉(zhuǎn)位酶(translocase)，催化核糖體向mRNA3’-端移動一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于A位。當前26頁，總共123頁。（二）蛋白質(zhì)因子起始因子（initiationfactor，IF）延長因子（elongationfactor，EF）釋放因子（releasefactor，RF）當前27頁，總共123頁。參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能種類生物學(xué)功能起始因子IF-1占據(jù)A位防止結(jié)合其他tRNAIF-2促進起始tRNA與小亞基結(jié)合IF-3促進大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始tRNA的敏感性延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合并分解GTPEF-Ts調(diào)節(jié)亞基EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進tRNA卸載與釋放釋放因子RF-1特異識別UAA、UAG，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-2特異識別UAA、UGA，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-3可與核蛋白體其他部位結(jié)合，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1及RF-2與核蛋白體的相互作用當前28頁，總共123頁。參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學(xué)功能種類生物學(xué)功能起始因子eIF-1多功能因子，參與多個翻譯步驟eIF-2促進起始tRNA與小亞基結(jié)合eIF-2B,eIF-3最先結(jié)合小亞基，促進大小亞基分離eIF-4AeIF-4F復(fù)合物成分，有RNA解螺旋酶活性，能解除mRNA5′-端的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使其與小亞基結(jié)合eIF-4B結(jié)合mRNA，促進mRNA掃描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5′帽子eIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E、eIF-3和PolyA結(jié)合蛋白eIF-5促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(jié)合大亞基eIF-6促進核蛋白體分離成大小亞基延長因子eIF1-α促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合分解GTP，相當于EF-TueIF1-βγ調(diào)節(jié)亞基，相當于EF-TseIF-2有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進tRNA卸載與釋放，相當于EF-G釋放因子eRF識別所有終止密碼子，具有原核生物各類RF的功能當前29頁，總共123頁。蛋白質(zhì)生物合成的能源物質(zhì)為ATP和GTP;參與蛋白質(zhì)生物合成的無機離子有Mg2+、K+等。（三）能源物質(zhì)及離子當前30頁，總共123頁。ActivationofAminoAcids第二節(jié)

氨基酸的活化當前31頁，總共123頁。反應(yīng)過程一、氨基酸活化形成氨基酰-tRNA氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶當前32頁，總共123頁。氨基酸＋ATP-E氨基酰-AMP-E＋PPi第一步反應(yīng)當前33頁，總共123頁。第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA氨基酰-tRNA＋AMP＋E當前34頁，總共123頁。氨基酰-tRNA合成酶結(jié)構(gòu)氨基酰－tRNA合成酶的3個結(jié)合位點氨基酸和ATP形成氨基酰腺苷氨基酰轉(zhuǎn)移到tRNA上tRNA負載了氨基酸當前35頁，總共123頁。氨基酰-tRNA的表示方法丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet各種氨基酸和對應(yīng)的tRNA結(jié)合后形成的氨基酰-tRNA表示為：氨基酸的三字母縮寫-tRNA氨基酸的三字母縮寫

例如：當前36頁，總共123頁。起始氨基酰-tRNA:Met-tRNAiMet

tRNAiMet與甲硫氨酸結(jié)合后形成Met-tRNAiMet，可以在mRNA的起始密碼子AUG處就位，參與形成翻譯起始復(fù)合物。起始密碼子只能辨認Met-tRNAiMet。真核生物參與肽鏈延長的甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet

tRNAMet和甲硫氨酸結(jié)合后生成Met-RNAMet，必要時進入核糖體，為延長中的肽鏈添加甲硫氨酸。

二、真核生物起始氨基酰-tRNA是Met-RNAiMet當前37頁，總共123頁。起始氨基酰-tRNA:fMet-tRNAfMet

具有起始功能的tRNAfMet與甲硫氨酸結(jié)合后，甲硫氨酸很快被甲酰化為N-甲酰甲硫氨酸（N-formylmethionine，fMet），于是形成N-甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAfMet），可以在mRNA的起始密碼子AUG處就位，參與形成翻譯起始復(fù)合物。起始密碼子只能辨認fMet-tRNAfMet。

原核生物當前38頁，總共123頁。fMet-tRNAfMet的生成是一碳單位轉(zhuǎn)移和利用的過程之一，反應(yīng)由轉(zhuǎn)甲?；复呋柞；鶑腘10-甲酰四氫葉酸轉(zhuǎn)移到甲硫氨酸的α-氨基上。當前39頁，總共123頁。TheBiosynthesisProcessofPeptideChain第三節(jié)

肽鏈的生物合成過程當前40頁，總共123頁。翻譯時，從mRNA的起始密碼子AUG開始，按5ˊ→3ˊ方向逐一讀碼，直至終止密碼子。肽鏈從起始甲硫氨酸開始，從N端→C端延長，直至終止密碼子前一位密碼子所編碼的氨基酸。當前41頁，總共123頁。起始(initiation)延長(elongation)終止(termination)整個過程可分為：一、原核生物的肽鏈合成過程當前42頁，總共123頁。原核生物翻譯過程中核糖體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)當前43頁，總共123頁。（一）起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核糖體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程。1.核蛋白體大小亞基分離；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。當前44頁，總共123頁。IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離當前45頁，總共123頁。AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合當前46頁，總共123頁。原核生物mRNA在核糖體小亞基上的準確定位和結(jié)合涉及兩種機制：在各種mRNA起始AUG上游約8～13核苷酸部位，存在一段由4～9個核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱為Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又稱核糖體結(jié)合位點(ribosomalbindingsite,RBS)。一條多順反子mRNA序列上的每個基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起始AUG。當前47頁，總共123頁。小亞基中的16S-rRNA3ˊ-端有一富含嘧啶堿基的短序列，如-UCCUCC-，通過與S-D序列堿基互補而使mRNA與小亞基結(jié)合。當前48頁，總共123頁。mRNA序列上緊接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白體小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。當前49頁，總共123頁。IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAfMet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'當前50頁，總共123頁。IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖體大亞基結(jié)合起始復(fù)合物形成AUG5'3'當前51頁，總共123頁。要點回顧核酶概念遺傳密碼（密碼子，三聯(lián)體密碼）起始密碼，終止密碼遺傳密碼特點參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)原核生物和真核生物起始氨基酰-tRNA區(qū)別當前52頁，總共123頁。IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復(fù)合物形成過程當前53頁，總共123頁。1.進位(positioning)/注冊(registration)2.成肽(peptidebondformation)3.轉(zhuǎn)位(translocation)（二）延長肽鏈延長在核糖體上連續(xù)循環(huán)進行，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomalcycle)，包括以下三步：每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。當前54頁，總共123頁。1.進位又稱注冊，是指一個氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進入并結(jié)合到核蛋白體A位的過程。當前55頁，總共123頁。進位需要延長因子EF-Tu與EF-Ts參與。當前56頁，總共123頁。當前57頁，總共123頁。TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTs進位的反應(yīng)過程：當前58頁，總共123頁。2.成肽成肽是在轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)的催化下，核糖體P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨?；螂孽?tRNA的肽?；D(zhuǎn)移到A位并與A位上氨基酰-tRNA的α-氨基結(jié)合形成肽鍵的過程。當前59頁，總共123頁。成肽的反應(yīng)過程當前60頁，總共123頁。3.轉(zhuǎn)位

轉(zhuǎn)位是在轉(zhuǎn)位酶的催化下，核糖體向mRNA的3′-端移動一個密碼子的距離，使mRNA序列上的下一個密碼子進入核蛋白體的A位、而占據(jù)A位的肽酰-tRNA移入P位的過程。轉(zhuǎn)位需要延長因子EF-G參與。當前61頁，總共123頁。EF-G有轉(zhuǎn)位酶（translocase）活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，釋放的能量促進核糖體向mRNA的3′側(cè)移動，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相對位移進入核糖體P位，而卸載的tRNA則移入E位。轉(zhuǎn)位酶當前62頁，總共123頁。當前63頁，總共123頁。fMetAUG5'3'fMetTuGTP成肽→轉(zhuǎn)位→下一輪進位當前64頁，總共123頁。進位轉(zhuǎn)位成肽肽鏈合成延長(核糖體循環(huán))過程當前65頁，總共123頁。肽鏈合成延長(核糖體循環(huán))過程當前66頁，總共123頁。（三）終止指核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離的過程。終止階段需要釋放因子RF-1、RF-2和RF-3參與。當前67頁，總共123頁。RF-3結(jié)合核糖體其他部位，有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核糖體的相互作用。釋放因子的功能：識別終止密碼子RF-1特異識別UAA、UAG；RF-2特異識別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。當前68頁，總共123頁。原核肽鏈合成終止過程當前69頁，總共123頁。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。多聚核糖體1條mRNA模板鏈都可附著10～100個核糖體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿5′→3′方向讀碼移動，同時進行肽鏈合成，這種mRNA與多個核糖體形成的聚合物稱為多聚核糖體(polysome)。當前70頁，總共123頁。多聚核糖體當前71頁，總共123頁。電鏡下的多聚核糖體當前72頁，總共123頁。二、真核生物的肽鏈合成過程（一）起始1.核蛋白體大小亞基分離；2.起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；3.mRNA在小亞基定位結(jié)合；4.核蛋白體大亞基結(jié)合。當前73頁，總共123頁。Met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程當前74頁，總共123頁。真核生物肽鏈合成的延長過程與原核生物基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。真核細胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時卸載的tRNA直接從P位脫落。（二）延長當前75頁，總共123頁。（三）終止真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個釋放因子eRF，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。當前76頁，總共123頁。原核生物與真核生物肽鏈合成過程的主要差別原核生物真核生物mRNA一條mRNA編碼幾種蛋白質(zhì)（多順反子）一條mRNA編碼一種蛋白質(zhì)（單順反子）轉(zhuǎn)錄后很少加工轉(zhuǎn)錄后進行首尾修飾及剪接轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA的降解可同時發(fā)生mRNA在核內(nèi)合成，加工后進入胞液，再作為模板指導(dǎo)翻譯核蛋白體30S小亞基＋50S大亞基?70S核蛋白體40S小亞基＋60S大亞基?80S核蛋白體起始階段起始氨基酰-tRNA為fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA為Met-tRNAiMet核蛋白體小亞基先與mRNA結(jié)合,再與fMet-tRNAfMet結(jié)合核蛋白體小亞基先與Met-tRNAiMet結(jié)合，再與mRNA結(jié)合mRNA中的S-D序列與16SrRNA3-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10種eIF參與起始復(fù)合物的形成延長階段延長因子為EF-Tu、EF-Ts和EF-G延長因子為eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2終止階段釋放因子為RF-1、RF-2和RF-3釋放因子為eRF當前77頁，總共123頁。第四節(jié)

蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送PosttranslationalModificationandTargetingTransferofProtein當前78頁，總共123頁。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)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后修飾(posttranslationalmodification)。翻譯后修飾包括多肽鏈折疊為天然的三維構(gòu)象及對肽鏈一級結(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。當前79頁，總共123頁。一、多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新生肽鏈N-端在核糖體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。細胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動完成，而需要其他酶和蛋白質(zhì)輔助。當前80頁，總共123頁。幾種有促進蛋白質(zhì)折疊功能的大分子:分子伴侶(molecularchaperon)蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfideisomerase,PDI)3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶(peptideprolyl-cis-transisomerase,PPI)當前81頁，總共123頁。1.分子伴侶:分子伴侶是細胞內(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)的正確折疊的保守蛋白質(zhì)。分子伴侶有以下功能：①封閉待折疊蛋白質(zhì)的暴露的疏水區(qū)段；②創(chuàng)建一個隔離的環(huán)境，可以使蛋白質(zhì)的折疊互不干擾；③促進蛋白質(zhì)折疊和去聚集；④遇到應(yīng)激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。當前82頁，總共123頁。(1)熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)(2)伴侶蛋白(chaperonin)分子伴侶主要有：當前83頁，總共123頁。(1)熱休克蛋白(heatshockprotein,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。當前84頁，總共123頁。它有兩個主要功能域：一個是存在于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)的折疊需要這兩個結(jié)構(gòu)域的相互作用。大腸桿菌的HSP70(DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域H2NEEVD-COOH

當前85頁，總共123頁。大腸桿菌中的HSP70反應(yīng)循環(huán)當前86頁，總共123頁。(2)伴侶蛋白(chaperonin)伴侶蛋白是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的GroEL和GroES（真核細胞中同源物為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。當前87頁，總共123頁。當待折疊肽鏈進入GroEL的桶狀空腔后，GroES可作為“蓋子”瞬時封閉GroEL空腔出口。封閉后的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。GroEL-GroES復(fù)合物當前88頁，總共123頁。GroEL-GroES反應(yīng)循環(huán)

當前89頁，總共123頁。2.蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。當前90頁，總共123頁。3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象有明顯差別。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。肽酰-脯氨酰順反異構(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，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。當前91頁，總共123頁。二、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)修飾主要是肽鍵水解和化學(xué)修飾（一）肽鏈末端的修飾（二）個別氨基酸的共價修飾1．糖基化2．羥基化3．甲基化4．磷酸化5．二硫鍵形成6．親脂性修飾當前92頁，總共123頁。例：鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾（三）多肽鏈的水解修飾當前93頁，總共123頁。三、空間結(jié)構(gòu)的修飾結(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)。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(oligomer)。（一）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)（二）輔基連接后形成完整的結(jié)合蛋白質(zhì)當前94頁，總共123頁。四、合成后蛋白質(zhì)可被靶向輸送至細胞特定部位蛋白質(zhì)在核糖體上合成后，必須分選出來，定向輸送到一個合適的部位才能行使各自的生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)的靶向輸送與翻譯后修飾過程同步進行。當前95頁，總共123頁。蛋白質(zhì)運輸?shù)募毎麑W(xué)全過程當前96頁，總共123頁。所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號，主要是N末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞的適當靶部位，這類序列稱為信號序列(signalsequence)。

（一）靶向輸送的蛋白質(zhì)N-端存在信號序列當前97頁，總共123頁。N-端含1個或幾個帶正電荷的堿性氨基酸殘基，如賴氨酸、精氨酸；中段為疏水核心區(qū)，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、異亮氨酸等；C-端由一些極性相對較大、側(cè)鏈較短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸）組成，緊接著是被信號肽酶裂解的位點。信號肽有以下共性：當前98頁，總共123頁。信號肽的一級結(jié)構(gòu)當前99頁，總共123頁。分泌性蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運當前100頁，總共123頁。真核細胞分泌型蛋白質(zhì)的靶向輸送過程為：核蛋白體上合成的肽鏈先由信號肽引導(dǎo)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔并被折疊成為具有一定功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)，在高爾基復(fù)合體中被包裝進分泌小泡，轉(zhuǎn)移至細胞膜，再分泌到細胞外。（二）分泌型蛋白質(zhì)由分泌小泡靶向輸送至胞外當前101頁，總共123頁。（三）蛋白質(zhì)6-磷酸甘露糖基化是靶向輸送至溶酶體的信號當前102頁，總共123頁。與分泌型蛋白質(zhì)一樣，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的駐留蛋白質(zhì)先經(jīng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的附著核蛋白體合成并進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，然后隨囊泡輸送到高爾基復(fù)合體。但是，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)多肽鏈的C-端含有滯留信號序列，可與相應(yīng)受體結(jié)合。在高爾基復(fù)合體上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)通過其滯留信號序列與受體結(jié)合后，隨囊泡輸送回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。（四）靶向輸送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)C-端含有滯留信號序列當前103頁，總共123頁。（五）質(zhì)膜蛋白質(zhì)的靶向輸送由囊泡轉(zhuǎn)移到細胞膜質(zhì)膜蛋白質(zhì)合成時在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的跨膜機制與分泌型蛋白質(zhì)的跨膜機制相似，但是，質(zhì)膜蛋白質(zhì)的肽鏈并不完全進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，而是錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。不同類型的跨膜蛋白質(zhì)以不同的形式錨定于膜上。當前104頁，總共123頁。（六）線粒體蛋白質(zhì)以其前體形式在胞液合成后靶向輸入線粒體絕大部分線粒體蛋白質(zhì)是由核基因組編碼、在胞液中的游離核蛋白體上合成后釋放、靶向輸送到線粒體中的。當前105頁，總共123頁。真核細胞線粒體蛋白質(zhì)的靶向輸送當前106頁，總共123頁。靶向輸送到細胞核的蛋白質(zhì)其多肽鏈內(nèi)含有特異信號序列，稱為核定位序列(nuclearlocalizationsequence,NLS)。NLS為含4～8個氨基酸殘基的短序列，富含帶正電荷的賴氨酸、精氨酸和脯氨酸，可位于肽鏈的不同部位，而不只在N末端。不同的NLS間未發(fā)現(xiàn)共有序列；在蛋白質(zhì)進核定位后，NLS不被切除。核定位序列當前107頁，總共123頁。（七）細胞核蛋白質(zhì)在胞液中合成后經(jīng)核孔靶向輸送入核當前108頁，總共123頁。第五節(jié)

蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制InterferenceandInhibitionofProteinBiosynthesis當前109頁，總共123頁。一、許多抗生素通過抑制蛋白質(zhì)生物合成發(fā)揮作用抗生素(antibiotics)是一類由某些真菌、細菌等微生物產(chǎn)生的藥物，有抑制其他微生物生長或殺死其他微生物的能力，對宿主無毒性的抗生素可用于預(yù)防和治療人、動物和植物的感染性疾病。當前110頁，總共123頁。影響翻譯起始的抗生素影響翻譯延長的抗生素干擾進位的抗生素引起讀碼錯誤的抗生素影響肽鍵形成的抗生素影響轉(zhuǎn)位的抗生素當前111頁，總共123頁。抗生素作用位點作用原理應(yīng)用伊短菌素原核、真核核蛋白體小亞基阻礙翻譯起始復(fù)合物的形成抗腫瘤藥四環(huán)素、土霉素原核核蛋白體小亞基抑制氨基酰-tRNA與小亞基結(jié)合抗菌藥鏈霉素、新霉素、巴龍霉素原核核蛋白體小亞基改變構(gòu)象引起讀碼錯誤、抑制起始抗菌藥氯霉素、林可霉素、紅霉素原核核蛋白體大亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長抗菌藥嘌呤霉素原核、真核核蛋白體使肽?；D(zhuǎn)移到它的氨基上后脫落抗腫瘤藥放線菌酮真核核蛋白體大亞基抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷肽鏈延長醫(yī)學(xué)研究夫西地酸、細球菌素EF-G抑制EF-G、阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥大觀霉素原核核蛋白體小亞基阻止轉(zhuǎn)位抗菌藥常用抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理與應(yīng)用當前112頁，總共123頁。嘌呤霉素作用示意圖當前113頁，總共123頁。四環(huán)素族氯霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素放線菌酮當前114頁，總共123頁。二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)某些毒素能在肽鏈延長階段阻斷蛋白質(zhì)合成而呈現(xiàn)毒性，如白喉毒素是真核細胞蛋白質(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