蛋白質(zhì)的翻譯轉(zhuǎn)運降解

蛋白質(zhì)的翻譯轉(zhuǎn)運降解第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二1、翻譯－轉(zhuǎn)運同步機(jī)制：分泌蛋白

信號肽假說簡圖

分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用2、翻譯后轉(zhuǎn)運機(jī)制：線粒體與葉綠體蛋白

蛋白質(zhì)向線粒體的定位機(jī)制

蛋白質(zhì)向葉綠體的定位機(jī)制3、核定位蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機(jī)制第五節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機(jī)制第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二蛋白質(zhì)N端信號肽的特點1.完整的信號肽是保證蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的必要條件；2.僅有信號肽不足以保證蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的發(fā)生；3.信號序列的切除并不是運轉(zhuǎn)所必須的；4.并非所有的運轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)都有可降解的信號肽。能啟動蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的任何一段多肽——信號肽第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二信號肽假說簡圖3ˊ5ˊSRP循環(huán)mRNA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號肽酶信號肽GTPGDP+Pi核糖體受體SRP受體多肽運轉(zhuǎn)復(fù)合物第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二線粒體外膜線粒體內(nèi)膜帶有導(dǎo)肽的線粒體蛋白質(zhì)前體跨膜轉(zhuǎn)運過程示意圖內(nèi)外膜接觸位點的蛋白質(zhì)通道線粒體hsp70Tom受體復(fù)合物hsp70導(dǎo)肽蛋白酶切除導(dǎo)肽TomTim折疊ATPADT+Pi第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二線粒體內(nèi)外膜的接觸點線粒體的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運裝置

TOM和TIM復(fù)合體第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二CN類囊體蛋白前體跨葉綠體膜運轉(zhuǎn)細(xì)胞質(zhì)葉綠體外膜葉綠體內(nèi)膜可溶性蛋白水解酶切除第一部分信號肽CN跨類囊體膜運轉(zhuǎn)切除第二部分信號肽折疊信號肽信號肽成熟類囊體蛋白類囊體膜類囊體葉綠體蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二葉綠體的蛋白質(zhì)定向轉(zhuǎn)運第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二核定位蛋白跨細(xì)胞核膜

轉(zhuǎn)運過程示意圖第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二定位于不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)菌蛋白質(zhì)信號肽序列第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二細(xì)菌中蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運周質(zhì)空間細(xì)胞質(zhì)SecBSecASecYEGSecB第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第六節(jié)蛋白質(zhì)的更替1、維持細(xì)胞內(nèi)氨基酸代謝庫的動態(tài)平衡2、參與細(xì)胞程序性死亡和儲藏蛋白質(zhì)的動員；3、按化學(xué)計量累計寡聚蛋白的亞基或脫輔基蛋白/輔助因子比率；4、蛋白質(zhì)前體分子的水解裂解加工；5、清除反常蛋白以免積累到對細(xì)胞有害的水平；6、控制細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵蛋白的濃度；7、參與細(xì)胞防御機(jī)制。1.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的生物學(xué)意義第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二2004年諾貝爾化學(xué)獎化學(xué)獎授予兩位以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿弗拉姆·赫爾什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解，也就是說他們發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)死亡的重要機(jī)理。

歐文.羅斯

國籍：美國

出生：1926年

學(xué)位：芝加哥大學(xué)博士

現(xiàn)任職地點：加州大學(xué)阿龍·切哈諾沃

國籍：以色列

出生：1947年

學(xué)位：以色列工學(xué)院醫(yī)學(xué)博士

現(xiàn)任職地點：以色列工學(xué)院阿弗拉姆·赫爾什科

國籍：以色列

出生：1937年

學(xué)位：希伯來大學(xué)醫(yī)學(xué)博士

現(xiàn)任職地點：以色列工學(xué)院第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二

在正常代謝條件下,細(xì)胞內(nèi)合成和降解蛋白質(zhì)必須有精確的時空調(diào)節(jié)和選擇,如果蛋白質(zhì)降解速率和位點出現(xiàn)異常，就會出現(xiàn)病態(tài)。目前已發(fā)現(xiàn)多種蛋白質(zhì)降解途徑:

1.溶酶體途徑，主要降解入胞蛋白（如受體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)胞飲），應(yīng)急狀態(tài)下降解細(xì)胞內(nèi)蛋白，尤其是結(jié)構(gòu)蛋白；

2.細(xì)胞膜表面水解酶系統(tǒng)；

3.Caspase蛋白酶家族；

4.高度保守的泛素-蛋白水解酶復(fù)合體通路（ubiquitin-proteasomepathway,UPP）；

5.特殊細(xì)胞器的水解系統(tǒng)，如線粒體內(nèi)La蛋白酶、高爾基體內(nèi)Keｘ2水解酶、葉綠體內(nèi)ClpAP等.第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二2.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的特點細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解包括依賴能量的步驟，而且具有調(diào)控作用；很難探測到胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的中間產(chǎn)物，這表明蛋白水解裝置一旦遇到合適目標(biāo)，立即將其徹底消化，避免降解中間產(chǎn)物干擾正常的生理活動；蛋白酶的專一性較低，為了避免對細(xì)胞蛋白質(zhì)造成隨機(jī)破壞，必須對它們進(jìn)行嚴(yán)格控制和區(qū)域化；細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)水解是高度選擇性的，不同蛋白質(zhì)的半衰期從數(shù)分鐘到數(shù)周，決定其半衰期的信號常常是小的、保守的結(jié)構(gòu)模體，該過程不僅是復(fù)雜的基因功能調(diào)控級聯(lián)的最后步驟，而且是氨基酸再循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二在大腸桿菌中，許多蛋白質(zhì)的降解是通過一個依賴于ATP的蛋白酶（稱為Lon）來實現(xiàn)的。當(dāng)細(xì)胞中存在有錯誤或半衰期很短的蛋白質(zhì)時，該蛋白酶就被激活。每切除一個肽鍵要消耗兩分子ATP。在真核生物中，蛋白質(zhì)的降解需要泛素(Ubiquitin)，一個有76個氨基酸殘基組成極為保守的蛋白參與。與泛素相連的蛋白將被送到一個依賴于ATP的蛋白酶體(Proteasome)。2.細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的特點第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二3.蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑

蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑是通過對不需要的蛋白質(zhì)貼上標(biāo)簽(泛蛋白化作用)來調(diào)節(jié)特定蛋白質(zhì)的存在，這種分子標(biāo)簽是由一種名為泛素的多肽組成。蛋白質(zhì)被貼上標(biāo)簽的過程被稱為“死亡之吻”，因為貼上標(biāo)簽的蛋白質(zhì)很快被送往細(xì)胞中名為蛋白質(zhì)酶體的“垃圾桶”中，并在那里被切碎、分解。

泛蛋白化作用是一個活躍的可逆過程，泛蛋白化和去泛蛋白化相互平衡，對細(xì)胞進(jìn)行著調(diào)控作用，包括蛋白質(zhì)的降解、細(xì)胞周期控制、脅迫反應(yīng)、DNA修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)錄、免疫反應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、翻譯調(diào)控和胞吞作用。第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑示意圖E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解（ubiquitin）去泛肽化酶第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二泛肽（ubiquitin）泛肽是一種保守的蛋白質(zhì)，含76個氨基酸，所有泛肽均有相同的三維結(jié)構(gòu)，主要定位于細(xì)胞溶膠和細(xì)胞核，因其廣泛存在于各類細(xì)胞而命名為泛肽。泛肽由多基因族編碼，不同生物Ub基因的數(shù)目和種類有較大差異。Lys49Tyr49Lys29Lys63Met1Arg74Gly75Gly76第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二與泛肽活化有關(guān)的酶E1-SHATPATPAMPE2-SHE2-SHE3E1-SE2-SAminoacid26SProteasomeTargetProteinUbiquitinC-AminoHydrolaseC-AminoHydrolaseE1-SHE1-SH-AMP-PPi泛肽活化酶(E1)：催化Ub的C-末端與酶分子中巰基結(jié)合泛肽載體蛋白(E2)：作泛肽的中間載體泛肽-蛋白連接酶(E3)：直接或間接地與特定的靶蛋白結(jié)合，直接或間接地將泛肽從硫酯中間物轉(zhuǎn)移到蛋白或多泛肽鏈上第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二泛肽化酶(ubiquitinationenzyme）

—蛋白酶體（proteasome）結(jié)構(gòu)示意圖148?20SProteasome19SRegulatirySubunit26Sproteasome113?

Ubq-ConjugateUnfoldingCleavage第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二去泛肽化酶(deubiquitinationenzyme，DUBs）

在泛肽途徑中靶蛋白被26S蛋白酶體降解時，泛肽只是降解信號，并未被降解，而是經(jīng)去泛肽化酶(DUBs)再生之后重新利用。去泛肽化酶是半胱氨酸蛋白酶，具有裂解酯鍵、硫酯鍵以及泛肽C-端與Lys側(cè)鏈-NH2形成的異肽鍵的活力，亦被稱為異肽酶。已在不同物種的許多組織中鑒定出多種DUBs，DUBs由兩個基因家族編碼，一是泛肽C-端水解酶（Ubcarboxyl-terminalhydrolases,UCH）基因家族，另一個是泛肽專一的加工蛋白酶（Ubspecificprocessingproteases,UBP）基因家族。第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二去泛肽化酶的結(jié)構(gòu)

UCH-13催化中心立體結(jié)構(gòu)圖HAUSP(一種典型的UBP)催化中心區(qū)域結(jié)構(gòu)圖第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二去泛肽化酶的主要功能

(1)裂解多泛肽內(nèi)與靶蛋白之間的異肽鏈，保持細(xì)胞內(nèi)游離泛肽的濃度，以便對其進(jìn)行再利用；

(2)具有編輯功能，使錯誤泛肽化的蛋白質(zhì)去泛肽化，以免被26S蛋白酶體降