基因組學第9章

蛋白質組1)蛋白質翻譯2)蛋白質加工3)蛋白質修飾4)蛋白質折疊5)蛋白質降解真核生物蛋白質合成mRNA翻譯調控兩種調控水平:1)整體調控:主要集中在翻譯起始2)專一性調控:針對不同的蛋白質合成翻譯起始

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真

核

生

物

(1)翻譯起始

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真

核

生

物

(2)翻譯起始—Kozak順序（3）Kozak順序:---ACCAUGC--.翻譯起始的Kozak順序不同生物翻譯起始順序比較

古細菌的翻譯類似真核生物在許多方面，古細菌翻譯更多地類似真核生物而非細菌,不同之處是，古細菌的70S核糖體、23S、16S和5SrRNA與真細菌類似。古細菌的翻譯方式十分奇特，其rRNA的堿基配對二級結構與真細菌顯著不同，也有別于真核生物rRNA，但古細菌與rRNA結合的蛋白質卻類似真核生物。古細菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻譯起始與真核生物類似，涉及掃描過程。古細菌的tRNA有些獨特的個性，如三葉草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶，并在不同的位置有些核苷酸發(fā)生在真細菌與真核生物中未見過的修飾。古細菌由翻譯起始tRNA攜帶的甲硫氨酸并非N-甲基甲硫氨酸，但翻譯和延伸因子與真核生物類似。

專一性翻譯起始調控發(fā)夾結構的調控機理1)發(fā)夾結構由翻譯起始復合物eIF4A解除2)解除發(fā)夾結構需要能量.IRES順序1)IRES:internalribosomeentrysite2)IRES的作用:核糖體可以IRES直接結合起始翻譯,無需掃描.適合無帽結構mRNA,多順反子的內部起始翻譯.3)例子:無加帽的細胞自身的mRNA和病毒的無加帽mRNA;SV40重疊基因的mRNA內部翻譯起始.程序性移碼專一性翻譯起始調控蛋白質的加工與修飾蛋白質加工:1)引導肽或導肽的切除.2)將多肽鏈可變剪切產生順序重疊功能各異蛋白質.3)切除蛋白質內部順序,連接兩側順序.蛋白質修飾:將蛋白質中的氨基酸進行修飾,添加不同的化學基團.

進入葉綠體或線粒體的蛋白質引導肽的切除

細胞質中合成的線粒體蛋白質含有前序列(presequence),類似葉綠體蛋白質的靶向導肽,進入線粒體時被切除.線粒體蛋白質信號順序切除哺乳動物阿黑皮質素在不同細胞中的

切割產生不同的多肽激素內切肽(Intein)1)所謂內切肽是指翻譯產生的多肽序列中被切除的內部多肽順序.2)含有內切肽的蛋白質必需將內切肽切除才能成為成熟的蛋白質.3)目前已在古細菌,真細菌和真核生物中發(fā)現130多種具內切肽的蛋白質.4)內切肽的切除機制基本相同.內切肽的切除過程內切肽有保守的順序組成蛋白質剪接(內切肽切除)的分子機制蛋白質反式剪接蛋白質氨基酸側鏈的修飾添加的基團

修飾的殘基(s)可逆性

Phosphoryltyr,ser,thr,hisyes

Methyllysyes

Acetyllys,N-terinusyes(lys)Hydroxylpro,lysnoCarboxylgluno

Sugarsser,thr,hydroxypro,asnno

Myristylcys,hisnoGlycoophospholipidC-terminusnoPrenylcysnoADP-ribose?yes泛素化lysno-------------------------------------------------------------------蛋白質N-端修飾—?；?)真核生物細胞質中80%的蛋白質均被乙酰基化.2)細菌中絕大多數蛋白質起始氨基酸甲硫氨酸被甲基化,即甲硫甲酰氨酸.3)焦谷氨酸(pyroglutamate)為蛋白質N-端的谷氨酸或谷氨酰胺形成的環(huán)酰胺(cyclicamide).4)豆蔻?；?myristoylation)

為信號傳導蛋白N-端甘氨酸在翻譯時發(fā)生的脂化分子蛋白質氨基酸側鏈的修飾

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磷酸化蛋白質的修飾—兩類糖基化真核生物的N-聯(lián)糖基化蛋白質糖基化的過程(1)蛋白質糖基化的過程(2)蛋白質的折疊

蛋白質的折疊的可逆性

蛋白質折疊的過程（1）蛋白質折疊過程（2）

分子伴侶（1）分子伴侶（2）蛋白質折疊體的功能

葉綠體中蛋白質的折疊蛋白質降解1)蛋白質降解的場所及裝置.2)蛋白質降解受嚴格的程序控制.3)蛋白質降解的標簽或信號-泛素.4)蛋白質選擇性降解的過程-泛素化5)蛋白質降解是一個涉及眾多生物學功能的環(huán)節(jié).6)蛋白質降解與基因表達調控.真核細胞內蛋白質降解的場所動物細胞的溶酶體(lysosome)是蛋白質降解場所.泛素介導的蛋白質降解

蛋白質降解靶標1）毀壞盒人類蛋白質IκBα和β-catenin以及HIV病毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，細胞周期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有識別順序-Arg-Leu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白質磷酸化的位點（LaneyJeffreyD.andMarkHochstrasser.，1999）。2）降解子酵母中發(fā)現至少有10種不同的蛋白質降解信號氨基酸基序，它們包括：1）N端降解子（N

degron），位于蛋白質N端的一段氨基酸順序。3）PEST序列一段位于蛋白質內部的富含脯氨酸（P）、谷氨酸（E）、絲氨酸（S）和蘇氨酸（T）的順序。蛋白質降解靶標與蛋白質半衰期Onaverage,aprotein‘shalf-lifecorrelateswithitsN-terminalresidue.ThisiscalledtheN-endrule.蛋白質半衰期取決于N-端殘基的現象稱位N-端規(guī)法則:

Met,Ser,Ala,Thr,Val,orGly:

半衰期少于20hs.

Phe,Leu,Asp,Lys,orArg:半衰期為3min或少于3min.內部富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)andThr(T)(PEST)的蛋白質的半衰期短于其它蛋白質.泛素介導的兩條蛋白質降解路線多細胞生物細胞內蛋白質降解有兩條主要路線:1.膜蛋白和胞外內吞的蛋白質在溶酶體中降解;2.細胞內蛋白質在蛋白酶體降解.蛋白質泛素化1)需要降解的蛋白質需要貼上一個標簽—泛素多肽,這一過程稱為蛋白質的泛素化.2)蛋白質泛素化系統(tǒng)由3個組分構成：1.一個稱為泛素激活酶E1，它可利用水解ATP釋放的能量以其胱氨酸殘基（Cys）的巰基與泛素C-端的甘氨酸殘基（Gly）形成高能硫脂鍵。2.連接在E1上的泛素然后被轉移到另一個泛素結合蛋白E2上。3.同時被選中的靶蛋白與第三個組分即靶蛋白泛素連接酶E3結合。E2然后將與其連接的泛素轉移到靶蛋白上，并與靶蛋白賴氨酸殘基（Lys）ε-NH2基團形成異肽鍵（isopeptidebond），E2被釋放。選擇哪個蛋白質進行泛素化主要取決于E2和E3。泛素的結構泛素的發(fā)現Ubiquitin(originally,UbiquitousImmunopoieticPolypeptide)wasfirstidentifiedin1975asan8.5kDaproteinofunknownfunctionexpresseduniversallyinlivingcells.Thebasicfunctionsofubiquitinandthecomponentsoftheubiquitinationpathwaywereelucidatedintheearly1980singroundbreakingworkperformedbyAaronCiechanover,AvramHershkoandIrwinRoseforwhichtheNobelPrizeinChemistrywasawardedin2004.

蛋白質的多泛素化Poly-ubiquitination,theprocessinwhichachainofatleastfourubiquitinpeptidesareattachedtoalysineonasubstrateprotein,mostcommonlyresultsinthedegradationofthesubstrateproteinviatheproteasome.Apparently,atleastfourubiquitinsarerequiredonasubstrateproteininorderfortheproteasometobindandthereforedegradethesubstrate(thoughthereareexamplesofnon-ubiquitinatedproteinsbeingtargetedtotheproteasome).蛋白質的單泛素化Mono-ubiquitination,theprocessinwhichasingleubiquitinpeptideisboundtoa