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1、蛋白质组 1) 蛋白质翻译 2) 蛋白质加工 3) 蛋白质修饰 4) 蛋白质折叠 5) 蛋白质降解 真核生物蛋白质合成 mRNA翻译调控 两种调控水平: 1) 整体调控: 主要集中在翻译起始 2) 专一性调控: 针对不同的蛋白质合成 翻 译 起 始 - 真 核 生 物 (1) 翻 译 起 始 - 真 核 生 物 (2) 翻译起始Kozak顺序（3） Kozak顺序: -ACCAUGC-. 翻译起始的Kozak顺序 不同生物翻译起始顺序比较 古细菌的翻译类似真核生物 在许多方面，古细菌翻译更多地类似真核生物而非细菌 , 不同之处是，古细菌的70S核糖体、23S、16S和5S rRNA 与真细菌类
2、似。古细菌的翻译方式十分奇特，其rRNA 的 碱基配对二级结构与真细菌显著不同，也有别于真核生 物rRNA，但古细菌与rRNA结合的蛋白质却类似真核 生 物。古细菌mRNA的5-端加帽，3-端具多聚腺苷酸， 翻 译起始与真核生物类似，涉及扫描过程。古细菌的 tRNA 有些独特的个性，如三叶草的TC臂中缺少胸腺嘧啶 ， 并在不同的位置有些核苷酸发生在真细菌与真核生物中 未见过的修饰。古细菌由翻译起始tRNA携带的甲硫氨 酸 并非N-甲基甲硫氨酸，但翻译和延伸因子与真核生物 类 似。 专一性翻译起始调控 发夹结构的调控机理 1) 发夹结构由翻译起始复合物eIF4A解 除 2) 解除发夹结构需要能量
3、. IRES顺序 1) IRES: internal ribosome entry site 2) IRES的作用: 核糖体可以IRES直接结 合起始翻译, 无需扫描. 适合无帽结构mRNA, 多顺反子的内部 起始翻译. 3) 例子: 无加帽的细胞自身的mRNA和病 毒的无加帽mRNA; SV40重叠基因的 mRNA内部翻译起始. 程 序 性 移 码 专 一 性 翻 译 起 始 调 控 蛋白质的加工与修饰 蛋白质加工: 1) 引导肽或导肽的切除. 2) 将多肽链可变剪切产生顺序重叠功能各异 蛋白质. 3) 切除蛋白质内部顺序, 连接两侧顺序. 蛋白质修饰: 将蛋白质中的氨基酸进行修饰, 添加不
4、同的 化学基团. 进入 叶绿 体或 线粒 体的 蛋白 质引 导肽 的切 除 细胞质中合成的线粒体蛋白质含有前序列 (presequence), 类似叶绿体蛋白质的靶向导肽, 进入线粒体时被切除. 线粒体蛋白质信号顺序切除 哺乳动物阿黑皮质素在不同细胞中的 切割产生不同的多肽激素 内切肽(Intein) 1) 所谓内切肽是指翻译产生的多肽序列 中被切除的内部多肽顺序. 2) 含有内切肽的蛋白质必需将内切肽切 除才能成为成熟的蛋白质. 3) 目前已在古细菌,真细菌和真核生物中 发现130多种具内切肽的蛋白质. 4) 内切肽的切除机制基本相同. 内 切 肽 的 切 除 过 程 内切肽有保守的顺序组成
5、 蛋白质剪接(内切肽切除)的分子机制 蛋 白 质 反 式 剪 接 蛋 白 质 氨 基 酸 侧 链 的 修 饰 添加的基团 修饰的残基(s) 可逆性 Phosphoryl tyr, ser,thr, his yes Methyl lys yes Acetyl lys, N-terinus yes(lys) Hydroxyl pro, lys no Carboxyl glu no Sugars ser, thr, hydroxypro,asn no Myristyl cys, his no Glycoophospholipid C-terminus no Prenyl cys no ADP-rib
6、ose ? yes 泛素化 lys no - - 蛋白质N-端修饰酰基化 1) 真核生物细胞质中80%的蛋白质均被乙酰基 化. 2) 细菌中绝大多数蛋白质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 )为蛋白质N-端的谷 氨 酸或谷氨酰胺形成的环酰胺(cyclic amide). 4) 豆蔻酰化(myristoylation) 为信号传导蛋白N- 端 甘氨酸在翻译时发生的脂化分子 蛋白 质氨 基酸 侧链 的修 饰 - 磷酸 化 蛋白质的修饰两类糖基化 真核生物的N-联糖基化 蛋白质糖基化的过程(1) 蛋白质糖基化的过程(2) 蛋白质的折叠 蛋
7、白 质 的 折 叠 的 可 逆 性 蛋 白 质 折 叠 的 过 程 （1） 蛋 白 质 折 叠 过 程 （2 ） 分子伴侣（1） 分子伴侣（2） 蛋 白 质 折 叠 体 的 功 能 叶绿体中蛋白质的折叠 蛋白质降解 1) 蛋白质降解的场所及装置. 2) 蛋白质降解受严格的程序控制. 3) 蛋白质降解的标签或信号-泛素. 4) 蛋白质选择性降解的过程-泛素化 5) 蛋白质降解是一个涉及众多生物学 功能的环节. 6) 蛋白质降解与基因表达调控. 真核细胞内蛋白质降解的场所 动物细胞的溶酶体(lysosome)是蛋白质降解场所. 泛素介导的蛋白质降解 蛋白质降解靶标 1）毁坏盒 人类蛋白质IB和-c
8、atenin以及HIV病 毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，细胞 周 期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有识别顺序-Arg- Leu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白质磷酸化的位点 （Laney Jeffrey D. and Mark Hochstrasser.，1999） 。 2）降解子 酵母中发现至少有10种不同的蛋白质降解 信号氨基酸基序，它们包括：1）N端降解子 （Ndegron），位于蛋白质N端的一段氨基酸顺序。 3）PEST序列 一段位于蛋白质内部的富含脯氨酸 （P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T） 的顺序。 蛋白质降解靶标
9、与蛋白质半衰期 lOn average, a proteins half-life correlates with its N-terminal residue. This is called the N-end rule. 蛋白质半衰期取决于N-端残基的现象 称位N-端规法则: Met, Ser, Ala, Thr, Val, or Gly: 半衰期少于20 hs. Phe, Leu, Asp, Lys, or Arg : 半衰期为3 min或少 于 3min. l内部富含Pro (P), Glu (E), Ser (S) and Thr (T) (PEST) 的蛋白质的半衰期短于其它蛋白质
10、. 泛素 介导 的两 条蛋 白质 降解 路线 多细胞 生 物细胞 内 蛋白质 降 解有两 条 主要路 线:1.膜 蛋白和 胞 外内吞 的 蛋白质 在 溶酶体 中 降解;2. 细 胞内蛋 白 质在蛋 白 酶体降 解. 蛋白质泛素化 1) 需要降解的蛋白质需要贴上一个标签泛素多肽,这 一过程称为蛋白质的泛素化. 2) 蛋白质泛素化系统由3个组分构成： 1. 一个称为泛素激活酶E1，它可利用水解ATP释放 的能量以其胱氨酸残基（Cys）的巯基与泛素C-端的 甘氨 酸残基（Gly）形成高能硫脂键。 2. 连接在E1上的泛素然后被转移到另一个泛素结合 蛋白E2上。 3.同时被选中的靶蛋白与第三个组分即靶
11、蛋白泛素连 接酶E3结合。E2然后将与其连接的泛素转移到靶蛋 白 上，并与靶蛋白赖氨酸残基（Lys）-NH2基团形成 异肽键（isopeptidebond），E2被释放。选择哪个蛋 白质进行泛素化主要取决于E2和E3 。 泛 素 的 结 构 泛素的发现 Ubiquitin (originally, Ubiquitous Immunopoietic Polypeptide) was first identified in 1975 as an 8.5 kDa protein of unknown function expressed universally in living cells. Th
12、e basic functions of ubiquitin and the components of the ubiquitination pathway were elucidated in the early 1980s in ground breaking work performed by Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose for which the Nobel Prize in Chemistry was awarded in 2004. 蛋白质的多泛素化 Poly-ubiquitination, the proces
13、s in which a chain of at least four ubiquitin peptides are attached to a lysine on a substrate protein, most commonly results in the degradation of the substrate protein via the proteasome. Apparently, at least four ubiquitins are required on a substrate protein in order for the proteasome to bind a
14、nd therefore degrade the substrate (though there are examples of non-ubiquitinated proteins being targeted to the proteasome). 蛋白质的单泛素化 Mono-ubiquitination, the process in which a single ubiquitin peptide is bound to a substrate, initiates cell signaling by allowing other proteins that contain ubiqu
15、itin binding domains to interact with the mono-ubiquitinated substrate. Mono-ubiquitination has been associated with targeting of membrane proteins to the lysosome, for example. 蛋白 质泛 素化 的生 物学 功能 蛋 白 质 泛 素 化 过 程 蛋白质输入到蛋白酶体- (proteosome) 19S调节复合物含ATP酶,可将蛋白质去折叠送入蛋白酶体内腔, 被降 解生成的多肽链从蛋白酶体另一侧11S复合物的孔道离开蛋白酶体. 20S 蛋 白 酶 体 结 构 与 功 能 泛素 介导 的蛋 白质 降解 是一 个有 序的 级联 反应 识别 降解 蛋白 质的 三种 途径 细胞周期蛋白毁坏盒与泛素化 细胞周期借助蛋白质降解调控 借助 磷酸 化修 饰识 别降 解蛋 白质 免疫应激反应借助磷酸化促使转录抑制蛋白降解, 启动相 关 基因的表达. IkB 的 泛 素 化
