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1、1,第六节蛋白质的加工和运输,2,由核糖体释放的新生肽链并不是一个完整的、有生物学功能的蛋白质分子，必需要经过处理和加工后，才具有生物学活性。包括形成高级结构、与其他亚基缔合及一些修饰。此外，无论是原核细胞还是真核细胞，蛋白质除游离于胞质内发挥作用外，还有一部分要分泌到细胞外和定位于膜系统中起作用。这就涉及到运输的问题。,3,4,一些蛋白可自发形成成熟的构象。可通过变性-复性来检验蛋白的这一能力。可自发复性的能力称为自组装。能自组装的蛋白可从其它构象通过折叠或再折叠转变为活性构象。其它蛋白不能自发折叠，而是通过分子伴侣（chaperone）的帮助获得正确的结构。分子伴侣是介导靶蛋白只形成可能构
2、象之一，以使其正确折叠的一种蛋白。作用通过防止形成错误构象，而不是促进生成正确构象。,一、 蛋白质折叠,5,热激蛋白（heat shock protein）70 系统：作用于新合成的、跨膜转运的和受胁迫变性的蛋白。伴侣蛋白（chaperonin）系统：由一大的寡聚体装配组成。装配形成一未折叠蛋白插入的结构。,6,Hsp40（DnaJ）首先结合在新生蛋白上，辅助Hsp70（DnaK）折叠新生蛋白；Hsp70水解ATP，驱动构象转变；GrpE取代ADP，使分子伴侣从蛋白上释放。,7,Hsp60( GroEL)由14 个亚基形成两个7 聚体环，以相反方向垛叠在一起。,8,近端,远端,空心环（圆桶结构
3、）与Hsp10（E.coli中为GroES）连接； 单个GroES在七聚体上形成一“屋顶”盖在空穴外。,9,底物和ATP结合在同一环；GroES盖住该环，近端环的中央空腔增大；GroEL的疏水残基参与与GroES的结合；底物残基暴露在亲水环境，构象随之改变。,10,蛋白插入或穿过膜的过程称为蛋白易位（protein translocation）。1.翻译后易位（post-translational translocation）：线粒体和叶绿体的大部分蛋白是在胞质中合成后再过膜转移进去的，这种蛋白质过膜方式称为翻译后易位。2.共翻译易位（co-translational translocatio
4、n）：与内质网结合的核糖体所合成的蛋白质前体，因在其N 端含有一个信号序列（信号肽）,可边翻译边进行转移。两种易位的共同特征是N 端序列在移位过程中被切除； N 端序列组成：成熟蛋白质没有前导序列（leader） ，含有前导序列的蛋白称为前体蛋白（preprotein）。,二、 蛋白质易位,11,（一）翻译后易位,这类蛋白常有一段前导序列（leader），负责细胞器外膜的原初识别；前导序列起始细胞器膜与前体蛋白的作用；蛋白过膜后，先导序列被切除。,12,前导序列必须折叠成细胞器被膜受体所需的结构。前导序列包含所有细胞器蛋白定位的信息。 如果把前导序列加到胞质蛋白中，则胞质蛋白可出现到细胞器中。
5、被转蛋白序列虽然与目标无关，但需要柔韧性以解除折叠。,前导序列的结构特征,13,TOM 聚合体的一般模型,翻译后易位的受体TOM：位于细胞器外膜的受体；TIM：位于细胞器内膜的受体。,细胞质,14,Tim17-22 复合体,Tim17-22 复合体Tim17-22复合体组成通道，与其它蛋白依次相连：Tim17-22Tim44Hsp70Mge （Mge相当于细菌的GrpE）Hsp70对未折叠蛋白的亲和也有利于蛋白穿过内膜,15,护卫复合体 （escorting complex）,细胞质,膜间空间,衬质,蛋白通常直接从TOM 到达TIM,17,先导序列各部分决定蛋白的最终定位外膜识别信号后直接将蛋
6、白导入衬质，前导序列在此切除；如果蛋白还有其它定位信号，可被重新转运。,18,酵母细胞色素C1 具有定位于线粒体的N 端信号序列，和定位于内膜的信号序列。,19,（二）共翻译易位,核糖体与内质网相联，使蛋白质的合成和易位同时进行。,20,疏水核,牛生长激素的N 端的信号序列,共翻译插入由一段信号序列指导。 对以任何膜为目标的肽链，这段信号序列都是必需而且充分的。,胞质核糖体和内质网核糖体没有内在区别，核糖体的位置由合成的蛋白质有无信号序列决定。,21,核糖体在自由mRNA上起始合成蛋白质；,信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP） 结合于前导序列，翻译暂
7、停；,SRP 与SRP 受体结合，核糖体附着在膜上；翻译继续；,核糖体合成分泌蛋白,22,前导序列进入膜；,蛋白穿过膜，前导序列被切除；翻译继续；,蛋白通过膜被分泌；核糖体从mRNA 上释放。,23,SRP 由蛋白质和小RNA 组成；分为几个结构域执行不同的功能。,24,蛋白通过亲水性通道穿过 ER膜，这一亲水通道称为易位子（translocon）。,25,三、 跨膜蛋白,跨膜蛋白的分类：,I 类：N 端位于外侧,II 类：C 端位于外侧,只有一个跨膜区域的蛋白分为两类:,26,多跨膜区域的蛋白,如果跨膜区域为奇数，则N 端与C 端分别位于膜的两侧如果跨膜区域为偶数，则N 端与C 端位于膜的同
8、侧,27,膜蛋白终止转移I 类或 II 类蛋白插入膜的起始过程与分泌蛋白过膜相同；但还含有第二种信号-终止转移信号（stop-transfer signal）；终止转移序列通常形成与离子化残基相邻的疏水残基簇，把蛋白锚定在膜内，阻止整个蛋白穿过膜。,尚不清楚膜蛋白如何从亲水的蛋白通道中转移到疏水的膜脂中,28,I 类蛋白与 II 类膜蛋白的定向,膜蛋白信号序列形成发卡式环结构；定向取决于信号序列是否被切割。,I 类蛋白定向,II 类蛋白的定向,29,四、 核孔的进出,核孔的双向运输,30,31,32,核孔复合体结构,33,蛋白进出核孔需要序列中特殊信号蛋白输入细胞核一般需要一段核定位信号（nu
9、clear localization signal，NLS）。 从细胞核输出的蛋白一般具有核输出信号（nuclear export signal，NES）。,34,输入蛋白（importin）：在细胞质中与底物结合，将其运进细胞核的受体。输出蛋白（exportin）：在细胞核中与底物结合，将其运到细胞质的受体。,细胞质,细胞核,35,所有经过分泌器件的蛋白都要进行糖基化。糖基化的位点可以是天冬氨酰的-NH2（N-linked glycosylation，起始于ER，终止于Golgi）；或者是丝氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的-OH（O-linked glycosylation，只在Golgi 中发生）
10、。,五、 蛋白质加工转运,36,N-linked glycosylation 按一般路线起始于ER先在长醇上形成寡糖，然后由糖基转移酶转移到靶蛋白的天冬氨酰残基。,长醇,糖基转移酶,37,寡糖在送到Golgi之前，先在ER 中进行修剪。,修剪按甘露糖残基去向分为两类。,1) 形成高甘露糖寡糖,葡萄糖苷酶,甘露糖苷酶,38,2) 形成复合寡糖,甘露糖苷酶 I,N-乙酰葡萄糖胺转移酶,甘露糖苷酶 II,内核,39,Golgi body 的极性结构,40,囊泡与膜融合,质膜,分泌小泡,囊泡形成,内吞体,蛋白在包被囊泡中转运,组成胞吐,可调胞吐,胞吞,41,囊泡为蛋白所包被,42,网格蛋白包被的囊泡 clathrin-coated vesicles,
