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1、生化课件整理之氨基酸残基的侧链修饰（by luckyboy）推进学校内涵建设深化年各项工作和“三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊一.精氨酸Arginine甲基化Methylation精氨酸的三个甲基化衍生物（N-methyl- N, N-dimethyl-, and N, N,-dimethyl-）常出现于一些蛋白质当中，主要是核苷酸结合蛋白，例如：组蛋白，核仁蛋白，髓磷脂碱性蛋白，甲基化的功能还没有完全研究清楚磷酸化PhosphorylationNw-磷酸精氨酸也常出现在髓磷脂碱蛋白中，一种鼠肝DNA结合的精氨
2、酸特异性蛋白激酶，它磷酸化它自身和一个11-kDa的染色体结合蛋白ADP-核糖基化ADP-ribosylation（有一种催化ADP核糖基化的酶）1. N-ADP-核糖基化精氨酸 (a and b 异头物) 常出现在细菌肠毒素、霍乱毒素和大肠杆菌不耐热肠毒素等蛋白质的修饰中2. 脊椎动物的精氨酸特异核糖基转移酶是常见的ADP-核糖基化水解酶3. 第三类精氨酸特异的核糖基转移酶是由噬菌体编码的 瓜氨酸Citrulline 由精氨酸残基衍生化而成，多见于头发和皮肤蛋白中。鸟氨酸Ornithine 可能也是有精氨酸衍生而来，被发现于一种洋芋中的不常见的富羟脯氨酸糖蛋白凝集素中戊糖素Pentosidi
3、nePentosidine是由精氨酸残基的侧链和被氧化的糖基化的赖氨酸衍生物结合形成的二.天冬酰胺Asparagine一、糖基化Glycosylation（一）结构：其中一种最常见的细胞膜胞外区域、分泌体和溶酶体蛋白的翻译后修饰是天门冬酰胺侧链糖基化（N-连接糖基化），b-N-乙酰葡糖胺作为连接单元连接到N原子上GlcNAcb-Asn绝大多数聚糖的结构都已经被确定，它们大多数都存在于三种结构类型：高甘露糖型、复杂型和杂合型。 三种类型- GlcNAcb-Asn 在糖蛋白中发现的常见单糖部分在下图中列出：1、真核生物中A.糖基化在真核生物中的合成途径包括： a.移多萜酰连接的前体糖基的转移：Gl
4、c3-Man9-GlcNAc2-到序列-Asn-Xaa-（Ser或Thr）-的天冬酰胺侧链上，其中Xaa可以是除脯氨酸外的其它任何一种氨基酸 b.聚糖链的依次添加 成熟的过程包括去除葡萄糖单元和在大多数情况下除去甘露糖残基，紧接着添加岩藻糖、半乳糖，N-乙酰葡萄糖胺和铝硅脂酸，有时也加入其它糖类化合物、磷酸盐和硫酸盐B.真核生物中糖基化的形成，具体怎样产生特异性的精确聚糖链结构还不是很清楚：a.不是所有的胞外的Asn-Xaa-(Ser or Thr)的天门冬酰胺残基都被糖基化b. 在许多糖蛋白中是不均一性的，由于一些分子携带了比其它分子更多的糖基侧链；糖基结构上一般也有微不专一性，但是一个特异
5、性位点主要携带单一种类糖基侧链。例如，人的黑素瘤细胞组织纤溶酶原激活剂在117-天冬酰胺有很多的甘露糖侧链，在448-天冬酰胺有复杂的三线或四线侧链，还有将近50%的蛋白质在184-天冬酰胺主要有双线复杂的侧链C跨膜蛋白及跨膜蛋白的胞外区域的天门冬酰胺残基很少出现糖基化a.酵母的胞外糖蛋白具有很多的多聚甘露糖结构,一种methylotrophic 酵母在它的分泌蛋白中产生单一的富含甘露糖的聚糖结构b.在昆虫细胞中，相对简单的聚糖链通常都存在，及时复杂的复合糖(bisialo-biantennary）也能被检测到，其它的昆虫糖蛋白结构更复杂c.很多细胞的溶酶体的酶能够磷酸化它们的高-甘露糖和杂种
6、低聚糖结构的6-p-甘露糖残基，高-甘露糖和杂种低聚糖结构是这些溶酶体的酶的的靶向识别信号,磷酸基通常在2个特定的步骤被加入，包括：A.N-乙酰葡糖胺-1-磷酸基从UDP-GlcNAc转移到甘露糖残疾上d.在致肾炎的糖苷中有一种很少见的N-连接的糖基化：一个基底膜糖肽一个三糖连接到氨基酸链Asn-Pro-Leu的N-末端上e.真核生物胞外层粘连蛋白中也存在b-Glc-Asn f.在氨基酸序列Asn-Ala-Ser中，天门冬酰胺-N-乙酰半乳糖按连接到一个硫化的重复糖单位中（包括半乳糖、半乳糖醛酸、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖按和3-O-甲基半乳糖醛酸）2、原核生物 天冬酰胺采集在真核生物蛋白
7、质中一般不发生糖基化；大多数例外的特征都是存在于古细菌中 例外： 盐杆菌的细胞表面有一种糖蛋白是葡萄糖基化的天门冬酰胺连接到一个硫酸化的葡聚糖醛链上（二）功能特征 特征：大量典型的N-连接糖蛋白的糖链都具有很强的亲水性，并且都是在蛋白质表面形成高的水化结构 ， 但是有些情况下，如免疫球蛋白IgG的Fc域的保守糖链中，糖残基几乎是与蛋白质表面连在一起的。 功能：糖蛋白中聚糖链的结构与功能特性是不同的： 1）它们可能有利于蛋白质的稳定性，同时在物理化学和空间结构妨碍蛋白酶体的降解并增强蛋白质的溶解性。 2）聚糖链在分子和细胞识别上非常重要，并且它们在唾液酸化或硫酸化时提供一个负电荷的表面，它能够形
8、成细胞表面的优势特性。 3）糖结构也有可能具有免疫原的作用2.ADP-核糖基化：糖基化的一个附加结构是将ADP-核糖基添加到内毒杆菌毒素C3的rho和rac家族的一个小ras-类似蛋白质中的天冬酰胺残基上. 3、水解和异构化作用 水解和异构化作用通常同时出现现象：在体内的储存蛋白和一些长寿命蛋白中，如人眼晶体蛋白，能自发地脱去天门冬酰胺的酰胺基，它的速度依赖于特定的天冬酰胺残基和PH等环境。 Asn-Gly序列是最敏感的，无论在哪Asn-Ser 和 Asn-Ala 的脱酰胺基都很慢，而且很多天冬酰胺连接的残基都会抑制它的速度。 在小合成肽中， -Asn-Ala-序列的天冬酰胺残基的半衰期通常在
9、18-507天之间；在37，pH7.4条件下，一个含有-Asn-Gly- 序列的6肽的半衰期（脱酰胺）只有1.4天 脱酰胺的结果是产生了亚胺，亚胺结构可能相对比较稳定，在酵母中表达和纯化的一个水蛭素的小分子也具有从Asn-Gly-序列脱下的亚胺结构。其他的情况，例如老化的a-晶体蛋白中，肽键断裂也会有这样的结果4.羟基化作用hydroxylation b-羟基化天冬酰胺残基被证明存在于依赖维生素K的血浆蛋白S的表皮生长因子（ EGF）类似的部位，它是一种抗凝血剂蛋白，作为一种辅助因子在凝血因子Va 和 Vllla 的降解中去激活补体蛋白 尽管羟基化天冬酰胺残基的作用还没有完全弄清楚，但是它可能
10、与钙粘合有关。 5.甲基化Methylation g-N-甲基天冬酰胺作为71-残基出现在项圈藻的别藻蓝素b-亚单位和聚球藻属6301、蓝藻细菌等的藻胆蛋白中。 6、交叉连接到赖氨酸残基一个Ne-的赖氨酸残基与天冬酰胺残基的b-羧基的酰胺连接结构出现在牛的初乳蛋白中，这个结构与通常观察到的谷氨酰胺和赖氨酸侧链的的iso-肽键类似，它由转谷氨酰胺酶催化，但是很少见。 三.天冬氨酸Aspartic Acid1.甲基化作用Methylation甲基天冬氨酸酯类被认为是天冬酰胺水解和异构化的产物。2.羟基化作用Hydroxylationb-羟基天冬氨酸残基出现在很多质膜蛋白的EGF-类似域（共有序列为
11、CXDXXXXF/YXCXC）中，这种结构第一次被鉴定并且确定在补体蛋白C（一种钝化凝血因子Va和Vllla的抗凝血剂的前体）中具有the erythro stereochemistry（红立体化学）紧接着又在凝血因子Vll, IX and X、蛋白S、Z和补体蛋白Clr、 CIs、低密度脂蛋白受体、凝血栓蛋白、血栓调节蛋白和尿调节素中发现了它功能：它可能是一种钙特异性结合的作用。3、天冬氨酰基磷酸盐 表现： 1）混合酸酐残基b-天冬氨酰基磷酸盐是由肌质网的Ca 2+ -ATPase 2)相似的天冬氨酰基磷酸盐都是由同一类型的阳离子移位ATPase形成的，例如：原生质膜Na+,K+-ATPas
12、es 3）大肠杆菌调节蛋白，包括调节子I和传感蛋白ArcA，都是天冬氨酸残基的可逆磷酸化产物 特征：尽管这些衍生物在中性和碱性pH中都会被快速降解掉，但是它的稳定性足够允许在酸性条件下分离32P标记的磷酸肽和鉴定一些特定的反应位点的天冬氨酸残基。四半胱氨酸Cysteine 1、酰化作用Acylation1.1脂肪酰化作用Fatty acylation 表现形式： 1）S-棕榈酰-半胱氨酸残基作为羟胺敏感的蛋白-脂肪酸加合物存在于很多细胞核病毒的膜蛋白中。 2）其他的酯酰基团，包括有酸盐，肉豆寇酸盐、硬脂酸盐都被发现存在于硫酯连接的蛋白质中 脂肪酰化作用在半胱氨酸残基上的功能包括：蛋白质在膜的靶
13、向定位作用和作为生长因子信号等，这种蛋白质包括普通的膜结合蛋白或者通过脂肪酰化基团连接在膜上的蛋白质。 3）不饱和的棕榈油酸（C16：19）可能通过巯基酯链连接在一些酵母蛋白上，不同的棕榈酰化具有不同的特异性 4）有一些酶的活性位点的半胱氨酸残基也可能被脂肪酰化，用于调控功能 5）进一步的研究半胱氨酸残基的脂肪酸酰化是人细胞系中核蛋白的松香油化。 1.2硫酯连接的r -香豆酸Thioester-linked r-coumaric acid 好盐性外红硫螺菌属的光敏黄蛋白中的腹肌就是羟苯丙烯酸（香豆酸）1.3硫酯连接的谷氨酰胺残基一个特异性的巯基酯键出现在a2-巨球蛋白和补体蛋白C3和C4中特征
14、：在氨基酸序列Cys-Gly-Glu-Gln-中，自发性地谷氨酰胺残基的氨基取代半胱氨酸的巯基基团形成硫酯。功能：1）硫酯在保持蛋白质的活性构象上起着很重要的作用 2）在a2-巨球蛋白酶和病原体表面的补体蛋白中，硫酯作用于受体的羟基或氨基，导致共价吸附。 酶反应中的硫酯中间物 连接泛素的羧基末端和载体蛋白的硫酯会更加稳定，但是它一直被认为是一种中间体 1）巯基蛋白酶体（例如番木瓜蛋白酶）的作用方式，包括硫酯的过渡态结构，通常都会在催化途径的第二步骤迅速降解。 2）某些非自然物质，例如肉桂酰咪唑，会形成寿命相对较长的中间体。 3）在大肠杆菌的氨甲酰基磷酸化酶和3-P-甘油醛（ATP）脱氢酶的催化反应中也会形成硫酯。2、磷酸化Phosphorylation在大肠杆菌中，磷蛋白作为一种催化中间体出现在甘露醇和葡萄糖转运中3 、ADP-核糖基化ADP-Ribosylation1）视黄醛（微生素A醛）的转导蛋白序列Glu-Asn-Leu-Lys-Asp-Cys-Gly-Leu-Phe的Cys-347 的C-末端的的ADP-核糖基化在黑暗中被百日咳毒素取代，就会抑制光刺激的GTP酶活性； 2）类似的鸟嘌呤核苷酸调节蛋白也是在类似的位点被ADP-核糖基化； 3）土耳其单（ADP-核糖基）转移酶C也可以转移ADP核糖基到半胱氨酸残基上4、硫醚连接Thioether linkages黄素
