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1、第七章第七章 蛋白质翻译后修饰与加工蛋白质翻译后修饰与加工1优质课件v蛋白质翻译后修饰蛋白质翻译后修饰, , 是指在是指在mRNAmRNA被翻译成蛋白质后被翻译成蛋白质后, , 对蛋对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程. . v蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. . 人类人类基因组计划的完成是基因组计划的完成是2020世纪最伟大的科技成果之一。在世纪最伟大的科技成果之一。在对人类基因组进行仔细研究后发现对人类基因组进行仔细研究后发现, , 人类基因大约有人类基因大约有 30000-50000 3
2、0000-50000 个，这仅仅是线虫和果蝇染色体基因数的个，这仅仅是线虫和果蝇染色体基因数的 3-53-5倍倍. . 而生命体内复杂生命过程的调控而生命体内复杂生命过程的调控, , 仅仅靠这样小仅仅靠这样小数目的基因远不能满足需要。数目的基因远不能满足需要。v因此因此, , 蛋白质翻译后修饰过程尤为重要，它使蛋白质的结蛋白质翻译后修饰过程尤为重要，它使蛋白质的结构更为复杂构更为复杂, , 功能更为完善功能更为完善, , 调节更为精细调节更为精细, , 作用更为作用更为专一。专一。v细胞内许多蛋白质的功能细胞内许多蛋白质的功能, ,是通过动态的蛋白质翻译后修是通过动态的蛋白质翻译后修饰来调控的
3、饰来调控的; ; 细胞的许多生理功能细胞的许多生理功能, , 例如细胞对外界环例如细胞对外界环境的应答境的应答, , 也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的。也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的。人类生命过程的复杂性不单是基因直接表达的结果人类生命过程的复杂性不单是基因直接表达的结果, , 正正是蛋白质翻译后修饰是蛋白质翻译后修饰, , 使得一个基因并不只对应一个蛋使得一个基因并不只对应一个蛋白质白质, , 从而赋予人类生命过程更多的复杂性从而赋予人类生命过程更多的复杂性. .2优质课件v在真核动物在真核动物细胞中有细胞中有2020多种蛋白质多种蛋白质翻译后修饰翻译后修饰过程，常见过程，常见
4、的有泛素化、的有泛素化、磷酸化与去磷酸化与去磷酸化、糖磷酸化、糖基化与去糖基化与去糖基化、脂基基化、脂基化、甲基化化、甲基化和乙酰化等。和乙酰化等。3优质课件v近年来近年来, , 随着人类基因组和蛋随着人类基因组和蛋 白质组学工作的开展白质组学工作的开展, , 关于蛋白质翻译后修饰的研究也取得一系列进展关于蛋白质翻译后修饰的研究也取得一系列进展. .v磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩以磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程; ;v糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复制、糖基化在许多生物过程中如免疫
5、保护、病毒的复制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; ; v脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用的作用; ; v组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关。组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关。 在体在体内，各种翻译后修饰过程不是孤立存在的。内，各种翻译后修饰过程不是孤立存在的。 4优质课件v原核生物中肽链起始合成时，原核生物中肽链起始合成时，N N端为甲酰甲硫氨端为甲酰甲硫氨酸，真核肽链合成时酸，真核肽链合成时N N端是甲硫氨酸，但是成熟端是甲硫氨酸，但是成熟的蛋白质中的蛋白质中N N端并无甲酰甲
6、硫氨酸，大多数蛋自端并无甲酰甲硫氨酸，大多数蛋自质的质的N N端也不是甲硫氨酸。端也不是甲硫氨酸。v在生物合成过程中新生的肽链在生物合成过程中新生的肽链N N端由去甲酞基酶端由去甲酞基酶去除甲酰甲硫氨酸残基的甲酰基，氨肽酶去除去除甲酰甲硫氨酸残基的甲酰基，氨肽酶去除N N端甲硫氨酸或端甲硫氨酸或N N端某些氨基酸残基。一些分泌性端某些氨基酸残基。一些分泌性蛋白质、激素及酶最初合成的是不具有生物活性蛋白质、激素及酶最初合成的是不具有生物活性的前体，如白蛋白原、胰岛素原等。的前体，如白蛋白原、胰岛素原等。v蛋白质前体要经过蛋白酶切割，去除一部分肽段蛋白质前体要经过蛋白酶切割，去除一部分肽段后才具有
7、活性。它可以分为两种类型：后才具有活性。它可以分为两种类型：蛋白质蛋白质前体在细胞内被加工成有生物活性的蛋白质，然前体在细胞内被加工成有生物活性的蛋白质，然后分泌到胞外；后分泌到胞外；蛋白质前体被分泌到胞外或消蛋白质前体被分泌到胞外或消化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白质，如化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白质，如前胶原分子活化为胶原分子，胰蛋白酶原激活等。前胶原分子活化为胶原分子，胰蛋白酶原激活等。5优质课件第一节第一节 蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化 v大多数蛋白质以糖蛋白形式存在大多数蛋白质以糖蛋白形式存在, ,它们包括酶、免疫球蛋白、它们包括酶、免疫球蛋白、载体蛋白、激素、毒素、凝集
8、素和结构蛋白载体蛋白、激素、毒素、凝集素和结构蛋白, ,功能涉及细胞功能涉及细胞识别、信息传递、激素调节、受精、发生、发育、分化、神识别、信息传递、激素调节、受精、发生、发育、分化、神经系统和免疫系统恒态维持等各个方面。而且知道经系统和免疫系统恒态维持等各个方面。而且知道, ,病菌、病菌、病毒的侵染，癌细胞的增殖及转移病毒的侵染，癌细胞的增殖及转移, ,自身免疫疾病等都与细自身免疫疾病等都与细胞表面的糖密切相关。胞表面的糖密切相关。 v糖蛋白是蛋白质通过共价键与糖类结合的复合物，其中的糖糖蛋白是蛋白质通过共价键与糖类结合的复合物，其中的糖基少则只有一个，多则可达数百个，后者的糖基常常连接成基少
9、则只有一个，多则可达数百个，后者的糖基常常连接成寡糖链，又称为聚糖（寡糖链，又称为聚糖（glycanglycan）。）。 6优质课件1 1，糖肽连接键的类型，糖肽连接键的类型 v一条寡糖链与蛋白质中氨基酸残基可通过多种一条寡糖链与蛋白质中氨基酸残基可通过多种方式共价连接，从而构成糖蛋白的糖肽连接键方式共价连接，从而构成糖蛋白的糖肽连接键（简称糖肽键）。参与糖肽共价连接的氨基酸（简称糖肽键）。参与糖肽共价连接的氨基酸种类较少，常见的是丝氨酸、苏氨酸、天冬酰种类较少，常见的是丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、羟赖氨酸、羟脯氨酸。胺、羟赖氨酸、羟脯氨酸。 7优质课件O-糖肽键连接糖肽键连接N-糖肽键连接糖肽
10、键连接GalNAc 乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 GlcNAc 乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺8优质课件Roles of oligosaccharides in recognition and adhesion at the cell surface9优质课件 (2)(2)凝集素的特异结合作用凝集素的特异结合作用 v凝凝集集素素是是一一类类广广泛泛存存在在于于自自然然界界的的一一大大类类非非免免疫疫来来源源的的蛋蛋白白质质或或糖糖蛋蛋白白，它它能能与与糖糖专专一一性性地地、非非共共价价地地可可逆逆结结合合，并并且且有有凝凝集集血血细细胞胞的的作作用用，故故称称为为凝凝集素。集素。v凝集素可与糖专一性地结
11、合。目前按结合糖的类型，凝集素可与糖专一性地结合。目前按结合糖的类型，凝集素可分为六类：凝集素可分为六类： D-D-甘露糖或甘露糖或D-D-葡萄糖；葡萄糖；N-N-乙酰乙酰氨基葡萄糖；氨基葡萄糖； N-N-乙酰氨基半乳糖；乙酰氨基半乳糖； D-D-半乳糖；半乳糖； L-L-岩藻糖；唾液酸。岩藻糖；唾液酸。v在植物凝集素中，只有麦胚凝集素（在植物凝集素中，只有麦胚凝集素（WGAWGA）可专一结）可专一结合唾液酸。合唾液酸。 10优质课件11优质课件v细胞间的粘附是细胞间相互作用起决定细胞间的粘附是细胞间相互作用起决定性作用的起始步骤。作为致病的微生物，性作用的起始步骤。作为致病的微生物，首先对宿
12、主细胞进行粘着，然后才能感首先对宿主细胞进行粘着，然后才能感染和致病。染和致病。v细胞表面的凝集素能专一地识别并结合细胞表面的凝集素能专一地识别并结合另一细胞的糖链。凝集素的这种特性，另一细胞的糖链。凝集素的这种特性，在细胞与细胞，细胞与基质的粘附中起在细胞与细胞，细胞与基质的粘附中起一定作用。一定作用。 12优质课件v19901990年年1111月，三个小组同时发现了血管内月，三个小组同时发现了血管内皮细胞白细胞黏附分子皮细胞白细胞黏附分子1 1（ELAMELAM1 1），），后改称后改称E E选择素（选择素（E-selectinE-selectin），又称为），又称为动物凝集素，能识别白细
13、胞表面的动物凝集素，能识别白细胞表面的SLeSLex x( (一种血型抗原一种血型抗原) )四聚糖。四聚糖。v当组织受损或感染时，白细胞黏附于内皮当组织受损或感染时，白细胞黏附于内皮细胞，沿血管壁滚动并穿过管壁进入受损细胞，沿血管壁滚动并穿过管壁进入受损组织，杀灭入侵病原物，但过多的白细胞组织，杀灭入侵病原物，但过多的白细胞聚集，则会引起炎症及类风湿等自身免疫聚集，则会引起炎症及类风湿等自身免疫疾病。疾病。 13优质课件14优质课件v美籍华裔科学家王启辉首先用酶法合成了美籍华裔科学家王启辉首先用酶法合成了SLexSLex，并，并已由已由CytelCytel公司生产。公司生产。GlycomedG
14、lycomed公司则从中药甘草中，公司则从中药甘草中，找到了找到了SLexSLex的类似物甘草素，可用于封闭血管内皮的类似物甘草素，可用于封闭血管内皮细胞表面的细胞表面的E E选择蛋白，从而达到抗炎的目的。选择蛋白，从而达到抗炎的目的。 15优质课件16优质课件SlexSlex及其模拟物的结构及其模拟物的结构17优质课件（3 3）构成某些抗原的决定子）构成某些抗原的决定子 v聚聚糖糖与与细细胞胞和和生生物物分分子子的的一一个个很很重重要要的的特特性性就就是是表表型型和和抗抗原原性性，据据此此细细胞胞和和分分子子能能彼彼此此区区别别，人人类类的的ABOABO血血型型以以及及相相关关血血型型抗抗原
15、原性性是是由由糖糖链链决决定定的的。A A型型和和B B型型抗抗原原决决定定簇簇的的不不同同只只是是在在于于糖糖蛋蛋白白和和糖糖脂脂中中的的糖糖链链的的非非还还原原端端的的一一个个糖糖残残基基：A A型型为为N-N-乙乙酰酰氨氨基基半半乳乳糖糖(GalNAc)(GalNAc)；B B型型为为半半乳乳糖糖(Gal)(Gal)。vA A型血的个体，他们的血液中含有抗型血的个体，他们的血液中含有抗B B型糖链结构的抗体；型糖链结构的抗体；B B型血的个体，其血液中则有抗型血的个体，其血液中则有抗A A型糖链结构的抗体。一旦型糖链结构的抗体。一旦输入不同血型的血液，就有可能引起免疫反应。输入不同血型的
16、血液，就有可能引起免疫反应。O O型血的型血的个体的相应的糖链结构少了个体的相应的糖链结构少了ABAB抗原非还原端的抗原非还原端的GalGal或或GalNAcGalNAc。为此，这样的糖链结构不会和抗。为此，这样的糖链结构不会和抗A A或抗或抗B B的抗体结的抗体结合引起免疫反应。这样的血型抗原物质不仅存在于一些红合引起免疫反应。这样的血型抗原物质不仅存在于一些红细胞的表面，而且也存在于一些表皮细胞的表面细胞的表面，而且也存在于一些表皮细胞的表面。 18优质课件19优质课件三、糖蛋白的生物合成三、糖蛋白的生物合成 v糖蛋白是复合蛋白，因此，糖蛋白的生物合成自然糖蛋白是复合蛋白，因此，糖蛋白的生
17、物合成自然包括蛋白质的合成和糖链合成两个部分。糖蛋白中包括蛋白质的合成和糖链合成两个部分。糖蛋白中蛋白部分的合成和其他蛋白质的合成一样是在细胞蛋白部分的合成和其他蛋白质的合成一样是在细胞质中的核糖体上进行，只是在肽链生物合成的同时质中的核糖体上进行，只是在肽链生物合成的同时或合成后，糖链作为一种翻译后加工的过程被接到或合成后，糖链作为一种翻译后加工的过程被接到肽链上的特定的糖基化位点。肽链上的特定的糖基化位点。v糖链的存在对肽链的折叠，糖蛋白的进一步的成熟、糖链的存在对肽链的折叠，糖蛋白的进一步的成熟、分拣、投送，以及最后的定位都有重要的影响。分拣、投送，以及最后的定位都有重要的影响。 20优
18、质课件1 1，N-N-糖链的合成糖链的合成 vN-N-寡寡糖糖链链前前体体的的开开始始合合成成是是在在内内质质网网进进行行，随随后后又又在高尔基体内加工，全部合成大致可分为四步进行。在高尔基体内加工，全部合成大致可分为四步进行。v（1 1）合成以酯键相连的寡糖链前体；）合成以酯键相连的寡糖链前体；v（2 2）将寡糖链前体转移到正在增长着的肽链上；）将寡糖链前体转移到正在增长着的肽链上；v（3 3）除去寡糖链前体中的某些糖单位；）除去寡糖链前体中的某些糖单位；v（4 4）在剩余的寡糖核心上在加上另外的糖单位。）在剩余的寡糖核心上在加上另外的糖单位。 21优质课件1 1）寡寡糖糖链链前前体体的的合
19、合成成 22优质课件2 2）寡糖链前体的转移）寡糖链前体的转移 v在寡糖链前体生物合成后，被完整地转移到在寡糖链前体生物合成后，被完整地转移到新生肽链的某些新生肽链的某些N-N-糖基化位点上（反应糖基化位点上（反应1 1），），在合成过程中作为糖基载体的在合成过程中作为糖基载体的Dol-P-PDol-P-P被游离被游离出来。出来。Dol-P-PDol-P-P经磷酸酶水解释放出无机磷酸，经磷酸酶水解释放出无机磷酸，变成磷酸长萜醇被循环使用。变成磷酸长萜醇被循环使用。 23优质课件3 3）寡糖链前体的后加工）寡糖链前体的后加工 v 转移到新生肽链上的寡糖链前体的后加工开始于内转移到新生肽链上的寡糖
20、链前体的后加工开始于内质网，首先由两个不同的质网，首先由两个不同的 - -葡萄糖苷酶分别切除由葡萄糖苷酶分别切除由ManMan延伸的延伸的3 3个个GlcGlc（反应（反应2-32-3）和）和1 1个个ManMan（反应（反应4 4），），随后尚未完成加工过程的糖蛋白被裹在由膜形成的随后尚未完成加工过程的糖蛋白被裹在由膜形成的囊泡中转移到高尔基体进一步加工。囊泡中转移到高尔基体进一步加工。 24优质课件4 4）N-N-糖链的成熟糖链的成熟 vN-N-糖链的成熟过糖链的成熟过程是在高尔基体程是在高尔基体内进行的。在糖内进行的。在糖蛋白通过高尔基蛋白通过高尔基体膜囊的途中，体膜囊的途中，甘露糖残基
21、已经甘露糖残基已经过修剪，过修剪，N-N-乙酰乙酰葡萄糖胺、半乳葡萄糖胺、半乳糖、岩藻糖以及糖、岩藻糖以及唾液酸残基都根唾液酸残基都根据需要连接到糖据需要连接到糖蛋白分子上，从蛋白分子上，从而完成它的加工而完成它的加工（反应（反应1-71-7）。）。 25优质课件3 3，O-O-糖链的生物合成糖链的生物合成 v O-O-糖链的结构比糖链的结构比N-N-糖链简单，但是种类比糖链简单，但是种类比N-N-糖链多，糖链多，肽链中可以糖基化的主要是丝氨酸和苏氨酸，此外肽链中可以糖基化的主要是丝氨酸和苏氨酸，此外还有酪氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸，连接的位点是还有酪氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸，连接的位点是这些残
22、基侧链上的羟基氧原子，后者可以和很多种这些残基侧链上的羟基氧原子，后者可以和很多种单糖生成糖苷键，其中以通过单糖生成糖苷键，其中以通过GalNAcGalNAc和丝氨酸或苏和丝氨酸或苏氨酸残基相连的氨酸残基相连的O-O-糖链糖链( (以下简称为以下简称为O-GalNAcO-GalNAc糖链糖链) )研究得最多，这是因为这类研究得最多，这是因为这类O-O-糖链分布最广。糖链分布最广。v为此为此O-O-糖链的生物合成中也以糖链的生物合成中也以O-GalNAcO-GalNAc糖链的生物糖链的生物合成研究得最详细。合成研究得最详细。 26优质课件狗颌下唾液腺狗颌下唾液腺O-O-连接糖链的合成途径连接糖链
23、的合成途径 vO-O-糖链生物合成过程最清楚的是黏蛋白的生物合成，糖链生物合成过程最清楚的是黏蛋白的生物合成，黏蛋白是由颌下唾液腺分泌的一种黏蛋白是由颌下唾液腺分泌的一种O-O-连接糖蛋白，连接糖蛋白，它的合成是在高尔基体中进行的。它的合成是在高尔基体中进行的。 27优质课件四、蛋白糖基化和去糖基化的化学调控四、蛋白糖基化和去糖基化的化学调控 v在生物体内，大多数蛋白质都是以糖蛋白形式存在生物体内，大多数蛋白质都是以糖蛋白形式存在，它们包括酶、免疫球蛋白、载体蛋白、激素、在，它们包括酶、免疫球蛋白、载体蛋白、激素、毒素、凝集素和结构蛋白，涉及到细胞识别、信毒素、凝集素和结构蛋白，涉及到细胞识别
24、、信息传递、激素调节、受精、发育、神经系统和免息传递、激素调节、受精、发育、神经系统和免疫系统恒态维持等各个方面的功能。疫系统恒态维持等各个方面的功能。v许多疾病的发生和发展，如炎症及自身免疫疾病、许多疾病的发生和发展，如炎症及自身免疫疾病、老化、癌细胞异常增殖及转移、病原体感染等都老化、癌细胞异常增殖及转移、病原体感染等都与糖蛋白寡糖链的变化密切相关。与糖蛋白寡糖链的变化密切相关。v因此，针对糖链的变化，利用小分子化合物抑制因此，针对糖链的变化，利用小分子化合物抑制糖苷转移酶和糖苷酶的催化活性，可以控制糖链糖苷转移酶和糖苷酶的催化活性，可以控制糖链的合成和水解，从而达到治疗疾病的目的。的合成
25、和水解，从而达到治疗疾病的目的。 28优质课件糖蛋白的去糖基化酶糖蛋白的去糖基化酶 v去糖基化的目的有三去糖基化的目的有三: (: (一一) )检测碳水化合物在糖蛋白功能检测碳水化合物在糖蛋白功能中的作用。中的作用。( (二二) )测定糖蛋白中蛋白质部分的分子量测定糖蛋白中蛋白质部分的分子量, ,尤其尤其在重组在重组DNADNA研究中研究中, ,证明所产生的蛋白质是否为目的蛋白。证明所产生的蛋白质是否为目的蛋白。( (三三) )制备抗蛋白质抗体。制备抗蛋白质抗体。v去糖基酶有三类去糖基酶有三类: :外切型糖苷酶、内切型糖苷酶和糖胺酶外切型糖苷酶、内切型糖苷酶和糖胺酶(N-(N-糖肽酶糖肽酶)
26、)。v外切型糖苷酶能从糖链的非还原末端释放寡糖。例如外切型糖苷酶能从糖链的非还原末端释放寡糖。例如: :唾唾液酸酶、液酸酶、-半乳糖苷酶、半乳糖苷酶、-N-N-乙酰氨基葡萄苷酶、乙酰氨基葡萄苷酶、-L-L-果糖苷酶、果糖苷酶、-N-N-乙酰氨基半乳糖苷酶、乙酰氨基半乳糖苷酶、-甘露糖苷酶、甘露糖苷酶、-甘露糖苷酶等等。甘露糖苷酶等等。v这些酶的应用有助于研究糖链的结构与功能的关系。例如这些酶的应用有助于研究糖链的结构与功能的关系。例如: :促红细胞生成素的去糖基化促红细胞生成素的去糖基化, ,当末端的糖即唾液酸、半乳当末端的糖即唾液酸、半乳糖、糖、G1cNAcG1cNAc被专一性的糖苷酶去掉时
27、被专一性的糖苷酶去掉时, ,在体外测其活性逐在体外测其活性逐渐提高渐提高, ,进一步切去内部糖链则导致活性丧失。进一步切去内部糖链则导致活性丧失。 29优质课件v内切型糖苷酶有如下几类：这些酶由于都是从糖内切型糖苷酶有如下几类：这些酶由于都是从糖链内部专一性切开某个键，因此在糖链结构分析链内部专一性切开某个键，因此在糖链结构分析以及结构与功能关系研究中非常有用，也是目前以及结构与功能关系研究中非常有用，也是目前糖基化工程中的重要酶糖基化工程中的重要酶, ,，可应用于生物学的多，可应用于生物学的多个领域。个领域。v例如：近年来内切型例如：近年来内切型-半乳糖苷酶结合单克隆半乳糖苷酶结合单克隆抗体
28、，免疫化学方法检测红细胞表面带有血型抗体，免疫化学方法检测红细胞表面带有血型Ii-Ii-抗原的乳糖胺聚糖以及由聚乳糖胺修饰末端抗原的乳糖胺聚糖以及由聚乳糖胺修饰末端的各种抗原包括的各种抗原包括ABHABH和和SSEA-1(Lex)SSEA-1(Lex)，建立了正常，建立了正常人红细胞聚乳糖胺轮廓，并分析了遗传性贫血病人红细胞聚乳糖胺轮廓，并分析了遗传性贫血病人的不正常糖基化轮廓。发现这类病人的红细胞人的不正常糖基化轮廓。发现这类病人的红细胞含增高的聚乳糖胺神经酰胺。和乳糖系列的糖脂含增高的聚乳糖胺神经酰胺。和乳糖系列的糖脂, ,而其中有两条糖蛋白带很少被聚乳糖胺糖基化。而其中有两条糖蛋白带很少
29、被聚乳糖胺糖基化。这是一种糖基化缺陷病，现已对该病进行了广泛这是一种糖基化缺陷病，现已对该病进行了广泛的分子生物学研究。的分子生物学研究。30优质课件v糖胺酶糖胺酶(Glycoamidase, N-(Glycoamidase, N-糖苷酶糖苷酶) )，这类酶目，这类酶目前主要有两类前主要有两类: :糖胺酶糖胺酶A (A (来自来自Almond)Almond)和糖胺和糖胺酶酶F (F (来自来自flavobacterium meningo flavobacterium meningo septicum),septicum),都水解寡糖都水解寡糖-G1cNAc-Asn-G1cNAc-Asn-肽肽,
30、 ,释放释放出完整的寡糖出完整的寡糖, ,并且对寡糖结构特异性较宽并且对寡糖结构特异性较宽, ,甘甘露糖型、复合型、杂合型糖链均可释放露糖型、复合型、杂合型糖链均可释放, ,包括包括所有含果糖基所有含果糖基, ,含二分型含二分型Glc-NAcGlc-NAc、-木糖、木糖、Gal-GlcNAcGal-GlcNAc重复单位以及含唾液酸基的重复单位以及含唾液酸基的N-N-乙酰乙酰乳糖氨型寡糖。但对肽分子专一性较强乳糖氨型寡糖。但对肽分子专一性较强, ,只能只能释放含释放含3-403-40个氨基酸的糖肽分子的糖基个氨基酸的糖肽分子的糖基, ,对肽对肽中氨基酸序列有一定要求。中氨基酸序列有一定要求。v目
31、前使用较多的为糖胺酶目前使用较多的为糖胺酶A,A,是分析是分析N-N-糖链的有糖链的有用工具用工具, ,结合核磁共振结合核磁共振, ,甲基化分析和外切型糖甲基化分析和外切型糖苷酶消化常用来定性分析由二维图谱分离的寡苷酶消化常用来定性分析由二维图谱分离的寡糖。糖。 31优质课件1,-1,-葡萄糖苷酶抑制剂葡萄糖苷酶抑制剂 v-葡萄糖苷酶在机体的许多代谢过程中起着关葡萄糖苷酶在机体的许多代谢过程中起着关键的作用，并与许多因代谢紊乱失调而引发的疾键的作用，并与许多因代谢紊乱失调而引发的疾病有密切关系，如糖尿病、癌症、病毒感染等。病有密切关系，如糖尿病、癌症、病毒感染等。v对肠道对肠道-葡萄糖苷酶具有
32、抑制作用的一些化合葡萄糖苷酶具有抑制作用的一些化合物已成为治疗糖尿病的一类新药，如已经上市的物已成为治疗糖尿病的一类新药，如已经上市的治疗糖尿病的拜糖平和米格列醇等。治疗糖尿病的拜糖平和米格列醇等。v在寡糖链生物合成中，内质网内有两种在寡糖链生物合成中，内质网内有两种-葡萄葡萄糖苷酶催化寡糖链前体最末端的糖苷酶催化寡糖链前体最末端的3 3个葡萄糖基，个葡萄糖基，以利于以利于N-N-寡糖链的形成。因此，能够阻断寡糖链寡糖链的形成。因此，能够阻断寡糖链生物合成的生物合成的-葡萄糖苷酶抑制剂，也被用作抗葡萄糖苷酶抑制剂，也被用作抗病毒和抗肿瘤的药物。病毒和抗肿瘤的药物。 32优质课件v目前人们发现的
33、目前人们发现的 - -葡萄糖苷酶抑制剂可分为糖及其衍生物葡萄糖苷酶抑制剂可分为糖及其衍生物与非糖基化合物，其中糖及其衍生物按照已有文献分类，与非糖基化合物，其中糖及其衍生物按照已有文献分类，又可分为单糖类、双糖类、亚氨基糖类，碳糖与假糖氨类又可分为单糖类、双糖类、亚氨基糖类，碳糖与假糖氨类与硫糖类。其中研究比较多的与硫糖类。其中研究比较多的 - -葡萄糖苷酶抑制剂属于亚葡萄糖苷酶抑制剂属于亚氨基糖类（多羟基生物碱类）化合物，包括多羟基哌啶类、氨基糖类（多羟基生物碱类）化合物，包括多羟基哌啶类、多羟基吡咯烷类、多羟基双稠吡咯烷类、多羟基吲哚里西多羟基吡咯烷类、多羟基双稠吡咯烷类、多羟基吲哚里西啶
34、类、多羟基去甲莨菪烷类、氨基环醇类等。啶类、多羟基去甲莨菪烷类、氨基环醇类等。 33优质课件v作为抗肿瘤、抗病毒使用的作为抗肿瘤、抗病毒使用的 - -葡萄糖苷酶抑制剂，葡萄糖苷酶抑制剂，需要进入细胞内质网，所以必须增加化合物的疏水需要进入细胞内质网，所以必须增加化合物的疏水性，例如已经上市的性，例如已经上市的N-N-丁基丁基-1-1-脱氧尻霉素（脱氧尻霉素（N-N-丁基丁基-DNJ-DNJ）和生物碱粟精胺的衍生物，即）和生物碱粟精胺的衍生物，即6-O-6-O-丁酰粟精丁酰粟精胺酯（胺酯（6-O-butyl-cast6-O-butyl-cast）等，可用做抗艾滋病、抗）等，可用做抗艾滋病、抗肝炎
35、病毒药物。肝炎病毒药物。 34优质课件v近几年，人们也在一些糖类抑制剂基础上，近几年，人们也在一些糖类抑制剂基础上，开发出了几种较好的对内质网开发出了几种较好的对内质网 - -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶I I和和 - -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶IIII具有较强抑制作用的糖类具有较强抑制作用的糖类抑制剂。抑制剂。 35优质课件v人们根据天然产物的结构特点，也设计合成、筛选人们根据天然产物的结构特点，也设计合成、筛选出几种新型的结构独特的出几种新型的结构独特的 - -葡萄糖苷酶抑制剂，如葡萄糖苷酶抑制剂，如 4-4-甲基磺酰胺基查尔酮衍生物、甲基磺酰胺基查尔酮衍生物、4-4-甲基磺酰胺基苯甲基磺酰胺基苯甲酮
36、衍生物，四氯邻苯二甲酰亚胺衍生物、二苯基甲酮衍生物，四氯邻苯二甲酰亚胺衍生物、二苯基脲衍生物、羟基肉桂酰苯乙胺、绿原酸衍生物等，脲衍生物、羟基肉桂酰苯乙胺、绿原酸衍生物等，其其IC50IC50值达到值达到0.006-0.40.006-0.4 mol/Lmol/L。 36优质课件2 2，-甘露糖苷酶抑制剂甘露糖苷酶抑制剂 v-甘露糖苷酶甘露糖苷酶I I和和IIII主要存在高尔基体中，主要存在高尔基体中，-甘露糖苷酶抑制剂不影响寡糖链前体中葡甘露糖苷酶抑制剂不影响寡糖链前体中葡萄糖基的切除，但是可以终止萄糖基的切除，但是可以终止N-N-糖链的进一糖链的进一步加工成复合型糖链，结果得到的糖链为高步加
37、工成复合型糖链，结果得到的糖链为高甘露糖型或杂合型的糖链结构。甘露糖型或杂合型的糖链结构。 37优质课件v甘露糖的衍生物甘露糖甘露糖的衍生物甘露糖-1-1-脱氧尻霉素（脱氧尻霉素（DMJDMJ）对）对-甘露糖甘露糖苷酶苷酶I I具有较强的抑制作用。苦马豆碱（具有较强的抑制作用。苦马豆碱（swainsonine, swainsonine, swainswain）是）是-甘露糖苷酶甘露糖苷酶IIII的特异性抑制剂，它能改变细胞的特异性抑制剂，它能改变细胞表面的糖类抗原决定部位的表达，进而影响到肿瘤的转移和表面的糖类抗原决定部位的表达，进而影响到肿瘤的转移和入侵，以及在体外的生长，表现出抑制肿瘤转移
38、的能力。入侵，以及在体外的生长，表现出抑制肿瘤转移的能力。 38优质课件39优质课件40优质课件 3 3，糖苷转移酶抑制剂，糖苷转移酶抑制剂 v糖基转移酶是糖基化过程的关键酶。由于许多疾病糖基转移酶是糖基化过程的关键酶。由于许多疾病的发生和发展过程中，糖苷转移酶的活性增高，导的发生和发展过程中，糖苷转移酶的活性增高，导致糖链的天线数目增加，因此，糖苷转移酶抑制剂致糖链的天线数目增加，因此，糖苷转移酶抑制剂可以作为治疗某些疾病的特异性药物。可以作为治疗某些疾病的特异性药物。 v目前所发现的糖苷转移酶抑制剂大多数是根据该酶目前所发现的糖苷转移酶抑制剂大多数是根据该酶催化反应的底物结构和催化机制设计
39、合成的，如人催化反应的底物结构和催化机制设计合成的，如人们设计了多种们设计了多种UDP-GalUDP-Gal类似物作为类似物作为 - -半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶的抑制剂以及的抑制剂以及N-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶的抑制剂。乙酰氨基葡萄糖转移酶的抑制剂。 41优质课件42优质课件43优质课件44优质课件4 4，神经氨酸酶抑制剂，神经氨酸酶抑制剂 v流感病毒表面有两种糖蛋白：神经氨酸酶和血凝素。流感病毒表面有两种糖蛋白：神经氨酸酶和血凝素。神经氨酸酶（神经氨酸酶（NA)NA)可催化裂解宿主细胞和病毒粒血凝可催化裂解宿主细胞和病毒粒血凝素和素和NANA上糖侧链末端的唾液酸残基，从而促进病毒上糖侧
40、链末端的唾液酸残基，从而促进病毒粒子从感染的呼吸道粘膜向周围组织扩散。粒子从感染的呼吸道粘膜向周围组织扩散。v此外此外NANA还同样具有病毒的致病性，通过改变表面糖还同样具有病毒的致病性，通过改变表面糖蛋白血凝素的碳水化合物部分，增强病毒株的毒性，蛋白血凝素的碳水化合物部分，增强病毒株的毒性，可引起流感症状和气道炎症的发生。可引起流感症状和气道炎症的发生。v神经氨酸酶（又称为唾液酸酶，神经氨酸酶（又称为唾液酸酶，NANA）抑制剂通过选）抑制剂通过选择性地抑制、型流感病毒的神经氨酸酶，使病择性地抑制、型流感病毒的神经氨酸酶，使病毒难以释放，并促进已释放的病毒相互凝聚，继而毒难以释放，并促进已释放
41、的病毒相互凝聚，继而死亡。死亡。 45优质课件流感病毒流感病毒v流感病毒大致分甲、乙、流感病毒大致分甲、乙、丙三种类型。其中，甲丙三种类型。其中，甲型攻击力最强，而且极型攻击力最强，而且极易变异，造成爆发或大易变异，造成爆发或大流行。甲型流感病毒主流行。甲型流感病毒主要就是血凝素和神经氨要就是血凝素和神经氨酸酶的变异。病毒学家酸酶的变异。病毒学家给编上了不同的编号，给编上了不同的编号，如如H1H1、H2H2、N1N1、N2N2等。等。其中可以有一种或两种其中可以有一种或两种以上发生变异，专家根以上发生变异，专家根据这些编号给流感病毒据这些编号给流感病毒分类。分类。46优质课件47优质课件48优
42、质课件v第第一一个个可可抑抑制制流流感感病病毒毒NANA的的抑抑制制剂剂是是2-2-脱脱氧氧- -2,3-2,3-脱脱氢氢-N-N-乙乙酰酰神神经经氨氨酸酸(DANA(DANA，Neu5Ac2en)Neu5Ac2en)，但但由由于于活活性性及及其其特特异异性性太太低低，无无临临床床使使用用价价值值。后后来来根根据据NANA与与底底物物唾唾液液酸酸复复合合物物的的晶晶体体结结构构合合成成了了4-4-胍胍基基DANA(ZanamivirDANA(Zanamivir，扎扎那那他他韦韦) )，对流感病毒，对流感病毒NANA抑制效果提高抑制效果提高500500倍。倍。v19971997年年设设计计了了一
43、一种种新新型型神神经经氨氨酸酸酶酶抑抑制制剂剂Oseltamivir(Oseltamivir(奥奥司司他他韦韦) )，其其与与流流感感病病毒毒NANA比比对对人人的的同同类类酶酶的的亲亲和和力力大大100100万万倍倍，被被认认为为是是目目前前发发现现的的特特异异性性最最高高的的药药物物，该该药药物物于于19991999年在北美、欧洲和日本等地上市。年在北美、欧洲和日本等地上市。v此此外外还还有有多多种种神神经经氨氨酸酸酶酶抑抑制制剂剂类类药药物物正正处处于于前期开发中，如前期开发中，如BANA-113BANA-113、A-192558A-192558等。等。49优质课件50优质课件6，糖蛋白
44、糖链扩展51优质课件52优质课件第二节第二节 蛋白质的磷酸化蛋白质的磷酸化v当当代代生生物物化化学学和和分分子子生生物物学学发发展展最最迅迅速速的的领领域域之之一一是是关关于于细细胞胞代代谢谢、生生长长、分分化化、增增殖殖和癌变调控的分子机理研究。和癌变调控的分子机理研究。v这这个个问问题题与与生生物物信信号号分分子子如如激激素素、神神经经递递质质、细细胞胞因因子子（包包括括生生长长因因子子）、癌癌蛋蛋白白以以及及某某些些药药物物所所携携带带的的生生物物信信息息在在细细胞胞内内传传递递密密切切相关。相关。53优质课件v研究表明，生物信号在细胞内传递的基本方式是研究表明，生物信号在细胞内传递的基
45、本方式是蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化，即磷酸化，即“可逆蛋白质磷酸化作用可逆蛋白质磷酸化作用”。v美国西雅图华盛顿大学医学院两位生物化学家克美国西雅图华盛顿大学医学院两位生物化学家克雷布斯（雷布斯（E.G.KrebsE.G.Krebs）和费希尔（）和费希尔（E.H. FischerE.H. Fischer）由于他们在由于他们在2020世纪世纪5050年代发现了年代发现了“可逆蛋白质磷可逆蛋白质磷酸化作用酸化作用”而荣获而荣获19921992年诺贝尔医学奖。年诺贝尔医学奖。v4040多年来，特别是近多年来，特别是近2020年来年来“可
46、逆蛋白质磷酸化可逆蛋白质磷酸化作用作用”的研究有了极大的发展，现在扩展到整个的研究有了极大的发展，现在扩展到整个分子生物学和细胞生物学领域。分子生物学和细胞生物学领域。54优质课件v目前已经发现在真核细胞内就有目前已经发现在真核细胞内就有400400多种蛋白激酶多种蛋白激酶和上千种磷酸化的蛋白以及种类繁多的蛋白磷酸和上千种磷酸化的蛋白以及种类繁多的蛋白磷酸酶。酶。v这些蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化多种功能蛋白，这些蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化多种功能蛋白，如酶、激酶、受体、离子泵、离子通道、收缩蛋如酶、激酶、受体、离子泵、离子通道、收缩蛋白、运输蛋白、调节蛋白、核内蛋白（组蛋白和白、运输蛋白、调节蛋白
47、、核内蛋白（组蛋白和非组蛋白，特别是转录因子和细胞周期蛋白）等，非组蛋白，特别是转录因子和细胞周期蛋白）等，功能蛋白通过磷酸化和去磷酸化时两种构象互变功能蛋白通过磷酸化和去磷酸化时两种构象互变所导致的活性、性质的改变而调节细胞内各种生所导致的活性、性质的改变而调节细胞内各种生命过程。命过程。 55优质课件一、一、蛋白激酶蛋白激酶 v蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP ATP 的的 磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。蛋白质磷酸化。v蛋白激酶在信号转导中主要作用有两个方面：其蛋白激酶在信号转导中主
48、要作用有两个方面：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性；其二是通过蛋白质的逐在去磷酸化后具有活性；其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。 56优质课件蛋白激酶蛋白激酶分类分类v真核生物中发现的蛋白激酶很多，根据其底物蛋真核生物中发现的蛋白激酶很多，根据其底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类，可将它们分为
49、白被磷酸化的氨基酸残基种类，可将它们分为5 5类类v丝氨酸丝氨酸/ /苏氨酸苏氨酸(Ser(SerThr)Thr)蛋白激酶：蛋白质的蛋白激酶：蛋白质的羟基被磷酸化；羟基被磷酸化；v酪氨酸酪氨酸(Tyr)(Tyr)蛋白激酶：蛋白质的酚羟基作为磷蛋白激酶：蛋白质的酚羟基作为磷受体；受体；v组氨酸蛋白激酶：蛋白质的组氨酸、精氨酸或组氨酸蛋白激酶：蛋白质的组氨酸、精氨酸或赖氨酸的碱性基团被磷酸化；赖氨酸的碱性基团被磷酸化；v色氨酸蛋白激酶：以蛋白质的色氨酸残基作为色氨酸蛋白激酶：以蛋白质的色氨酸残基作为磷受体；磷受体；v天冬氨酰基天冬氨酰基/ /谷氨酰基蛋白激酶：以蛋白质的酰谷氨酰基蛋白激酶：以蛋白质
50、的酰基为磷受体。基为磷受体。 57优质课件v此外，根据磷酸化的底物不同，还可将蛋白激酶此外，根据磷酸化的底物不同，还可将蛋白激酶分为组蛋白蛋白激酶、酪蛋白蛋白激酶等，但由分为组蛋白蛋白激酶、酪蛋白蛋白激酶等，但由于蛋白激酶可磷酸化底物的多样化，这种分法很于蛋白激酶可磷酸化底物的多样化，这种分法很不确切，已经被根据底物磷酸化氨基酸的分类方不确切，已经被根据底物磷酸化氨基酸的分类方法所取代，有些如酪蛋白蛋白激酶，只是由于习法所取代，有些如酪蛋白蛋白激酶，只是由于习惯而一直被沿用下来。惯而一直被沿用下来。v根据有无调节物将蛋白激酶分为信使依赖的蛋白根据有无调节物将蛋白激酶分为信使依赖的蛋白激酶和非信
51、使依赖的蛋白激酶，有些信使依赖的激酶和非信使依赖的蛋白激酶，有些信使依赖的蛋白激酶的首字母缩略词已为人们所接受，如蛋白激酶的首字母缩略词已为人们所接受，如cAMPcAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶PKAPKA、钙和磷脂依赖的蛋白激、钙和磷脂依赖的蛋白激酶酶PKCPKC以及钙依赖钙调素不依赖的蛋白激酶以及钙依赖钙调素不依赖的蛋白激酶CDPKCDPK等，等，它们彼此间存在结构和功能上的相关关系。它们彼此间存在结构和功能上的相关关系。 58优质课件59优质课件60优质课件61优质课件62优质课件63优质课件64优质课件65优质课件二、二、蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 v从理论上讲，蛋白磷酸酶在细胞内的生物
52、信从理论上讲，蛋白磷酸酶在细胞内的生物信息传递中与蛋白激酶同样重要。但实验研究息传递中与蛋白激酶同样重要。但实验研究远不如蛋白激酶清楚。远不如蛋白激酶清楚。v已发现的蛋白磷酸酶分两类：一类是特异催已发现的蛋白磷酸酶分两类：一类是特异催化蛋白质丝氨酸或苏氨酸磷酯键水解的蛋白化蛋白质丝氨酸或苏氨酸磷酯键水解的蛋白磷酸酶（磷酸酶（PPPP）；另一类是特异催化蛋白质酪）；另一类是特异催化蛋白质酪氨酸磷酯键水解的酪氨酸蛋白磷酸酶（氨酸磷酯键水解的酪氨酸蛋白磷酸酶（TPPTPP）。）。 66优质课件蛋白磷酸酶分类蛋白磷酸酶分类 类型类型蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶底物残基底物残基PP-1PP-1MgMg2+2+-
53、ATP-ATP依赖性依赖性蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶SerSer，ThrThrPP-2APP-2ASerSer，ThrThrPP-2BPP-2B钙调神经磷酸酶钙调神经磷酸酶SerSer，ThrThrPP-2CPP-2CMgMg2+2+依赖性蛋白磷酸酶依赖性蛋白磷酸酶SerSer，ThrThrTPPTPP酪氨酸蛋白磷酸酶酪氨酸蛋白磷酸酶TyrTyr67优质课件68优质课件蛋白酪氨酸磷酸酶蛋白酪氨酸磷酸酶 v蛋白酪氨酸磷酸酶蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein tyrosine phosphatase(Protein tyrosine phosphatase，PTP)PTP)是一种信号转导途径中的重要调节因
54、子，与是一种信号转导途径中的重要调节因子，与蛋白酪氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶(Proteintyrosinekinase(Proteintyrosinekinase，PTK)PTK)一一起控制着细胞内酪氨酸磷酸化水平，调节许多细胞起控制着细胞内酪氨酸磷酸化水平，调节许多细胞功能功能 v随着对随着对PTPPTP的深入研究，它们在人类内分泌疾病中的的深入研究，它们在人类内分泌疾病中的重要性被逐渐认识，特别是某些重要性被逐渐认识，特别是某些PTPPTP对对2 2型糖尿病型糖尿病(DM2)(DM2)的发生的发生 发展具有更重要的意义，因而可成为发展具有更重要的意义，因而可成为抗抗DM2DM2药物的作用靶点
55、药物的作用靶点 69优质课件PTPPTP的结构和功能的结构和功能 vPTPPTP是一个多样化酶系，主要分为酪氨酸特异性是一个多样化酶系，主要分为酪氨酸特异性 双双特异性和低分子质量磷酸酶特异性和低分子质量磷酸酶3 3大类大类 酪氨酸特异性和酪氨酸特异性和低分子质量磷酸酶主要作用于含磷酸化酪氨酸的蛋低分子质量磷酸酶主要作用于含磷酸化酪氨酸的蛋白质，双特异性磷酸酶作用于含磷酸化丝氨酸或含白质，双特异性磷酸酶作用于含磷酸化丝氨酸或含磷酸化苏氨酸的蛋白质磷酸化苏氨酸的蛋白质 v其中酪氨酸特异性磷酸酶又分为以其中酪氨酸特异性磷酸酶又分为以CD45CD45 PTPPTP为代为代表的受体样表的受体样PTPP
56、TP和以和以PTP 1B(PTPase1B)PTP 1B(PTPase1B) SHP SHP 2(srchomology 2con tainingPTPase)2(srchomology 2con tainingPTPase)为代表的胞内为代表的胞内PTPPTP 70优质课件71优质课件72优质课件73优质课件PTPPTP与与2 2型糖尿病的关系型糖尿病的关系 v胰岛素受体是一种通过与配体结合而被激活的跨胰岛素受体是一种通过与配体结合而被激活的跨膜酪氨酸激酶，其本身和下游底物酪氨酸的磷酸膜酪氨酸激酶，其本身和下游底物酪氨酸的磷酸化可激活一系列胞内信号级联反应，而引发适当化可激活一系列胞内信号级
57、联反应，而引发适当的生物反应，使体内糖代谢得以维持自身平衡的生物反应，使体内糖代谢得以维持自身平衡 v调节胰岛素信号转导的一个重要因素是调节胰岛素信号转导的一个重要因素是PTPPTP，后，后者既可作用于胰岛素受体者既可作用于胰岛素受体(Insulin receptor(Insulin receptor，IR)IR)，又可同时作用于胰岛素受体的底物，又可同时作用于胰岛素受体的底物(IRS)(IRS) 其中其中IRS 1(Insulin Receptor Substrate 1)IRS 1(Insulin Receptor Substrate 1)是是胰岛素受体酪氨酸激酶的底物蛋白，能与含胰岛素受
58、体酪氨酸激酶的底物蛋白，能与含SH2(src homology2)SH2(src homology2)的蛋白质结合。的蛋白质结合。 74优质课件75优质课件76优质课件第三节第三节 蛋白质的乙酰化蛋白质的乙酰化v蛋白质乙酰化十分普遍，估计体内蛋白质乙酰化十分普遍，估计体内5050的蛋白质有的蛋白质有末端氨基的乙酰化，它能延长蛋白质在细胞内存在末端氨基的乙酰化，它能延长蛋白质在细胞内存在的时间。近年来发现组蛋白的乙酰化在活化染色质，的时间。近年来发现组蛋白的乙酰化在活化染色质，使它作为转录及复制的模板中起重要作用。使它作为转录及复制的模板中起重要作用。 v组蛋白的乙酰化是由组蛋白乙酰基转移酶催化
59、的，组蛋白的乙酰化是由组蛋白乙酰基转移酶催化的，目前已发现一些转录因子本身就是这一种酶。例如目前已发现一些转录因子本身就是这一种酶。例如人细胞核中的人细胞核中的TATATATA结合蛋白结合蛋白(TBP)(TBP)的某些亚基可使的某些亚基可使H3H3和和H4H4乙酰化。乙酰化。v乙酰化的组蛋白可被组蛋白脱乙酰基酶催化去除乙乙酰化的组蛋白可被组蛋白脱乙酰基酶催化去除乙酰基，因此核心组蛋白乙酰化状态的调控在基因转酰基，因此核心组蛋白乙酰化状态的调控在基因转录调控中也起着重要的作用。录调控中也起着重要的作用。 77优质课件五种主要类型的组蛋白五种主要类型的组蛋白 类类 型型赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸氨基
60、酸数氨基酸数相对分子质相对分子质量量( (道尔顿道尔顿) )H1H129%29%1%1%21521523,00023,000H2AH2A11%11%9%9%12912914,00014,000H2BH2B16%16%6%6%12512513,80013,800H3H310%10%13%13%13513515,30015,300H4H411%11%14%14%10210211,20011,20078优质课件组蛋白尾部的修饰组蛋白尾部的修饰 v在在5 5 种种组组蛋蛋白白中中, ,除除H1 H1 的的N N 末末端端富富含含疏疏水水氨氨基基酸酸,C,C末末端端富富含含碱碱性性氨氨基基酸酸之之外外,
61、 ,其其余余4 4 种种都都是是N N 末末端端富富含含碱碱性性氨氨基基酸酸( (如如精精氨氨酸酸 赖赖氨氨酸酸),C ),C 末末端富含疏水氨基酸端富含疏水氨基酸( (如缬氨酸如缬氨酸 异亮氨酸异亮氨酸) ) v在在形形成成聚聚合合体体的的过过程程中中, ,组组蛋蛋白白H2AH2A H2BH2B H3 H3 H4 H4 的的C C 端端的的疏疏水水氨氨基基酸酸相相互互结结合合, ,而而N N 端端的的碱碱性性氨氨基基酸酸则则向向四四面面伸伸出出, ,以以便便与与DNA DNA 分分子子相相互互作作用用, ,伸伸出出的的碱碱性性氨氨基基酸酸就就是是“组组蛋蛋白白的的尾尾巴巴” 其其中中H4H4
62、具有最长的尾部具有最长的尾部 vH1H1与与DNADNA分分子子结结合合, ,锁锁住住了了核核小小体体的的进进出出口口, ,使使DNADNA分子的结构更加致密分子的结构更加致密 79优质课件v组组蛋蛋白白尾尾部部形形成成的的空空间间结结构构约约占占整整个个组组蛋蛋白白多多聚聚体体的的25 25 % %30 30 %,%,从从而而为为蛋蛋白白质质或或DNADNA的的相相互互作作用用提提供供了了开开放放的的表表面面 组组蛋蛋白白的的尾尾部部可可以以与与核核小小体体或或连连接接DNADNA相相互互作作用用, ,使使核核小小体体间间发发生生蛋蛋白白- -蛋蛋白白或或蛋蛋白白-DNA-DNA相相互互作作
63、用用, ,或或与与非非核核小小体体蛋蛋白白, ,甚至与自身相互作用甚至与自身相互作用 v组组蛋蛋白白的的球球形形部部和和尾尾部部都都会会发发生生翻翻译译后后修修饰饰, ,但但由由于于其其尾尾部部暴暴露露在在核核小小体体之之外外, ,容容易易受受酶酶如如乙乙酰酰化化酶酶 甲甲基基化化酶酶和和激激酶酶等等的的作作用用而而更更容容易易发发生生, ,是主要的翻译后修饰部位是主要的翻译后修饰部位 v在在组组蛋蛋白白尾尾部部区区域域常常发发生生的的翻翻译译后后修修饰饰包包括括: :乙乙酰酰化化 磷磷酸酸化化 甲甲基基化化 泛泛素素化化以以及及ADP ADP 核核糖糖基基化化等等 80优质课件81优质课件乙
64、酰化修饰乙酰化修饰 v乙酰化是最早被发现的与转录有关的组蛋白修饰方乙酰化是最早被发现的与转录有关的组蛋白修饰方式式 乙酰化由组蛋白乙酰基转移酶乙酰化由组蛋白乙酰基转移酶HAT ( histone HAT ( histone acetyl transferase )acetyl transferase )催化催化, ,去乙酰化由组蛋白去乙去乙酰化由组蛋白去乙酰基酶酰基酶HDAC ( histone deacetyl transferase)HDAC ( histone deacetyl transferase)催催化化 v乙酰化主要发生在组蛋白乙酰化主要发生在组蛋白H3H3和和H4H4的尾部比较
65、保守的的尾部比较保守的赖氨酸赖氨酸(Lys)(Lys)残基上残基上, ,使其使其氨基发生乙酰化氨基发生乙酰化, ,主要的主要的乙酰化位点包括乙酰化位点包括H3H3的的9 9 14 14 18 18 和和23 23 位的赖氨酸位的赖氨酸,H4,H4的的5 5 8 8 1212和和1616位的赖氨酸等位的赖氨酸等 82优质课件v组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化/ /去乙酰化作用参与了真核基因组整体去乙酰化作用参与了真核基因组整体表达水平的调控表达水平的调控; ;组蛋白乙酰转移酶组蛋白乙酰转移酶 组蛋白去乙酰组蛋白去乙酰化酶等组蛋白修饰酶的一个非常重要的化酶等组蛋白修饰酶的一个非常重要的 甚至是最主甚至是最
66、主要的功能是通过造成基因组水平迅速的乙酰化要的功能是通过造成基因组水平迅速的乙酰化 去乙去乙酰化循环实现基因组整体水平的调控酰化循环实现基因组整体水平的调控 v基因组具备较低的基础乙酰化水平有两个明显的好基因组具备较低的基础乙酰化水平有两个明显的好处处:(1):(1)方便地开启或关闭基因转录方便地开启或关闭基因转录;(2);(2)实现包括基实现包括基因组水平上复制和因组水平上复制和DNADNA损伤修复在内的整体调控损伤修复在内的整体调控 83优质课件组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化/ /去乙酰化与基因表达调控去乙酰化与基因表达调控 v人们很早就发现组蛋白乙酰化与基因活化有关人们很早就发现组蛋白乙酰化与
67、基因活化有关, ,而而去乙酰化与基因沉默有关去乙酰化与基因沉默有关 目前认为组蛋白乙酰化目前认为组蛋白乙酰化/ /去乙酰化主要通过以下几种方式影响基因的表达去乙酰化主要通过以下几种方式影响基因的表达 v一是组蛋白乙酰化一是组蛋白乙酰化/ /去乙酰化改变核小体周围环境去乙酰化改变核小体周围环境, ,加强或削弱基因表达相关蛋白质与加强或削弱基因表达相关蛋白质与DNADNA的相互作用的相互作用; ;v二是组蛋白乙酰化二是组蛋白乙酰化/ /去乙酰化参与染色质构型改变去乙酰化参与染色质构型改变, ,进而影响蛋白质与蛋白质进而影响蛋白质与蛋白质, ,蛋白质与蛋白质与DNADNA的相互作用的相互作用; ;v
68、三是组蛋白乙酰化三是组蛋白乙酰化/ /去乙酰化作为特殊信号去乙酰化作为特殊信号, ,被其它被其它蛋白质因子识别并影响它们的活动蛋白质因子识别并影响它们的活动, ,从而实现对基从而实现对基因表达的调控因表达的调控 84优质课件85优质课件86优质课件87优质课件Model of a histone deacetylase complex 88优质课件89优质课件组蛋白去乙酰化酶与癌症组蛋白去乙酰化酶与癌症 vHDACHDAC缺陷也可导致与致癌相关的表型，当缺陷也可导致与致癌相关的表型，当HDACHDAC过量或过量或HATHAT的数量减少时，组蛋白乙酰化的平衡的数量减少时，组蛋白乙酰化的平衡将偏向
69、去乙酰化，从而导致基因表达的调节异将偏向去乙酰化，从而导致基因表达的调节异常。在白血病中，几种转录因子由于异常招募常。在白血病中，几种转录因子由于异常招募(recruit)HDAC(recruit)HDAC而抑制特定基因的表达。而抑制特定基因的表达。v例如，来源于急性前髓细胞白血病例如，来源于急性前髓细胞白血病(APL)(APL)患者的患者的细胞系中有细胞系中有HDACHDAC活性异常招募的现象。在活性异常招募的现象。在APLAPL患患者中由于易位产生的融合癌基因产物通过招募者中由于易位产生的融合癌基因产物通过招募HDACHDAC而抑制转录。而抑制转录。APLAPL是急性骨髓白血病是急性骨髓白
70、血病(AML)(AML)的一种普通形式。在骨髓的前髓细胞阶段积累的一种普通形式。在骨髓的前髓细胞阶段积累骨髓前体导致白细胞增多和出血。骨髓前体导致白细胞增多和出血。 90优质课件vHDACHDAC抑制剂分为六大类，其中丁酸和制滴菌素抑制剂分为六大类，其中丁酸和制滴菌素(TSA)(TSA)有着广泛的应用。丁酸是第一个被验证的有着广泛的应用。丁酸是第一个被验证的HDACHDAC抑制剂，已被成功地应用于癌症治疗的实抑制剂，已被成功地应用于癌症治疗的实验性研究，并有一定的疗效，但它发挥作用所验性研究，并有一定的疗效，但它发挥作用所需浓度较大，另外半衰期较短，因此它的应用需浓度较大，另外半衰期较短，因此
71、它的应用受到很大的限制。受到很大的限制。v而另一类应用广泛的抑制剂为氧肟酸类，如而另一类应用广泛的抑制剂为氧肟酸类，如TSATSA和和SAHASAHA，它们的特异性较强，所需浓度较低，它们的特异性较强，所需浓度较低，因此应用较广。已有几种抑制剂进行了因此应用较广。已有几种抑制剂进行了期和期和期临床试验，包括丁酸期临床试验，包括丁酸 SAHASAHA MS 275MS 275 CI 994CI 994 2-2-丙基戊酸丙基戊酸 proxamideproxamide和缩肽。和缩肽。v用用HDACHDAC抑制剂对几种类型的白血病和实体瘤进抑制剂对几种类型的白血病和实体瘤进行治疗，效果非常好，很少或没
72、有副作用行治疗，效果非常好，很少或没有副作用. .这说这说明与传统的化疗药物相比，明与传统的化疗药物相比，HDACHDAC抑制剂具有较抑制剂具有较大的优势和更加广泛的应用前景。大的优势和更加广泛的应用前景。 91优质课件92优质课件93优质课件第四节第四节蛋白质的前体加工蛋白质的前体加工 v原核生物中肽链起始合成时，原核生物中肽链起始合成时，N N端为甲酰甲硫氨酸，真核肽端为甲酰甲硫氨酸，真核肽链合成时链合成时N N端是甲硫氨酸，但是成熟的蛋白质中端是甲硫氨酸，但是成熟的蛋白质中N N端并无甲端并无甲酰甲硫氨酸，大多数蛋自质的酰甲硫氨酸，大多数蛋自质的N N端也不是甲硫氨酸。端也不是甲硫氨酸。
73、v在生物合成过程中新生的肽链在生物合成过程中新生的肽链N N端由去甲酞基酶去除甲酰甲端由去甲酞基酶去除甲酰甲硫氨酸残基的甲酰基，氨肽酶去除硫氨酸残基的甲酰基，氨肽酶去除N N端甲硫氨酸或端甲硫氨酸或N N端某些端某些氨基酸残基。氨基酸残基。v一些分泌性蛋白质、激素及酶最初合成的是不具有生物活一些分泌性蛋白质、激素及酶最初合成的是不具有生物活性的前体，如白蛋白原、胰岛素原等。蛋白质前体要经过性的前体，如白蛋白原、胰岛素原等。蛋白质前体要经过蛋白酶切割，去除一部分肽段后才具有活性。蛋白酶切割，去除一部分肽段后才具有活性。v它可以分为两种类型：它可以分为两种类型：蛋白质前体在细胞内被加工成有蛋白质前
74、体在细胞内被加工成有生物活性的蛋白质，然后分泌到胞外；生物活性的蛋白质，然后分泌到胞外；蛋白质前体被分蛋白质前体被分泌到胞外或消化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白质，泌到胞外或消化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白质，如前胶原分子活化为胶原分子，胰蛋白酶原激活等。如前胶原分子活化为胶原分子，胰蛋白酶原激活等。 94优质课件蛋白质前体的加工蛋白质前体的加工 v在哺乳动物细胞中有一大类内切蛋白酶如弗林蛋白在哺乳动物细胞中有一大类内切蛋白酶如弗林蛋白酶酶(furin)(furin)，前激素转换酶，前激素转换酶PC1PC1、PC2PC2和和PC3PC3等。它们等。它们能识别蛋白质前体中能识别蛋白质前
75、体中ArgArgArgArg、LysArgLysArg、LysLysLysLys等双等双碱性氨基酸残基序列。在该序列的碱性氨基酸残基序列。在该序列的C C端切断肽链，此端切断肽链，此外还可能伴有其他酶切除蛋白质前体两末端的一些外还可能伴有其他酶切除蛋白质前体两末端的一些氨基酸残基。氨基酸残基。v蛋白质前体通过这种方式加工成有生物活性的蛋白蛋白质前体通过这种方式加工成有生物活性的蛋白质。内切蛋白酶的功能相同，但有不同的分工。弗质。内切蛋白酶的功能相同，但有不同的分工。弗林蛋白酶分布在各种类型的细胞中，负责组成型表林蛋白酶分布在各种类型的细胞中，负责组成型表达的蛋白质前体加工，例如白蛋白前体被它切
76、割，达的蛋白质前体加工，例如白蛋白前体被它切割，去除去除N N端肽段后成为白蛋白。前激素转移酶端肽段后成为白蛋白。前激素转移酶PCPC则负责则负责分泌受调控的激素前体切割，如胰岛素原的加工。分泌受调控的激素前体切割，如胰岛素原的加工。 95优质课件96优质课件97优质课件98优质课件99优质课件Structures of Furin and Kexin100优质课件Kex2 protease 101优质课件1 1，多蛋白的加工，多蛋白的加工 v哺乳动物体内的多肽激素及神经肽生物合成时常被合成在哺乳动物体内的多肽激素及神经肽生物合成时常被合成在一个包含有一种或多种多肽激素的多个拷贝的大前体中。一
77、个包含有一种或多种多肽激素的多个拷贝的大前体中。该大前体称为多蛋白，例如前阿片促黑皮质素（该大前体称为多蛋白，例如前阿片促黑皮质素（POMCPOMC）前）前脑啡肽等。它们被内切蛋白酶加工成成熟的多肽激素。脑啡肽等。它们被内切蛋白酶加工成成熟的多肽激素。v在不同的组织中相同的多蛋白可被加工成不同的多肽激素，在不同的组织中相同的多蛋白可被加工成不同的多肽激素，呈现组织特异性，例如呈现组织特异性，例如POMCPOMC在垂体前叶中被加工成在垂体前叶中被加工成ACTHACTH相相 - -促脂解素促脂解素( ( -LPH)-LPH)，在垂体中间叶中被加工成，在垂体中间叶中被加工成 - -和和 - -促促黑
78、素（黑素（ -MSH-MSH， -MSH-MSH）、中间叶促皮质样肽、）、中间叶促皮质样肽、 - -促脂解促脂解素和素和 - -内啡肽。内啡肽。v这些肽类激素的分子量比较小，如若单独表达既不容易又这些肽类激素的分子量比较小，如若单独表达既不容易又不经济。生物体通过多蛋白加工的方式表达低分子量激素不经济。生物体通过多蛋白加工的方式表达低分子量激素和神经肽可提高表达效率。和神经肽可提高表达效率。 102优质课件103优质课件2 2，胰岛素原的加工，胰岛素原的加工 v胰岛素是胰岛胰岛素是胰岛P P细胞分泌的一种激素。在生物合成过细胞分泌的一种激素。在生物合成过程中有程中有N N端信号肽的合成，跨膜转
79、运，信号肋的切除，端信号肽的合成，跨膜转运，信号肋的切除，二硫键的形成与重排，在内质网胶中正确折叠成胰二硫键的形成与重排，在内质网胶中正确折叠成胰岛素原等过程。岛素原等过程。v胰岛素原只有一条肽链，在分泌小泡中被胰岛素原只有一条肽链，在分泌小泡中被PC2PC2和和PC3PC3切割，去除中间的肽段切割，去除中间的肽段(C(C肽肽) )产生产生A A链与链与B B链，两者由链，两者由2 2个二硫键相连。个二硫键相连。B B链链C C端被羧肽酶加工，切除端被羧肽酶加工，切除2 2个精个精氨酸残基，形成成熟的胰岛素。氨酸残基，形成成熟的胰岛素。104优质课件105优质课件v为何胰岛素生物合成先是合成胰
80、岛素原，为何胰岛素生物合成先是合成胰岛素原，然后再加工成胰岛素然后再加工成胰岛素? ?实验证明胰岛素肽实验证明胰岛素肽链的正确折叠依赖于链的正确折叠依赖于C C肽链中包含的信息，肽链中包含的信息，因此，成熟胰岛素的形成必须经过胰岛因此，成熟胰岛素的形成必须经过胰岛素原阶段。素原阶段。v其次胰岛素分泌是受调控的，胰岛素原其次胰岛素分泌是受调控的，胰岛素原的加工由的加工由PC2PC2和和PC3PC3负责，可能是调控胰负责，可能是调控胰岛素分泌的环节。岛素分泌的环节。 106优质课件3 3，血管紧张素，血管紧张素IIII的来源的来源 v肾脏是由无数个肾脏是由无数个“肾单位肾单位”组成的，每个组成的，
81、每个“肾单肾单位位”又由肾小球和肾小管组成，肾小球有入球小又由肾小球和肾小管组成，肾小球有入球小动脉和出球小动脉。动脉和出球小动脉。v在肾小球入球动脉的特殊细胞（医学上称球旁细在肾小球入球动脉的特殊细胞（医学上称球旁细胞）分泌肾素；肾素可使肝脏合成的血管紧张素胞）分泌肾素；肾素可使肝脏合成的血管紧张素原生成血管紧张素原生成血管紧张素I I；血管紧张素；血管紧张素I I在一个特殊酶在一个特殊酶的作用下转变成血管紧张素的作用下转变成血管紧张素IIII。107优质课件v血管紧张素血管紧张素IIII是体内一个活性很强的物质，其是体内一个活性很强的物质，其作用包括三方面：作用包括三方面：v第一，使小动脉
82、平滑肌收缩，外周血管阻力增第一，使小动脉平滑肌收缩，外周血管阻力增加。加。v第二，刺激肾上腺一个叫皮质球状带的部位分第二，刺激肾上腺一个叫皮质球状带的部位分泌醛固酮，醛固酮是保钠保水的物质，继而引泌醛固酮，醛固酮是保钠保水的物质，继而引起血容量增加，以上两方面的作用共称为肾素起血容量增加，以上两方面的作用共称为肾素- -血管紧张素血管紧张素- -醛固酮系统。醛固酮系统。v第三，兴奋交感神经系统，使去甲肾上腺素分第三，兴奋交感神经系统，使去甲肾上腺素分泌增加，使血管收缩。泌增加，使血管收缩。v以上三方面作用导致血压升高。再通过复杂的以上三方面作用导致血压升高。再通过复杂的变化，血管紧张素变化，血
83、管紧张素IIII变成血管紧张素变成血管紧张素IIIIII，并，并使生物活性作用减弱或消失。使生物活性作用减弱或消失。108优质课件109优质课件v肾素是一种蛋白水解酶，可水解血中血管紧张素肾素是一种蛋白水解酶，可水解血中血管紧张素原原( (分子量为分子量为6000060000的的 2 2球蛋白球蛋白) )，使，使LueLue1010ValVal11l11l肽键断裂，成为血管紧张素肽键断裂，成为血管紧张素I(Angiotensin l)I(Angiotensin l)，这是一种没有生理活性的十肽，再在血管紧张素这是一种没有生理活性的十肽，再在血管紧张素转化酶转化酶(Angiotensin Con
84、verting Enzyne(Angiotensin Converting Enzyne，ACE)ACE)作用下，脱去二肽，转为八肽，即血管紧张素作用下，脱去二肽，转为八肽，即血管紧张素II II (Angiotensin II)(Angiotensin II)，是一种很强的血管收缩剂，是一种很强的血管收缩剂，使血压升高。使血压升高。v于是于是ACEACE就成为研究的靶酶。通过对该酶的抑制，就成为研究的靶酶。通过对该酶的抑制，使血管紧张素使血管紧张素I I不能转成血管紧张素不能转成血管紧张素IIII，血压便能，血压便能保持正常，因而构成了一类抑制保持正常，因而构成了一类抑制ACEACE的抗高血
85、压药。的抗高血压药。 110优质课件111优质课件112优质课件4 4，肿瘤坏死因子，肿瘤坏死因子- v肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子-（TNF-TNF-）是近年来研究较深入，应用）是近年来研究较深入，应用较广泛的一种新型细胞因子。肿瘤坏死因子主要由活化较广泛的一种新型细胞因子。肿瘤坏死因子主要由活化的单核一巨噬细胞和的单核一巨噬细胞和T T淋巴细胞产生。由前者产生的为肿淋巴细胞产生。由前者产生的为肿瘤坏死因子瘤坏死因子，后者产生的为肿瘤坏死因子，后者产生的为肿瘤坏死因子。v二者的作用和结构大同小异。由于它能杀死恶性肿瘤细二者的作用和结构大同小异。由于它能杀死恶性肿瘤细胞，科学家们对其产生和生物学作
86、用进行了大量的研究。胞，科学家们对其产生和生物学作用进行了大量的研究。TNF-TNF-的生物活性部分是蛋白质，含糖量极微或不含糖。的生物活性部分是蛋白质，含糖量极微或不含糖。TNF-TNF-的分子量和含糖量随动物种系不同而异。人的的分子量和含糖量随动物种系不同而异。人的TNF-TNF-是由是由3 3个分子量为个分子量为17,00017,000的单体构成，单体呈的单体构成，单体呈片片层结构，他们之间通过一个二硫键共价组成活性复合体。层结构，他们之间通过一个二硫键共价组成活性复合体。不同种属动物来源的不同种属动物来源的TNF-TNF-，在蛋白质组成的一级结构，在蛋白质组成的一级结构上具有极高的同源
87、性。上具有极高的同源性。 113优质课件vTNF-TNF-是具有多种生物学效应的一种细胞因子。是具有多种生物学效应的一种细胞因子。TNF-TNF-不仅对肿瘤细胞有细胞毒不仅对肿瘤细胞有细胞毒/ /细胞溶解、细胞溶解、抑制增殖等作用，还影响许多类型细胞包括心抑制增殖等作用，还影响许多类型细胞包括心肌细胞的生长、分化；作用于血管内皮细胞，肌细胞的生长、分化；作用于血管内皮细胞，导致血管损伤和血栓形成。导致血管损伤和血栓形成。v另外，还能诱导心脏手术体外循环中的炎症反另外，还能诱导心脏手术体外循环中的炎症反应，并与心功能不全、肺水肿等临床症状密切应，并与心功能不全、肺水肿等临床症状密切相关，在免疫相
88、关，在免疫- -炎症协调的信号网络调节中起炎症协调的信号网络调节中起重要作用。重要作用。 114优质课件v人人TNF-TNF-前体由前体由233233个氨基酸残基组成，含个氨基酸残基组成，含7676个氨个氨基酸残基的信号肽，切除信号肽后成熟型基酸残基的信号肽，切除信号肽后成熟型TNF -TNF -为为157157氨基酸残基，非糖基化，第氨基酸残基，非糖基化，第6969位和位和101101位两位两个半胱氨酸形成分子内二硫键。个半胱氨酸形成分子内二硫键。v小鼠小鼠TNF-TNF-前体为前体为235235氨基酸残基，信号肽氨基酸残基，信号肽7979氨基氨基酸残基，成熟的小鼠酸残基，成熟的小鼠TNF-
89、TNF-分子量为分子量为17kda17kda，由，由156156个氨基酸残基组成，第个氨基酸残基组成，第6969位和位和100100位两个半胱位两个半胱氨酸形成分子内二硫键，有一个糖基化点，但糖氨酸形成分子内二硫键，有一个糖基化点，但糖基化不影响其生物学功能。基化不影响其生物学功能。v最近有人报道通过基因工程技术表达了最近有人报道通过基因工程技术表达了n n端少端少2 2个个氨基酸（氨基酸（valval、argarg）的）的155155氨基酸人氨基酸人TNF -TNF -，具，具有更好的生物学活性和抗肿瘤效应。有更好的生物学活性和抗肿瘤效应。 115优质课件肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子转化酶转化酶
90、(TACE)(TACE)vTACETACE为一含锌的内肽金属蛋白酶为一含锌的内肽金属蛋白酶, ,其多肽序列与其多肽序列与( (嵌于细胞膜表面的蛇毒金属蛋白酶家族嵌于细胞膜表面的蛇毒金属蛋白酶家族) )和和( (基质金属蛋白酶家族基质金属蛋白酶家族) )有些相似有些相似, ,尤其是尤其是的多肽折叠和含锌的催化区环境与蛇毒金属的多肽折叠和含锌的催化区环境与蛇毒金属蛋白酶相似蛋白酶相似, ,故被归类为哺乳类家族中的故被归类为哺乳类家族中的新成员新成员, ,其生理催化功能以前未曾鉴定。其生理催化功能以前未曾鉴定。116优质课件Models for actions of ADAM proteases.1
91、17优质课件118优质课件5，前内皮素原的加工，前内皮素原的加工v内皮素内皮素(ET)(ET)是自是自8080年代以来发现的最强的缩血年代以来发现的最强的缩血管生物活性肽管生物活性肽, ,前内皮素原由前内皮素原由203203个氨基酸组成个氨基酸组成, ,被内肽酶水解为被内肽酶水解为3838个个( (人人) )或或3939个个( (猪猪) )氨基酸组氨基酸组成的中间产物大成的中间产物大ET(bigendothelin),ET(bigendothelin),后者再由后者再由内皮素转换酶内皮素转换酶(ECE)(ECE)加工形成由加工形成由2121个氨基酸组个氨基酸组成的成熟成的成熟ET,ET,即体内
92、有活性的即体内有活性的ETET。vECEECE是其生物合成过程中的关键酶是其生物合成过程中的关键酶, ,在调节体内在调节体内ETET生物学活性上起极重要的作用。肺循环血管生物学活性上起极重要的作用。肺循环血管平滑肌上含有大量高亲和力的平滑肌上含有大量高亲和力的ETET受体受体, ,而而ECEECE分分布与布与ETET受体的分布具有平行关系受体的分布具有平行关系, ,故故ETET及及ECEECE对对肺循环血液动力学有着不可忽视的影响。肺循环血液动力学有着不可忽视的影响。119优质课件酸性内皮素转换酶酸性内皮素转换酶v在猪的主动脉内皮细胞内存在有一种酸性在猪的主动脉内皮细胞内存在有一种酸性ECE,
93、ECE,其其转换活性的最适转换活性的最适pHpH值为值为4.04.0。在牛主动脉内皮细胞。在牛主动脉内皮细胞中存在有两种中存在有两种ECE,ECE,其最适其最适pHpH值分别为值分别为3.03.0和和7.07.0。vpHpH值为值为3.03.0的的ECEECE是一种酸性是一种酸性ECE,ECE,该酶活性可被酸该酶活性可被酸性蛋白酶抑制剂抑胃肽性蛋白酶抑制剂抑胃肽A A完全抑制完全抑制, ,而不被其它抑而不被其它抑制剂包括制剂包括PhosphoramidonPhosphoramidon、苯甲基磺酰氟、苯甲基磺酰氟(PMSF)(PMSF)、白胃素白胃素(Leupeptin)(Leupeptin)、
94、E-64E-64、N-N-乙基顺丁烯二酰亚乙基顺丁烯二酰亚胺胺(N-ethylomaleimide)(N-ethylomaleimide)、卡托普利、卡托普利(Captopril)(Captopril)、抗蛋白酶肽抗蛋白酶肽(Aprotinin)(Aprotinin)及乙二胺四乙酸及乙二胺四乙酸(EDTA)(EDTA)所所抑制。它能特异地水解大抑制。它能特异地水解大ET-1ET-1的的Trp21-Val22Trp21-Val22肽键肽键, ,使其转化形成使其转化形成ET-1ET-1和大和大ET-1ET-1的的C C末端片段末端片段, ,而不产而不产生任何其它降解产物。生任何其它降解产物。120
95、优质课件中性内皮素转换酶中性内皮素转换酶v在牛主动脉内皮细胞中存有的两种在牛主动脉内皮细胞中存有的两种ECEECE。当。当pH7.0pH7.0时时,ECE,ECE的转换产物仅有的转换产物仅有ET-1ET-1及大及大ET-1ET-1的的C C末端片段末端片段, ,其转换活性不被其它蛋白酶抑制剂所其转换活性不被其它蛋白酶抑制剂所抑制抑制, ,但能被金属离子络合剂但能被金属离子络合剂ED-TAED-TA抑制抑制, ,表明此表明此种转化活性可能由一种依赖金属离子的内肽酶种转化活性可能由一种依赖金属离子的内肽酶所引起。所引起。v在牛颈动脉内皮细胞的在牛颈动脉内皮细胞的ECEECE可特异地水解大可特异地水
96、解大ET-1ET-1使转化为使转化为ET-1,ET-1,其转化活性可被中性金属蛋白酶其转化活性可被中性金属蛋白酶抑制剂抑制剂PhosphoramidonPhosphoramidon所抑制所抑制, ,但不被另一金属但不被另一金属内肽酶抑制剂内肽酶抑制剂ThiophanThiophan和血管紧张素转换酶抑和血管紧张素转换酶抑制剂制剂CaptoprilCaptopril抑制。抑制。121优质课件vETET对肺循环血液动力学发挥了重要影响。对肺循环血液动力学发挥了重要影响。抑制抑制ETET的生物学效应对于缓解肺血管阻的生物学效应对于缓解肺血管阻力力, ,减轻肺动脉高压实属必要。减轻肺动脉高压实属必要。
97、v每一种抑制剂对每一种抑制剂对ECEECE的抑制强度、剂量关的抑制强度、剂量关系、代谢途径以及它们之间的相互作用系、代谢途径以及它们之间的相互作用尚不清楚。故寻求一种能抑制尚不清楚。故寻求一种能抑制ETET转化酶转化酶活性进而阻止活性进而阻止ETET生物学效应的抑制剂生物学效应的抑制剂, ,将将为今后临床预防肺血管疾病的发生及治为今后临床预防肺血管疾病的发生及治疗开拓新的前景。疗开拓新的前景。122优质课件6 6，胰升血糖素样肽，胰升血糖素样肽 vGLP-GLP-是一种正常人口服或静脉注射葡萄糖后是一种正常人口服或静脉注射葡萄糖后能增加胰岛素分泌的一种生理性肽类肠道激素能增加胰岛素分泌的一种生
98、理性肽类肠道激素- -肠促胰岛素肠促胰岛素(Incretin)(Incretin) v其肠促胰岛素作用依赖于血浆葡萄糖浓度，且其肠促胰岛素作用依赖于血浆葡萄糖浓度，且口服葡萄糖诱导胰岛素分泌强度高于静脉注射口服葡萄糖诱导胰岛素分泌强度高于静脉注射 除了增加胰岛素的分泌外，还有降低胰升血糖除了增加胰岛素的分泌外，还有降低胰升血糖素浓度素浓度 减慢胃排空减慢胃排空 刺激胰岛素原的生物合成刺激胰岛素原的生物合成 减少食物吸收及提高胰岛素敏感性的作用减少食物吸收及提高胰岛素敏感性的作用 是一是一种种2 2型型DMDM治疗的新途径治疗的新途径 123优质课件结构结构 vGLP-GLP-的前体是由的前体是
99、由160160个氨基酸残基组成的胰个氨基酸残基组成的胰升血糖素原，在胰岛升血糖素原，在胰岛A A细胞内被酶解为含有细胞内被酶解为含有2929个氨基酸残基的胰升血糖素，而在肠粘膜的个氨基酸残基的胰升血糖素，而在肠粘膜的L-L-细胞内被酶解为含细胞内被酶解为含6969个残基的肠高血糖素个残基的肠高血糖素 3535个残基的个残基的GLP GLP 及及3737个残基的个残基的GLP (1-37)GLP (1-37) vGLP (1-37)GLP (1-37)无活性，需进一步水解切除无活性，需进一步水解切除6 6个个氨基酸，成为具有生物活性的氨基酸，成为具有生物活性的GLP (7-37);GLP (7-
100、37);其中一部份分子其中一部份分子C-C-端的一个氨基酸被分解，余端的一个氨基酸被分解，余端被酰胺化为具有生物活性的端被酰胺化为具有生物活性的GLP (7-36)GLP (7-36)酰酰胺，后者是胺，后者是GLP GLP 的主要的天然肽，占的主要的天然肽，占80%80% 124优质课件vProcessing125优质课件GLP GLP 的分泌的分泌 vGLP GLP 主要由回肠末端主要由回肠末端 结肠和直肠中的神经内结肠和直肠中的神经内分泌分泌L-L-细胞分泌细胞分泌 肠腔内营养物质包括葡萄糖及肠腔内营养物质包括葡萄糖及脂肪等，它们可直接刺激脂肪等，它们可直接刺激GLP GLP 的分泌，在进
101、的分泌，在进食葡萄糖食葡萄糖 脂肪脂肪 氨基酸及混合食物后迅速释放氨基酸及混合食物后迅速释放 v人人GLP (7-36)GLP (7-36)酰胺的空腹血浆浓度为酰胺的空腹血浆浓度为7 07 01 1 0pmol/L0pmol/L，GLP (7-37)GLP (7-37)为为6 06 01 0pmol1 0pmol 进食进食混合食物后几分钟即明显升高，可由混合食物后几分钟即明显升高，可由1 01 010 10 0pmol/L0pmol/L升高到升高到20 020 050 0pmol/L50 0pmol/L，15153030分钟分钟达峰值，达峰值，6060分钟后回到基础水平分钟后回到基础水平 这种
102、浓度足以这种浓度足以使使GLP-IGLP-I产生明显的生理作用产生明显的生理作用 126优质课件vGLP 1GLP 1被认为是增强胰岛素分泌作用最强的肠促胰被认为是增强胰岛素分泌作用最强的肠促胰岛素，其促胰岛素分泌的机制是结合胰岛岛素，其促胰岛素分泌的机制是结合胰岛细胞细胞G G蛋白耦联受体，使蛋白耦联受体，使细胞内细胞内cAMPcAMP浓度升高，增加细浓度升高，增加细胞内钙浓度，从而增强胰岛素的出胞作用胞内钙浓度，从而增强胰岛素的出胞作用 vGLP 1GLP 1在体内迅速被二肽基肽酶在体内迅速被二肽基肽酶(DPP )(DPP )降解而降解而失去生物活性，其半衰期不足失去生物活性，其半衰期不足2 2分钟分钟 主要过程是氨主要过程是氨基端倒数第二位丙氨酸位置被剪切，由基端倒数第二位丙氨酸位置被剪切，由GLP 1(7 -GLP 1(7 -36)36)酰胺形成酰胺形成GLP 1(9-36)GLP 1(9-36)酰胺酰胺 因为因为GLP 1(9-36)GLP 1(9-36)酰酰胺的代谢速率相对较慢，所以其是餐后血浆中胺的代谢速率相对较慢，所以其是餐后血浆中GLP GLP 1 1代谢物的主要形式，代谢物的主要形式，GLP 1(9-36)GLP 1(9-36)酰胺也可结合酰胺也可结合GLP 1GLP 1受体，但亲和力低于受体，但亲和力低于GLP 1GLP 1 127优质课件
