生物化學(xué)_蛋白質(zhì)生物合成

《生物化學(xué)_蛋白質(zhì)生物合成》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)_蛋白質(zhì)生物合成（105頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第十一章 蛋白質(zhì)生物合成 主要內(nèi)容第一節(jié) 中心法則與翻譯第二節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系第三節(jié) 蛋白質(zhì)合成過程第四節(jié) 多肽合成后加工第五節(jié) 蛋白質(zhì)運(yùn)輸定位第六節(jié) 蛋白合成抑制劑遺傳信息傳遞的 中心法則蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制DNARNA復(fù)制：親代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板，按照堿基配對(duì)原則將其所含的遺傳信息傳給RNA，形成一條與DNA鏈互補(bǔ)的RNA的過程。翻譯：亦叫轉(zhuǎn)譯，以mRNA為模板，將mRNA的密碼解讀成蛋白質(zhì)的AA順序的過程。逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，生成DNA的過程。第一節(jié) 中心法則與翻譯遺傳信息流動(dòng)

2、示意圖核糖體DNAmRNAtRNA蛋白質(zhì)的生物合成過程，就是將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息，再具體轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過程，就好象以一種語言翻譯成另一種語言時(shí)的情形相似，所以稱以mRNA為模板的蛋白質(zhì)合成過程為翻譯(translation)。 翻譯過程十分復(fù)雜，需要mRNA、tRNA、rRNA和多種蛋白因子參與。在此過程中mRNA為合成的模板，tRNA為運(yùn)輸氨基酸工具，rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體，是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，蛋白質(zhì)合成的方向?yàn)镹C端。 蛋白質(zhì)合成-翻譯蛋白質(zhì)的合成機(jī)制的復(fù)雜性 真核細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的合成需要： 70種以上的核糖體蛋白參與； 多于20種的酶來激活氨基酸； 12種

3、或更多的輔酶和其它專一性的蛋白因子來進(jìn)行肽鏈合 成的起始、延伸和終止； 100多種酶參與各類蛋白的最后修飾； 還需要多于40種的tRNA和核糖體RNA。有至少300種不同的生物大分子參與且協(xié)同地工作來合成多肽。 20種氨基酸(AA)作為原料 酶及眾多蛋白因子，如IF、EF、RF 供能物質(zhì)（ATP、GTP）、無機(jī)離子等參與蛋白質(zhì)生物合成主要物質(zhì) 三種RNAmRNA（messenger RNA, 信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白體RNA）tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移RNA）第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系二、t RNA和氨基酸的活化一、mRNA和遺

4、傳密碼四、 輔助因子五、供能物質(zhì)和無機(jī)離子三、rRNA和核糖體mRNA (messenger RNA)是蛋白質(zhì)生物合成過程中直接指令氨基酸摻入的模板，是遺傳信息的載體。原核生物和真核生物mRNA的比較從mRNA 5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框(open reading frame, ORF)。 mRNA的結(jié)構(gòu)遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron) 。真核mRNA只編碼

5、一種蛋白質(zhì)，為單順反子(single cistron) 。 多順反子與單順反子原核細(xì)胞mRNAmRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)53順反子順反子順反子插入順序插入順序先導(dǎo)區(qū)末端順序AGGAGGUSD區(qū)特 點(diǎn) 半衰期短 許多原核生物mRNA以多順反子形式存在 AUG作為起始密碼；AUG上游712個(gè)核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)， 16S rRNA3- 端反向互補(bǔ)而使mRNA與核糖體結(jié)合。真核細(xì)胞mRNAmRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5 “帽子”PolyA 3 順反子m7G-5ppp-N-3 p帽子結(jié)構(gòu)功能 使mRNA免遭核酸酶的破壞 使mRNA能與核糖體小亞基結(jié)合并開始合成蛋白質(zhì) 被蛋白質(zhì)合成的起始因子所識(shí)別，從而促進(jìn)

6、蛋白質(zhì)的合成。 是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式 它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性AAAAAAA-OH遺遺 傳傳 密密 碼碼 遺傳密碼: DNA（或mRNA）中的核苷酸序列與蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為遺傳密碼。 密碼子(codon)：mRNA上每3個(gè)相鄰的核苷酸編碼蛋白質(zhì)多肽鏈中的一個(gè)氨基酸，這三個(gè)核苷酸就稱為一個(gè)密碼子或三聯(lián)體密碼。遺傳密碼的性質(zhì) mRNA上的遺傳密碼作為指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成的模板，mRNA中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成三聯(lián)體，代表一個(gè)氨基酸的信息，此三聯(lián)體就稱為密碼(codon)。共有64種不同的密碼。其中：起始密碼(initiation codon): A

7、UG終止密碼(termination codon): UAA，UAG，UGA 標(biāo)準(zhǔn)的通用遺傳密碼表標(biāo)準(zhǔn)的通用遺傳密碼表遺傳密碼特性 a a 連續(xù)性； b b 簡(jiǎn)并性； c c 通用性； d d 方向性； e e 擺動(dòng)性。a. 遺傳密碼的連續(xù)性(commaless)指編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉?；驌p傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshift mutation)。 b. 簡(jiǎn)并性(degeneracy)由一種以上密碼子編碼同一個(gè) 氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并性（ dogeneracy），對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼

8、子Synonymous codon)。密碼的簡(jiǎn)并性可以減少有害突變,在保持遺傳穩(wěn)定性上具有重要意義。c. 通用性(universal) 蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。 已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體等。 密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。 d. 方向性(direction)： 指閱讀mRNA模板上的三聯(lián)體密碼時(shí)，只能沿53方向進(jìn)行。e. 擺動(dòng)性(wobble) 密碼的專一性主要是由第一第二個(gè)堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)時(shí)，密碼子的第一、二位堿基是嚴(yán)格的，第三位堿基可以有一定的變動(dòng)。Crick稱這一為變偶性（wobbl

9、e）.U密碼子與反密碼子的配對(duì)關(guān)系反密碼子tRNA53A U C5mRNA3密碼子1 2 3密碼子與反密碼子的擺動(dòng)配對(duì)密碼子與反密碼子的擺動(dòng)配對(duì)tRNA反密碼子反密碼子第第1位堿基位堿基IUGACmRNA密碼子密碼子第第3位堿基位堿基U, C, AA, G U, CUG氨基酸臂反密碼環(huán)二、 tRNA與氨基酸的活化 tRNA在蛋白質(zhì)合成中處于關(guān)鍵地位，它不但為每個(gè)三聯(lián)體密碼子譯成氨基酸提供接合體，還為準(zhǔn)確無誤地將活化的氨基酸運(yùn)送到核糖體中mRNA模板上。1、tRNA的結(jié)構(gòu)特征2、tRNA的功能 （1）tRNA的接頭(adaptor)作用 3-端上的氨基酸接受位點(diǎn) 識(shí)別氨酰- tRNA合成酶的位點(diǎn)

10、(DHU環(huán)） 核糖體識(shí)別位點(diǎn)（TC環(huán)) 反密碼子位點(diǎn) （2）tRNA的突變與校正基因 (回復(fù)突變，reverse mutation)tRNA （transfer ribonucleic asid）tRNAtRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖 氨基酸的活化與攜帶反應(yīng)由氨基酰tRNA合成酶催化。 特定的tRNA與相應(yīng)的氨基酸結(jié)合，生成氨基酰tRNA，從而由tRNA攜帶活化的氨基酸參與蛋白質(zhì)的生物合成。（1）氨基酰-tRNA合成酶氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶 氨基酸的活化 tRNAtRNA與酶結(jié)合的模型與酶結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成

11、酶ATP 氨基酰tRNA合成酶催化的反應(yīng)氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E PPi第一步：活化反應(yīng)第二步：連接反應(yīng)氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E 氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性（只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸）。 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proof-reading activity)，能水解錯(cuò)誤活化的氨基酸。 氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 氨基酰-tRNA合成酶的特性 能夠識(shí)別mRNA中5端起始密碼AUG的tRNA是一種特殊的tRNA，稱為起始tR

12、NA。 在原核生物中，起始tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即fMet-tRNAifmet；而在真核生物中，起始tRNA是一種攜帶蛋氨酸的tRNA，即Met-tRNAimet。 在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起動(dòng)部位的蛋氨酸密碼AUG。 （2）起始tRNA 核蛋白體是多肽鏈合成的場(chǎng)所，是由多種rRNA與蛋白質(zhì)組裝形成的復(fù)合體。三 rRNA和核蛋白體核蛋白體核蛋白體的組成結(jié)的組成結(jié)構(gòu)構(gòu)a與模板mRNA和起始tRNA結(jié)合位點(diǎn)：主要與小亞基有關(guān)。b三個(gè)不同的tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位：又稱受位或氨?；唬膳c新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。P位：

13、又稱給位或肽酰基位，可與延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。E位：又稱排出位，空載tRNA脫離核蛋白體前的結(jié)合位點(diǎn)；主要由大亞基成分構(gòu)成。核蛋白體大、小亞基的功能原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式A位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位(exit site)c. 轉(zhuǎn)肽酶活性：將給位上的肽?；D(zhuǎn)移給受位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵；由大亞基成分構(gòu)成。d. GTPase活性：水解GTP，獲得能量；分別由大、小亞基成分構(gòu)成。e. 起動(dòng)因子、延長(zhǎng)因子及釋放因子的結(jié)合位點(diǎn)：分別由大、小亞基成分構(gòu)成。 在蛋白質(zhì)生物合成過程中，常常由

14、若干核蛋白體結(jié)合在同一在蛋白質(zhì)生物合成過程中，常常由若干核蛋白體結(jié)合在同一mRNA分子上，分子上，同時(shí)進(jìn)行翻譯，但每?jī)蓚€(gè)相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)同時(shí)進(jìn)行翻譯，但每?jī)蓚€(gè)相鄰核蛋白之間存在一定的間隔，形成念球狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 由若干核蛋白體結(jié)合在一條由若干核蛋白體結(jié)合在一條mRNA上同時(shí)進(jìn)行多肽鏈的翻譯所形成的念球上同時(shí)進(jìn)行多肽鏈的翻譯所形成的念球狀結(jié)構(gòu)稱為狀結(jié)構(gòu)稱為多聚核蛋白體（多聚核蛋白體（polysome）。 多聚核蛋白體多聚核蛋白體示意圖多聚核蛋白體示意圖電鏡下的多聚核蛋白體四、輔助因子四、輔助因子真核和原核細(xì)胞參與翻譯的蛋白質(zhì)因子IF1IF2 eIF2 參與起始復(fù)合物的形成

15、IF3 eIF3、eIF4C起始CBP I 與mRNA帽子結(jié)合 eIF4A B F 參與尋找第一個(gè)AUGeIF5 協(xié)助eIF2 、 eIF3、eIF4C的釋放eIF6 協(xié)助60S亞基從無活性的核糖體上解離EF-Tu eEF1 協(xié)助氨酰-tRNA進(jìn)入核糖體延長(zhǎng)EF-Ts eEF1 幫助EF-Tu 、 eEF1周轉(zhuǎn) EF-G eEF2 移位因子RF-1終止 eRF 釋放完整的肽鏈RF-2階段原核 真核 功 能 與多肽鏈合成起始有關(guān)的蛋白因子稱為起始因子（initiation factor，IF）。 原核生物中存在3種起始因子，分別稱為IF1-3. 在真核生物中存在9種起始因子（eIF）。 IF的作

16、用主要是促進(jìn)核蛋白體小亞基與起始tRNA及模板mRNA結(jié)合。 起始因子（IF）原核和真核生物中各種起始因子的生物原核和真核生物中各種起始因子的生物功功 與多肽鏈合成的延伸過程有關(guān)的蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子（elongation factor，EF）。 原核生物中存在3種延長(zhǎng)因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2種（EF1，EF2）。 EF的作用主要促使氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白的受體，并可促進(jìn)移位過程。 延長(zhǎng)因子（EF）多肽鏈合成的延長(zhǎng)因子多肽鏈合成的延長(zhǎng)因子 與多肽鏈合成終止并從核蛋白體上釋放有關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子（release factor，RF）。 RF在原核生物中有3種，

17、在真核生物中只有1種。 釋放因子（RF）原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：eRF RF的生物學(xué)功能識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；而RF-2可識(shí)別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。 多肽鏈合成時(shí)，需ATP、GTP作為供能物質(zhì)，并需Mg2+、K+參與。 氨基酸活化時(shí)需消耗2分子高能磷酸鍵，肽鍵形成時(shí)又消耗2分子高能磷酸鍵，故縮合一分子氨基酸殘基需消耗4分子高能磷酸鍵。 五、 供能物質(zhì)和無機(jī)離子第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)生物合成過程包括三個(gè)階段： 氨基

18、酸的活化與搬運(yùn)；氨基酸的活化與搬運(yùn)； 活化氨基酸在核蛋白體上的縮合活化氨基酸在核蛋白體上的縮合 （起始 延長(zhǎng) 終止） 多肽鏈合成后的加工修飾。多肽鏈合成后的加工修飾。a. 核蛋白體大小亞基分離；b. mRNA在小亞基定位結(jié)合；c. 起始氨基酰-tRNA的結(jié)合； d. 核蛋白體大亞基結(jié)合。1.多肽鏈合成的起始（1）原核生物翻譯起始復(fù)合物形成IF-3IF-1 a. 核蛋白體大、小亞基分離：IF-1和IF-3與小亞基結(jié)合，促進(jìn)核蛋白體大、小亞基拆離，為新一輪合成作準(zhǔn)備。A U G53IF-3IF-1 b. mRNA在小亞基的精確定位結(jié)合S-D序列 原核mRNA的起始部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸順序

19、組成，稱為S-D序列（核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)，RBS）。 而原核16S rRNA存在一段富含嘧啶的序列，二者之間可通過堿基配對(duì)，使mRNA與核蛋白體小亞基結(jié)合。 在mRNA上緊接S-D序列之后的序列，可被核蛋白體小亞基蛋白rpS-1辨認(rèn)結(jié)合。 通過上述兩種機(jī)制，使mRNA能與核蛋白體小亞基精確定位結(jié)合。IF-2GTPc. 起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到小亞基IF-3IF-1A U G53 起始 fMet-tRNAimet以及IF2-GTP一起，識(shí)別結(jié)合小亞基P位，并對(duì)應(yīng)模板mRNA的起始密碼AUG。IF-3IF-1IF-2-GTP-GDPPi d. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起

20、始復(fù)合體形成：A U G53 IF2結(jié)合的GTP被水解，三種IF脫離，50S大亞基與30S小亞基、模板mRNA以及起始fMet-tRNAifMet構(gòu)成起始復(fù)合體。（2）真核生物翻譯起始復(fù)合體形成l 真核生物翻譯起始復(fù)合體的形成過程與原核生物類似，但參與的蛋白因子更多。核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。1.多肽鏈合成的起始mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始復(fù)合體形成過程 多肽鏈合

21、成的延長(zhǎng)階段由一循環(huán)反應(yīng)過程來完成，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸殘基。 在翻譯起始復(fù)合體形成的基礎(chǔ)上，活化氨基酸在核蛋白體上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過程，稱為核蛋白體循環(huán)（ribosomal cycle）。 核蛋白體循環(huán)包括多肽鏈合成的進(jìn)位、成肽和轉(zhuǎn)位三步反應(yīng)。 2. 肽鏈的延長(zhǎng)（1）進(jìn)位（entrance） 進(jìn)位又稱注冊(cè)(registration)，即與mRNA下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA進(jìn)入核蛋白體的A位。此步驟需GTP，Mg2+，和EF-T參與。（2）成肽（peptide bond formation） 是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程

22、。即在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，將P位上的tRNA所攜帶的甲酰蛋氨酰基或肽?；D(zhuǎn)移到受位上的氨基酰tRNA上，與其-氨基縮合形成肽鍵。此步驟需Mg2+，K+。成肽反應(yīng)過程成肽反應(yīng)過程肽鍵的形成 （3）轉(zhuǎn)位（translocation）延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶( translocase )活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3側(cè)移動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)密碼的距離，同時(shí)使肽?；鵷RNA從A位移到P位。此步驟需GTP和Mg2+參與。此時(shí)，核蛋白體的A位留空，與下一個(gè)密碼相對(duì)應(yīng)的氨基酰tRNA即可再進(jìn)入，重復(fù)以上循環(huán)過程，使多肽鏈不斷延長(zhǎng)。已失去蛋氨?；螂孽；膖RNA從核蛋白體E位上脫落。轉(zhuǎn)位反應(yīng)

23、過程進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽核蛋白體循環(huán)的反應(yīng)總過程 核蛋白體沿mRNA鏈滑動(dòng)，不斷使多肽鏈延長(zhǎng)，直到終止信號(hào)進(jìn)入A位。識(shí)別：RF識(shí)別終止密碼，進(jìn)入核蛋白體的A位。 水解：RF使轉(zhuǎn)肽酶變?yōu)轷ッ富钚裕嚯逆溑ctRNA之間的酯鍵被水解，多肽鏈釋放。脫離（釋放）：模板mRNA、RF以及空載tRNA與核蛋白體脫離。 3. 肽鏈合成的終止多肽鏈合成的終止過程 多肽鏈合成終止演示多肽鏈合成終止演示U A G53RFCOO- 多肽鏈合成的能量消耗蛋白質(zhì)的生物合成是個(gè)高耗能過程。 僅翻譯過程，其能量消耗情況如下：NTP高能磷酸鍵高能磷酸鍵氨基酸的活化氨基酸的活化ATP2/aa2/aa肽鏈合成的起始肽鏈合成的起始GTP1

24、1肽鏈的延長(zhǎng)肽鏈的延長(zhǎng)GTP2/2/輪輪aaaa添加添加肽鏈合成的終止肽鏈合成的終止 不計(jì)不計(jì)例：以游離的氨基酸為原料，起始合成一個(gè)100肽，至少需要消耗多少ATP？ （注：ATPAMP折算成2個(gè)ATP，GTP折算成ATP）解法一：分階段累計(jì) 2100 1 299 399解法二：以aa為單位累計(jì) 每個(gè)游離的氨基酸參入到正在合成的多肽鏈中，至少需要消耗 4 個(gè)高能磷酸鍵（活化 2個(gè)；氨酰tRNA進(jìn)入A位 1個(gè)；核糖體移位 1個(gè)）。 但起始的氨基酸要少消耗1個(gè)GTP（可理解成它直接進(jìn)入P位，不要移位） 4n1 41001第四節(jié)第四節(jié) 多肽鏈合成后加工和修飾多肽鏈合成后加工和修飾 從核蛋白體釋放出的

25、新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復(fù)雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。主要包括：多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)肽鏈；一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾；高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾。新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新生肽鏈N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。可隨著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)生正確的二級(jí)結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整的空間構(gòu)象。 一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶、蛋白輔助。 多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)幾種有促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子1.分子伴侶分子伴侶 (molecular

26、chaperon) 2.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 (protein disulfide isomerase, PDI)3.肽肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI)1、 分子伴侶 分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。包括： 熱激（休克）蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HSP40和GreE族 伴侶素(chaperonins) GroEL和GroES家族2、蛋白二硫鍵異構(gòu)酶多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)定分泌蛋白、

27、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯(cuò)配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。3、 肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進(jìn)上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時(shí)，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。 N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸殘基，必須在多肽鏈折迭成一定的空間結(jié)構(gòu)之前被切除。一級(jí)結(jié)構(gòu)的加工修飾 去甲?；杭柞；讣柞５鞍彼?肽甲酸 + 蛋氨酸

28、-肽 去蛋氨?；旱鞍彼岚被拿傅鞍滨?肽蛋氨酸 + 肽 （1）N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除 由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除，如胰島素原和胰蛋白酶原的水解修飾。（2）氨基酸的共價(jià)修飾由專一性的酶催化進(jìn)行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；取＃?）多肽鏈的水解修飾胰島素原的加工胰島素原的加工A鏈區(qū)B鏈區(qū)間插序列（C肽區(qū)）HSSHSHSHHSHS信號(hào)肽NC核糖體上合成出無規(guī)則卷曲的前胰島素原切除C肽后，形成成熟的胰島素分子切除信號(hào)肽后折疊成穩(wěn)定構(gòu)象的胰島素原SSSSNNCCA鏈B鏈胰島素CNSSSS胰島素原SS空間結(jié)構(gòu)的修飾（1）亞基的聚合具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上的多肽鏈通過非共

29、價(jià)鍵聚合形成寡聚體，如血紅蛋白和乳酸脫氫酶。（2）輔基的連接結(jié)合蛋白合成后需要結(jié)合相應(yīng)的輔基才能成為具有天然活性的蛋白質(zhì)。（3）疏水脂鏈的共價(jià)連接 某些蛋白質(zhì)需要在肽鏈的特定位點(diǎn)區(qū)價(jià)連接一個(gè)疏水性的脂鏈，并借此嵌入膜脂雙層。 蛋 白 質(zhì) 合 成 后 ， 定 向 地 被 輸 送 到 其 執(zhí) 行 功 能 的 場(chǎng) 所 稱 為 靶 向 輸 送 ( p r o t e i n targeting)。 大多數(shù)情況下，被輸送的蛋白質(zhì)分子需穿過膜性結(jié)構(gòu)，才能到達(dá)特定的地點(diǎn)。 所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號(hào)，主要為N末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱為信號(hào)序列(signa

30、l sequence)。第五節(jié) 蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送l 真核細(xì)胞分泌型蛋白前體合成后的靶向輸送過程首先要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。l 各種新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列，引導(dǎo)分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，稱為信號(hào)肽(signal peptide) 。 a. 信號(hào)肽SRP循環(huán)SRP循環(huán)35mRNA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔信號(hào)肽酶信號(hào)肽SRP循環(huán)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜常見的信號(hào)肽由常見的信號(hào)肽由1040個(gè)氨基酸殘基組成，可分為三段。個(gè)氨基酸殘基組成，可分為三段。N端為帶正電荷的氨基酸殘基，中間為疏水的核心區(qū)，而端為帶正電荷的氨基酸殘基，中間為疏水的核心區(qū)，而C端由端由小分子氨基酸殘基組成。接著是信號(hào)肽酶的裂解位點(diǎn)。小分子氨基酸殘基組成。接著是

31、信號(hào)肽酶的裂解位點(diǎn)。在蛋白質(zhì)被分泌后，信號(hào)肽序列可被信號(hào)肽酶識(shí)別并裂解。在蛋白質(zhì)被分泌后，信號(hào)肽序列可被信號(hào)肽酶識(shí)別并裂解。常見分泌型蛋白質(zhì)的信號(hào)肽序列b. 分泌型蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的過程 分泌型蛋白的定向輸送，就是靠信號(hào)肽與胞漿中的分泌型蛋白的定向輸送，就是靠信號(hào)肽與胞漿中的信號(hào)信號(hào)肽識(shí)別顆粒（肽識(shí)別顆粒（SRP）識(shí)別并特異結(jié)合，然后再通過識(shí)別并特異結(jié)合，然后再通過SRP與膜上的與膜上的對(duì)接蛋白（對(duì)接蛋白（DP）或或SRP受體受體識(shí)別并結(jié)合后，將識(shí)別并結(jié)合后，將所攜帶的蛋白質(zhì)送出細(xì)胞。所攜帶的蛋白質(zhì)送出細(xì)胞。 C 線粒體蛋白的靶向輸送 帶有導(dǎo)肽的線粒體蛋白質(zhì)前體跨膜運(yùn)送過程示意圖d 細(xì)胞核蛋白的

32、靶向輸送 e 分泌蛋白質(zhì)的合成和胞吐作用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體泡泡泡融入質(zhì)膜核糖體芽泡 第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑抗生素類抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理 其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì) 如白喉毒素(diphtheria toxin)，可使真核生物延長(zhǎng)因子EF-2發(fā)生ADP糖基化失活，阻斷肽鏈合成的延長(zhǎng)過程. 干擾素 (interferon) 干擾素能誘導(dǎo)特異的蛋白激酶，使真核生物起始因子eIF2磷酸化失活，抑制病毒蛋白質(zhì)合成. 毒素 (toxin)干擾素的作用機(jī)理干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNAa. 干擾素誘導(dǎo)eIF2磷酸化而失活A(yù)TPeIF2A

33、DPeIF2-P（失活）Pi磷酸酶b. 干擾素誘導(dǎo)病毒干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解降解降解mRNAdsRNA干擾素AAPAPPPP252552- 5AAPPPATP2 -5 A合成酶RNaseLRNaseL活化 氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性（只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸）。 氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proof-reading activity)，能水解錯(cuò)誤活化的氨基酸。 氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 氨基酰-tRNA合成酶的特性 能夠識(shí)別mRNA中5端起始密碼AUG的tRNA是一

34、種特殊的tRNA，稱為起始tRNA。 在原核生物中，起始tRNA是一種攜帶甲酰蛋氨酸的tRNA，即fMet-tRNAifmet；而在真核生物中，起始tRNA是一種攜帶蛋氨酸的tRNA，即Met-tRNAimet。 在原核生物和真核生物中，均存在另一種攜帶蛋氨酸的tRNA，識(shí)別非起動(dòng)部位的蛋氨酸密碼AUG。 （2）起始tRNAa與模板mRNA和起始tRNA結(jié)合位點(diǎn)：主要與小亞基有關(guān)。b三個(gè)不同的tRNA結(jié)合位點(diǎn)：A位：又稱受位或氨?；唬膳c新進(jìn)入的氨基酰tRNA結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。P位：又稱給位或肽?；?，可與延伸中的肽?；鵷RNA結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。E位：又稱排出位，空載tRNA脫離核蛋白體前的結(jié)合位點(diǎn)；主要由大亞基成分構(gòu)成。核蛋白體大、小亞基的功能 RF的生物學(xué)功能識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；而RF-2可識(shí)別UAA、UGA。誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。 進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽核蛋白體循環(huán)的反應(yīng)總過程多肽鏈合成的終止過程 多肽鏈合成的終止過程 由專一性的蛋白酶催化，將部分肽段切除，如胰島素原和胰蛋白酶原的水解修飾。（2）氨基酸的共價(jià)修飾由專一性的酶催化進(jìn)行修飾，包括糖基化、羥基化、磷酸化、甲?；?。（3）多肽鏈的水解修飾