蛋白质的加工.ppt

第九章蛋白质的加工 易位及降解 1蛋白质的加工2蛋白质易位3蛋白质的降解4小结 1 1N端fMet或Met切除1 2二硫键形成1 3特定氨基酸化学修饰1 4新生肽链中非功能片段切除 1蛋白质的加工 Back 细菌蛋白质N端甲酰基能被甲酰化酶水解 不管原核生物或真核生物 N端Met常在肽链合成完前被切除 有些病毒mRNA可翻译成很长多肽链 经蛋白酶水解后得到几个功能蛋白质分子 1 1N端fMet或Met的切除 Genomicstructureofmaizedwarfmosaicvirus mRNA中没有胱氨酸密码子 而不少蛋白质含有二硫键 这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的 1 2二硫键形成 氨基酸侧链修饰作用包括磷酸化 如核糖体蛋白质 糖基化 如各种糖蛋白 甲基化 如组蛋白 肌肉蛋白质 乙基化 如组蛋白 羟基化 如胶原蛋白 和羧基化等 1 3特定氨基酸的化学修饰 小牛组蛋白H3前35个氨基体残基中的化学修饰 不少多肽类激素和酶的前体需要经过加工才能变为活性分子 如胰蛋白酶原经过加工切去部分肽段才能成为有活性的胰蛋白酶 1 4新生肽链中非功能片段切除 蜂毒毒蛋白的加工成熟蜂毒蛋白只有经蛋白酶水解切除N端的22个氨基酸以后才有生物活性 该胞外蛋白酶只能特异切割X Y2肽 其中X是Ala Asp和Glu Y是Ala或Pro 2蛋白质易位 2 1概述2 2共翻译易位2 3翻译后易位2 4细菌蛋白质易位2 5分子伴侣 Back 2 1概述 细胞中蛋白质合成 绝大多数在细胞质中合成 小一部分在细胞器 叶绿体和线粒体 中合成 定位于细胞器内的大部分在细胞质中合成 细胞器内合成的留在细胞器内 蛋白质插入或穿过生物膜的过程称为蛋白质易位 proteintranslocation 蛋白质易位的两种方式 共翻译易位co translationaltranslocation 是即将进入内质网的蛋白质的易位方式 蛋白质正合成的时候就可与易位装置结合 结果使核糖体定位于内质网表面 称膜结合核糖体 membrane boundribosome ProteinscanentertheER Golgipathwayonlybyassociatingwiththeendoplasmicreticulumwhiletheyarebeingsynthesized 蛋白质翻译完成后从核糖体上释放 然合扩散至合适靶膜并与易位装置结合 蛋白质合成时 其核糖体不与任何细胞器相连 称游离核糖体 freeribosome 翻译后易位post translationaltranslocation Proteinssynthesizedonfreeribosomesinthecytosolaredirectedaftertheirreleasetospecificdestinationsbyshortsignalmotifs 2 2共翻译易位 2 2 1信号肽假说2 2 2信号肽及其特性2 2 3信号肽与蛋白质转运的关系2 2 4蛋白质共翻译易位的基本过程 2 2 1信号肽假说 共翻译定位蛋白质定位信息存在于该蛋白质自身结构中 信号肽 并可通过与特殊受体相互作用 使蛋白质定位于靶位 ProteinsthatentertheER Golgipathwaymayflowthroughtotheplasmamembraneormaybedivertedtootherdestinationsbyspecificsignals Theendoplasmicreticulumconsistsofahighlyfoldedsheetofmembranesthatextendsfromthenucleus Thesmallobjectsattachedtotheoutersurfaceofthemembranesareribosomes 信号肽 signalpeptide 能启动蛋白质运转的任何一段多肽 绝大部分被运入内质网内腔蛋白质都带有一个信号肽 信号肽结构特点 1 常位于蛋白质N末端 可切割 2 长度 15 30个残基 3 序列内有一个全部或大部分疏水组成的疏水核心 4 靠近该序列N端常有几个正电荷氨基酸 5 其C 末端靠近切割处常带数个极性氨基酸 离切割点最近那个氨基酸常带很短侧链 Ala或Gly 2 2 2信号肽及其特性 ThesignalsequenceofbovinegrowthhormoneconsistsoftheN terminalaminoacidsandhasacentralhighlyhydrophobicregion precededorflankedbyregionscontainingpolaraminoacids AnN terminalsignalsequenceishydrophobic 2 2 3信号肽与蛋白质转运的关系 1 完整信号肽是保证蛋白质转运的必要条件 2 仅有信号肽不足以保证蛋白质转运发生 3 信号序列切除并不是转运所必需 4 并非所有运转蛋白质都有可降解的信号肽 蛋白质共翻译易位可分两个阶段 首先 带有新生肽链的核糖体与膜结合 然合 新生肽链进入膜通道并易位 2 2 4蛋白质共翻译易位的基本过程 核糖体与膜结合需要信号识别颗粒 signalrecognitionparticle SRP SRP有两种能力 结合新合成的分泌型蛋白的信号序列 可和位于膜上的SRP受体结合 Thesignalsequenceinitiatesmembranceentry 2 3翻译后易位 2 3 1前导肽及其特性2 3 2蛋白质穿越不同器膜的过程 2 3 1前导肽及其特性 翻译后跨膜易位的蛋白质 前体一般含前导肽 leaderpeptide 前导肽在跨膜运转中起重要作用 过膜后 前导肽水解 蛋白质变为有功能的蛋白质 1 带正电荷碱性氨基酸 Arg 较丰富 分散于不带电荷的氨基酸序列之间 2 缺少带负电荷的酸性氨基酸 3 羟基氨基酸 Ser 含量较高 4 有形成两亲 亲水和疏水 螺旋能力 前导肽的一般特性 TheleadersequenceofyeastcytochromecoxidasesubunitIVconsistsof25neutralandbasicaminoacids Thefirst12aminoacidsaresufficienttotransportanyattachedpolypeptideintothemitochondrialmatrix 任何蛋白过膜须解决一个问题 蛋白质表面常是亲水性的 而生物膜是疏水性的 因此必须在膜上构建特殊的通道才能使蛋白质穿过膜 Note 1 穿越内质网 endoplasmicreticulum 线粒体 mitochondria 及叶绿体 chloroplast 膜膜上含有镶嵌于膜的蛋白质样结构 它可以使蛋白质不与疏水性的类脂分子接触而穿过膜 2 3 2蛋白质穿越不同器膜的过程 ProteinsentertheER mitochondrion chloroplastbybindingtoatransloconthattransportsthemacrossthemembrane 2 穿越过氧化物酶体膜 peroxisome 膜上也有类似的装置 但底物蛋白质并不直接与其结合 需载体蛋白协助穿过膜 Proteinsaretransportedintoperoxisomesbyacarrierproteinthatbindstheminthecytosol passeswiththemthroughthemembranechannel andreleasesthemontheotherside 3 穿越细胞核膜向核内转运需更大更复杂的装置 即核孔 nuclearpore 由载体蛋白与底物结合并进行跨核孔转运 Proteinsenterthenucleusbypassagethroughverylargenuclearpores Proteinsarelocalizedbyspecificpathways 细菌蛋白通过共翻译或翻译后可被定位于细胞膜或细胞周质空间 或被分泌出去 2 4细菌蛋白质的易位 TheSecsystemhastheSecYEGtransloconembeddedinthemembrane theSecAassociatedproteinthatpushesproteinsthroughthechannel theSecBchaperonethattransfersnascentproteinstoSecA andthesignalpeptidasethatcleavestheN terminalsignalfromthetranslocatedprotein SecBtransfersanascentproteintoSecA whichinsertstheproteinintothechannel TranslocationrequireshydrolysisofATPandaprotonmotiveforce SecAundergoescyclesofassociationanddissociationwiththechannelandprovidesthemotiveforcetopushtheproteinthrough 2 5 1定义2 5 2生物学功能 2 5分子伴侣 chaperone 2 5 1定义 分子伴侣 结合在一些不完全装配或不恰当折叠蛋白上 帮助它们折叠或防止它们聚集的蛋白质 如 Hsp70和与之相关的一些蛋白组成了一类主要分子伴侣 作用于许多目标蛋白质 1 帮助新生蛋白质正确折叠 2 纠正错误折叠或介导其降解 2 5 2生物学功能 Hydrophobicregionsofproteinsareintrinsicallyinteractive andwillaggregatewithoneanotherwhenaproteinissynthesized ordenatured unlessprevented Proteinsemergefromtheribosomeorfrompassagethroughamembraneinanunfoldedstatethatattractschaperonestobindandprotectthemfrommisfolding Chaperonesbindtointeractiveregionsofproteinsastheyaresynthesizedtopreventrandomaggregation Regionsoftheproteinarereleasedtointeractinanorderlymannertogivetheproperconformation 3 1概述3 2降解涉及到的三种重要酶3 3有序降解机理 3蛋白质的降解 Back 3 1概述 生物体内蛋白的降解是一个有序的过程 不同蛋白质其半衰期差异较大 蛋白质半衰期与N端氨基酸残基有一定关系 P145 阿龙 切哈诺沃 1947 3 2降解涉及到的三种重要酶 泛素活化酶 E1 Ubiquitin activatingenzyme 泛素联合酶 E2 U