生物化学：第14章 蛋白质的生物合成

1、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 （翻译（翻译） Protein Biosynthesis，Translation 第第 十十 四四 章章 其本质是将其本质是将mRNA分子中分子中A、G、C、U 四种核苷酸序列编码的遗传信息（即四种核苷酸序列编码的遗传信息（即核苷核苷 酸的排列顺序酸的排列顺序）转换成蛋白质一级结构中）转换成蛋白质一级结构中 20种种氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序。 蛋白质的生物合成，即蛋白质的生物合成，即翻译翻译，是指，是指DNA 结构基因中贮存的遗传信息，通过转录生结构基因中贮存的遗传信息，通过转录生 成成mRNA，再指导多肽链合成的过程，再指导多肽链合成的过程 。 蛋白

2、质生物合成体系蛋白质生物合成体系 Protein Biosynthesis System 第第 一一 节节 参与蛋白质生物合成的物质包括参与蛋白质生物合成的物质包括 三种三种RNA mRNA（messenger RNA, 信使信使RNA） rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体核蛋白体RNA） tRNA（transfer RNA, 转移转移RNA） 合成原料合成原料 20种氨基酸种氨基酸 (AA) 参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子 起始因子起始因子、延长因子延长因子、释放因子释放因子、转、转 肽酶、氨基酰肽酶、氨基酰-tRNA合成酶合成酶 能源能源

3、 ATP主要参与氨基酸的活化主要参与氨基酸的活化 GTP提供翻译起始、延长、终止阶段提供翻译起始、延长、终止阶段 所需能量所需能量 一、一、mRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板 mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为 顺反子顺反子(cistron)。 原核细胞中数个结构基因常串联为一个原核细胞中数个结构基因常串联为一个 转录单位，转录生成的转录单位，转录生成的mRNA可编码几可编码几 种功能相关的蛋白质，为种功能相关的蛋白质，为多顺反子多顺反子 (polycistron) 。 真核细胞真核细胞mRNA只编码一种

4、蛋白质，为只编码一种蛋白质，为 单顺反子单顺反子(single cistron) 。 原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子 PPP 5 3 蛋白质蛋白质 真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子 非编码序列非编码序列核糖体结合位点核糖体结合位点 起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列 PPP mG - 5 3 蛋白质蛋白质 mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码 mRNA分子上分子上从从5 至至3 方向，由方向，由AUG 开始，每开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上个核苷酸为一组，决定肽链上 某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终 止信号，称为止信号，

5、称为三联体密码三联体密码(triplet code)。 起始密码起始密码 (initiation codon): AUG 终止密码终止密码(termination codon): UAA，UAG，UGA 遗遗 传传 密密 码码 表表 从从mRNA 5 端端起始密码子起始密码子AUG到到3 端端终止密码子之间的核苷酸序列，每个终止密码子之间的核苷酸序列，每个 三联体密码连续排列编码一个蛋白质多三联体密码连续排列编码一个蛋白质多 肽链，称为肽链，称为开放阅读框架开放阅读框架(open reading frame, ORF)。 遗传密码的特点遗传密码的特点 1. 方向性方向性 翻译时遗传密码的阅读方

6、向是翻译时遗传密码的阅读方向是5 3 ， 即读码从即读码从mRNA的起始密码子的起始密码子AUG开始，开始， 按按5 3 的方向逐一阅读，直至终止密码子的方向逐一阅读，直至终止密码子 NC 肽链延伸方向肽链延伸方向 5 3 读码方向读码方向 2. 连续性连续性 编码蛋白质氨基酸序列的各个编码蛋白质氨基酸序列的各个 三联体密码连续阅读，密码间既三联体密码连续阅读，密码间既 无间断也无交叉无间断也无交叉。 基因转录后存在一种对基因转录后存在一种对mRNA外显子外显子 加工过程，通过特定碱基的插入、缺失加工过程，通过特定碱基的插入、缺失 或置换，导致或置换，导致mRNA的移码、错义突变的移码、错义突

7、变 或提前终止，使得同一或提前终止，使得同一mRNA前体翻译前体翻译 出序列、功能不同的蛋白质。这种基因出序列、功能不同的蛋白质。这种基因 表达的调节方式称为表达的调节方式称为mRNA编辑编辑 (mRNA editing)。 基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基阅读框架内的碱基 发生插入或缺失，可能导致发生插入或缺失，可能导致框移突变框移突变 (frameshift mutation)。 缬缬 脯脯 苏苏 天冬天冬 缬缬 丙丙 酪酪 甘甘 缬缬 丙丙 丝丝 精精 缬缬 脯脯 苏苏 天冬天冬 缬缬 丙丙 酪酪 甘甘 缬缬 丙丙 丝丝 精精 3. 简并性简并性 遗传密码中，除遗传密码中

8、，除Met、Trp外，其余外，其余 氨基酸均由氨基酸均由2个以上个以上密码子为其编码。密码子为其编码。同同 义密码子义密码子 但每一个密码子仅对应一个氨基酸但每一个密码子仅对应一个氨基酸。 不同物种对密码子有不同物种对密码子有“偏爱性偏爱性” 。 4. 通用性通用性 v 蛋白质生物合成的整套密码，从原核蛋白质生物合成的整套密码，从原核 生物到人类都通用。生物到人类都通用。 v 已发现少数例外，如动物细胞的线粒已发现少数例外，如动物细胞的线粒 体体( (起始密码子可以是起始密码子可以是AUG，也可以，也可以 是是AUA和和AUU) )、植物细胞的叶绿体。、植物细胞的叶绿体。 v 密码的通用性进一

9、步证明各种生物进密码的通用性进一步证明各种生物进 化自同一祖先。化自同一祖先。 5. 摆动性摆动性 转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA的的反密码子反密码子需要需要 通过碱基互补与通过碱基互补与mRNA上的上的遗传密码遗传密码反反 向配对向配对结合，但反密码子与密码子间的结合，但反密码子与密码子间的 配对不严格遵守常见的碱基配对规律，配对不严格遵守常见的碱基配对规律， 称为摆动配对。称为摆动配对。 UU 摆摆 动动 配配 对对 密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象 tRNA反密码子反密码子 第第1位碱基位碱基 IUGAC mRNA密码子密码子 第第3位碱基位碱基 U, C,

10、 AA, GU, CUG 二、二、核糖体是蛋白质生物合成的场所核糖体是蛋白质生物合成的场所 12/56 组成、结构与功能特点：组成、结构与功能特点： 结构复杂而精密结构复杂而精密 由数种由数种rRNA（占（占60%左右）及多种左右）及多种蛋蛋 白质白质组成。组成。 rRNA起着起着主导主导的作用，的作用，蛋白质蛋白质协助维协助维 持持rRNA的功能区域。的功能区域。 12/56 核核 糖糖 体体 的的 组组 成成 原核生物核糖体的功能部位原核生物核糖体的功能部位 A位：氨基酰位位：氨基酰位 (aminoacyl site) P位：肽酰位位：肽酰位 (peptidyl site) E位：排出位位

11、：排出位 (exit site) 三、三、tRNA是蛋白质合成的搬运工具是蛋白质合成的搬运工具 tRNA的三级结构的三级结构 15/56 如：如：密码子密码子GGU-携带反密码子携带反密码子ACC的的tRNA- Gly tRNA的功能的功能 活化氨基酸活化氨基酸 搬运氨基酸搬运氨基酸 在在密码子密码子与对应与对应氨基酸氨基酸之间起适配器之间起适配器 (adaptor) 的作用的作用。 密码子密码子tRNA反密码子反密码子氨基酸是对号入座氨基酸是对号入座。 氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNA ATP AMPPPi 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶 (aminoacyl-tRNA

12、 synthetase) （一）氨基酸的活化与氨基酰（一）氨基酸的活化与氨基酰-tRNA合成酶合成酶 第一步反应：第一步反应：酶找相应的氨基酸酶找相应的氨基酸 氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi 第二步反应：第二步反应：酶找相应的酶找相应的tRNA 氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶有有20种，分别特种，分别特 异性识别相应的异性识别相应的20种种氨基酸氨基酸和相应的和相应的 tRNA。 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶的活性是绝对专的活性是绝对专 一性的，酶同时对氨基酸和一性的，酶同时对氨基

13、酸和tRNA高高 度特异地识别。度特异地识别。 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性 (proofreading activity) 。 氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 真核生物真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物原核生物： fMet-tRNAifMet （二）起始氨基酰（二）起始氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法 CH3 S CH2 CH2 CH H2NCOOtRNAfMet 转甲酰基酶转甲酰基酶 N10-CHO-FH4 CH3 S CH2 CH2 CHH-C-HN COO

14、tRNAfMet O 20/56 大肠杆菌大肠杆菌起始密码子编码的起始密码子编码的met须甲酰化须甲酰化 真核真核细胞细胞起始密码子编码的起始密码子编码的met不须不须甲酰化甲酰化 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis 第第 二二 节节 整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为 翻译过程从阅读框架的翻译过程从阅读框架的5 -AUG开始，开始， 按按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽模板三联体密码的顺序延长肽 链，多肽链的合成是从链，多肽链的合成是从N端向端向C端端，直至，直至 终止密码终止密码出现。出现。 翻译的起始翻译的起始

15、(initiation) 翻译的延长翻译的延长(elongation) 翻译的终止翻译的终止(termination ) 一、翻译的起始一、翻译的起始 指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分别分别 与核糖体结合而形成与核糖体结合而形成翻译起始复合物翻译起始复合物 (translational initiation complex)。 参与这一过程的多种蛋白质因子，参与这一过程的多种蛋白质因子， 称为起始因子称为起始因子(initiation factor,IF)。 核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离 mRNA在在小亚基上定位结合小亚基上定位结合 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合

16、的结合 70S起始复合物形成起始复合物形成 （一）原核生物的翻译起始过程（一）原核生物的翻译起始过程 IF-3 IF-1 1. 核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离 A U G 53 IF-3 IF-1 2. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合 原核生物原核生物mRNA在核糖体小亚基上的准确在核糖体小亚基上的准确 定位和结合涉及两种机制：定位和结合涉及两种机制： 起始起始AUG上游约上游约813核苷酸部位，存核苷酸部位，存 在一段由在一段由49个核苷酸组成的一致序列，个核苷酸组成的一致序列， 富含嘌呤碱基，如富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为，称为Shine- Dalgarno序

17、列序列(S-D序列序列)，又称，又称核糖体结合核糖体结合 位点位点(ribosomal binding site, RBS) S-D序列序列 小亚基中的小亚基中的16S-rRNA 3 端有一富含嘧啶端有一富含嘧啶 碱基的短序列，如碱基的短序列，如-CCUCCU-，通过与，通过与S-D 序列碱基互补而使序列碱基互补而使mRNA与小亚基结合与小亚基结合 mRNA上紧接上紧接SD序列之后的一小段核苷序列之后的一小段核苷 酸序列，又可被核糖体小亚基蛋白酸序列，又可被核糖体小亚基蛋白-1 (rpS-1) 辨认结合辨认结合 IF-3 IF-1 IF-2 GTP 3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMe

18、t-tRNAimet )结合到结合到 小亚基小亚基 A U G53 IF-3 IF-1 IF-2 GTP GDPPi 4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成 A U G53 原核生物各种起始因子原核生物各种起始因子(IF)的生物功能的生物功能 IF-3 结合结合30S小亚基，促进大小亚基分离；小亚基，促进大小亚基分离； 提高提高P位对结合起始位对结合起始tRNA敏感性敏感性 IF-2 促进起始促进起始tRNA与与30S小亚基结合小亚基结合 IF-1 占据占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNA；阻止大；阻止大 小亚基的结合小亚基的结合 生物功能生物功能起始

19、因子起始因子 （二）真核生物的翻译起始过程（二）真核生物的翻译起始过程 核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合结合； mRNA与核糖体小亚基结合与核糖体小亚基结合 小亚基沿小亚基沿mRNA扫描查找起始点扫描查找起始点 80S起始复合物形成起始复合物形成 mRNA eIF-6 elF-3 GDP+Pi elF-5 ATP ADP+Pi elF4E, elF4G, elF4A, elF4B, PAB Met Met-tRNAiMet-elF-2 -GTP 真核生物翻译起始真核生物翻译起始 复合物形成过程复合物形成过程 二、肽链延长二、肽链延长 指根据指根据mRNA

20、密码序列的指导，次密码序列的指导，次 序添加氨基酸序添加氨基酸从从N端向端向C端端延伸肽链，延伸肽链， 直到合成终止的过程。直到合成终止的过程。 每次循环包括以下三步：每次循环包括以下三步： 进位进位(entrance) 成肽成肽(peptide bond formation) 转位转位(translocation) 肽链延长在核糖体上连续性循环式进行，肽链延长在核糖体上连续性循环式进行， 称为称为核糖体循环核糖体循环(ribosomal cycle)，每次，每次 循环增加一个氨基酸。循环增加一个氨基酸。 延伸过程所需蛋白因子称为延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延长因子 (elongation

21、 factor, EF) 原核生物：原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G 真核生物：真核生物：eEF-1 、eEF-2 又称注册又称注册(registration) （一）进位（一）进位 指根据指根据mRNA下下 一组遗传密码指导，一组遗传密码指导， 使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA 进入核糖体进入核糖体A位。位。 延长因子延长因子EF-T催化催化 进位（原核生物）进位（原核生物） Tu Ts GTP GDP A U G53 Tu Ts GTP 目目 录录 （二）成肽（二）成肽 指在指在肽基转移酶肽基转移酶的作用下，将的作用下，将P位点位点 的的肽酰基肽酰基转移到转移到

22、A位点位点的的氨基酰氨基酰-tRNA上，上， 在在A位形成位形成肽键肽键，使肽链延长。，使肽链延长。 （三）转位（三）转位 延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶(translocase ) 活性，可结合并水解活性，可结合并水解1分子分子GTP，促进核，促进核 糖体向糖体向mRNA的的3侧移动。侧移动。 目目 录录 fMet A U G53 fMet TuGTP 进进 位位 转转 位位 成肽成肽 真核生物肽链合成的延长过程与原真核生物肽链合成的延长过程与原 核核基本相似基本相似，但有，但有不同的反应体系和延不同的反应体系和延 长因子长因子。 另外，真核细胞核糖体没有另外，真核细胞核糖体没有E

23、位，转位，转 位时卸载的位时卸载的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。 （四）真核生物延长过程（四）真核生物延长过程 三、翻译的终止三、翻译的终止 当核糖体当核糖体A位出现位出现mRNA的终止密码的终止密码 后，多肽链合成停止，肽链从肽酰后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA 中释出，中释出，mRNA、核糖体大、小亚基等分、核糖体大、小亚基等分 离，这些过程称为离，这些过程称为肽链合成终止肽链合成终止。 34/56 RF-3：促进促进RF-1或或RF-2与核糖体结合，诱导与核糖体结合，诱导 肽基转移酶变为酯酶活性，水解肽酰肽基转移酶变为酯酶活性，水解肽酰- tRNA的酯键的酯键 ，使肽链从

24、核糖体上释，使肽链从核糖体上释 放，并水解放，并水解GTP。 真核生物的真核生物的释放因子释放因子：eRF； eRF可识别三种终止密码子可识别三种终止密码子, 并需并需GTP供能。供能。 RF-1：UAA，UAG RF-2：UAA，UGA 翻译终止相关的蛋白质因子称为翻译终止相关的蛋白质因子称为释放因子释放因子 （release factor，RF） U A G53 RF COO- 原核肽链合成终止过程原核肽链合成终止过程 39/56 多聚核糖体多聚核糖体 (polysome) 使蛋白质合成使蛋白质合成 高速、高效进行高速、高效进行 39/56 蛋白质合成能量消耗情况蛋白质合成能量消耗情况 1

25、. 氨基酸活化：氨基酸活化：2个个ATP 2. 翻译起始：原核生物翻译起始：原核生物1个个GTP 真核生物真核生物1个个GTP， 1个个ATP 3. 翻译延长：每形成一个肽键需翻译延长：每形成一个肽键需2个个GTP 4. 翻译终止：翻译终止：1个个GTP ATP总消耗数：总消耗数：2n+2(n-1)+2(真核真核3) n为多肽链氨基酸残基的数目为多肽链氨基酸残基的数目 第第 三三 节节 翻译后加工及蛋白质输送翻译后加工及蛋白质输送 Posttranslational Processing & Protein Transportation 主要包括主要包括: 多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠

26、为天然的三维结构 肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰 高级结构修饰高级结构修饰 从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋 白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂 加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。 一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后 完成，新完成，新生肽链生肽链N端在核糖体上一出现，端在核糖体上一出现， 肽链的折叠即肽链的折叠即开始。可能随着序列的不开始。可能随着序列的不 断延伸肽链

27、逐步折叠，产生正确的二级断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级 结构、模体、结构域到形成完整空间结结构、模体、结构域到形成完整空间结 构。构。 一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存 着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空 间结构的基础。间结构的基础。 细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自 动完成，而需要其他酶、蛋白质辅助。动完成，而需要其他酶、蛋白质辅助。 几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子 1. 分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫键异构酶

28、蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 3. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI) (1) 热激蛋白热激蛋白70 (heat shock protein, HSP70)家族家族 HSP70、HSP40和和GrpE成员成员 (2) 热激蛋白热激蛋白60 (HSP60)家族家族/伴侣素伴侣素 HSP60和和HSP10/GroEL和和GroES 1. 分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别分子伴侣是细胞一类保守

29、蛋白质，可识别 肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白 质的正确折叠。包括两大家族：质的正确折叠。包括两大家族： 结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠，结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠， 形成形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。和多肽片段依次结合、解离的循环。 HSP70家族家族促进蛋白质折叠的基本作用促进蛋白质折叠的基本作用 伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然 空间构象的微环境空间构象的微环境 HSP

30、60家族家族的主要作用的主要作用 2. 蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI) 多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对 稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要， 这一过程主要在细胞内质网进行。这一过程主要在细胞内质网进行。 二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在 较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正 确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力

31、学最稳 定的天然构象。定的天然构象。 3. 肽肽- -脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI) 多肽链中肽酰多肽链中肽酰- -脯氨酸间形成的肽键有顺反脯氨酸间形成的肽键有顺反 两种异构体，空间构象明显差别。两种异构体，空间构象明显差别。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两 种异构体之间的转换。种异构体之间的转换。 肽酰肽酰- -脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象 形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，

32、 可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 原核生物原核生物 （一）（一） 去除去除N末端蛋氨酸残基末端蛋氨酸残基 脱甲脱甲 酰基酶酰基酶 Met- fMet- 氨基肽酶氨基肽酶 真核细胞真核细胞 二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰 （二）个别氨基酸的共价修饰（二）个别氨基酸的共价修饰 磷酸化：磷酸化：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸 羟基化：羟基化：脯氨酸，赖氨酸脯氨酸，赖氨酸 酰基化：酰基化：组氨酸组氨酸 甲基化：甲基化：色氨酸色氨酸 核糖基化：核糖基化：精氨酸精氨酸 意义：意义： 调节蛋白质结构调节蛋白质结构 与功能。与功能。 两个两个C

33、ys的的-SH脱脱H氧化而成氧化而成 （三）二硫键的形成（三）二硫键的形成 -SH HS- -S-S- 鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰 NC 信号肽信号肽 PMOC KRKR 103肽肽 ( ？) ACTH -LT -MSH -MSH Endophin （四）多蛋白的加工（四）多蛋白的加工 （五）蛋白质前体中不必要肽段的切除（五）蛋白质前体中不必要肽段的切除 无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要 去掉一部分肽链，如胰蛋白酶原酶解生成去掉一部分肽链，如胰蛋白酶原酶解生成 胰蛋白酶，分泌型蛋白质胰蛋白酶，分泌型蛋白质“信号肽信号

34、肽”的切除。的切除。 某些新生蛋白质含有部分间隔顺序等待某些新生蛋白质含有部分间隔顺序等待 剪切，其意义类似于剪切，其意义类似于hnRNA中的内含子，中的内含子， 此片段称为此片段称为内蛋白子内蛋白子(intein)。 三、高级结构的修饰三、高级结构的修饰 （一）亚基聚合（一）亚基聚合 蛋白质与糖、脂类、核酸、血红素蛋白质与糖、脂类、核酸、血红素 等结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、等结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、 血红蛋白等结合蛋白质。血红蛋白等结合蛋白质。 具有四级结构的蛋白质需进行亚基之间具有四级结构的蛋白质需进行亚基之间 的聚合。如血红蛋白的聚合。如血红蛋白4个亚基通过盐键聚合。个亚基

35、通过盐键聚合。 （二）辅基连接（二）辅基连接 （三）脂肪酰化（三）脂肪酰化 蛋白质合成后需要经过复杂机制，蛋白质合成后需要经过复杂机制， 定向输送到最终发挥生物功能的细胞定向输送到最终发挥生物功能的细胞 靶部位，这一过程称为靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向蛋白质的靶向 输送输送 (protein targeting) 。 四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送 所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选 信号，主要为信号，主要为N末端特异氨基酸序列，可引末端特异氨基酸序列，可引 导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一 序

36、列称为信号序列序列称为信号序列 。 信号序列信号序列(signal sequence) G.Blobel 70 年代提出了年代提出了“信号假说信号假说”, 1999 年获诺贝尔生理医学奖年获诺贝尔生理医学奖 （一）分泌蛋白的靶向输送（一）分泌蛋白的靶向输送 真核细胞分泌蛋白等前体合成后真核细胞分泌蛋白等前体合成后 靶向输送过程首先要进入内质网。靶向输送过程首先要进入内质网。 信号肽信号肽(signal peptide) 各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有端有 保守的氨基酸序列称信号肽。保守的氨基酸序列称信号肽。 需要多种蛋白成分协同作用需要多种蛋白成分协同作用: : （1）信号肽识别颗

37、粒（）信号肽识别颗粒（SRP） （2）SRP受体受体 （3）核糖体受体）核糖体受体 （4）肽转位复合物）肽转位复合物 信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网 （二）线粒体蛋白的靶向输送（二）线粒体蛋白的靶向输送 （三）细胞核蛋白的靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送 蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 Interference & Inhibition of Protein Biosynthesis 第第 四节四节 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒 素的作用靶点。它们可通过阻断真核、原核生素的作用靶点。它们可

38、通过阻断真核、原核生 物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋 白质生物合成过程。白质生物合成过程。 可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研 究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、 原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、 筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。 抗生素抗生素(antibiotics) 是微生物产生的能够杀灭或抑是微生物产生的能够杀灭或抑 制细菌的一类药物。制细菌

39、的一类药物。 某些毒素某些毒素也作用于基因信息传递过程也作用于基因信息传递过程。 一、许多抗生素通过抑制蛋白一、许多抗生素通过抑制蛋白 质生物合成发挥作用质生物合成发挥作用 抗抗 生生 素素作作 用用 点点作作 用用 原原 理理应应 用用 四环素族四环素族原核核糖体原核核糖体 小亚基小亚基 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA与小亚基结与小亚基结 合合 抗菌药抗菌药 链霉素、链霉素、 卡那霉素卡那霉素 原核核糖体原核核糖体 小亚基小亚基 改变构象引起读码错误、抑制改变构象引起读码错误、抑制 起始起始 抗菌药抗菌药 氯霉素、氯霉素、 林可霉素林可霉素 原核核糖体原核核糖体 大亚基大亚基 抑制肽基转移酶、阻断肽链延抑制肽基转移酶、阻断肽链延 长长 抗菌药抗菌药 红霉素红霉素原核核糖体原核核糖体 大亚基大亚基 抑制转位酶（抑制转位酶（EF-G）、妨碍）、妨碍 转位转位 抗菌药抗菌药 梭链孢酸梭链孢酸原核核糖体原核核糖体 大亚基大亚基 与与EFG-GTP结合，抑制肽链结合