蛋白质降解及氨基酸代谢

1、细胞外降解细胞外降解细胞内降解细胞内降解 不依赖于不依赖于ATP的降解途径的降解途径 发生在溶酶体发生在溶酶体 依赖于依赖于ATP的降解途径的降解途径 i) N-端规则和 序列 ii)需要 iii)降解发生在 iiii) 高度调控一种蛋白质的半衰期与N-端氨基酸的性质有关。$如果一种蛋白质N端的氨基酸是 Met, Ser, Ala, Thr, Val或Gly，则半衰期较长，大于20个小时。 $如果一种蛋白质的N端氨基酸是Phe, Leu, Asp, Lys或 Arg ，则半衰期较短，3分钟或者更短。N-端氨基酸与蛋白质半寿期之间的关系端氨基酸与蛋白质半寿期之间的关系N-端残基半寿期（half-

2、time）稳定性氨基酸残基:Met，Gly，Ala，Ser，Thr，Val20个小时 去稳定的氨基酸残基Ile,Gln约30分钟Tyr,Glu约10分钟Pro约7分钟Leu,PHe,Asp,LysArg约3分钟约2分钟N富含Pro (P), Glu (E), Ser (S)和Thr (T) 序列的蛋白质质被称为PEST 蛋白， 它们比其他蛋白质更容易发生水解。$泛素广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于真细菌。$它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。$在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水相，这有助于

3、它与其它蛋白质形成异肽键。$泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由26S蛋白酶体执行。$泛素是一种热激蛋白 泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解泛酰化的类型及其功能泛酰化的类型及其功能 20S核心颗粒，形状如桶，为大的多功能蛋白酶复合物，降解细胞内多聚泛酰化的蛋白质 19S帽状调节颗粒 ，负责识别泛酰化的蛋白质，并将它们去折叠以及输送到CP的蛋白酶活性中心。 蛋白酶体的结构以及靶蛋白蛋白酶体的结构以及靶蛋白进入蛋白酶体的水解过程进入蛋白酶体的水解过程1. 氨基酸降解氨

4、基酸降解 1) 氨基的去除氨基的去除 脱氨基脱氨基 i) L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 ii) D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 iii) 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 转氨基转氨基 联合脱氨基联合脱氨基 2) 碳骨架的命运碳骨架的命运 生酮氨基酸和生糖氨基酸生酮氨基酸和生糖氨基酸 3) 氨基的排泄和解毒氨基的排泄和解毒2. 氨基酸合成氨基酸合成 氧化脱氨基反应氧化脱氨基反应谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基反谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基反 转氨基反应是指一种氨基酸的氨基被转移到一种-酮酸的酮基上形成一种新的氨基酸和一种新的-酮酸的过程。催化此反应的酶被称为转氨酶。转氨反应是完全可逆的，因此它既参与氨基酸的

5、降解，又参与氨基酸的合成。 转氨酶有多种，但是每一种转氨酶都需要磷酸吡哆醛作为辅基，而且绝大多数转氨酶以谷氨酸作为氨基的供体或者以-酮戊二酸为氨基的受体。 并不是所有的氨基酸都可以发生转氨基反应，ThrThr, , Pro, Pro, lyslys是例外。赖氨酸侧链赖氨酸侧链磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛转氨基反应转氨基反应谷丙转氨酶催化的转氨基反应谷丙转氨酶催化的转氨基反应联合脱氨基反应联合脱氨基反应 骨架的命运骨架的命运$生糖氨基酸：其他$生酮氨基酸: Leu & Lys$生酮兼生糖氨基酸: Trp, Thr, Tyr, Ile, Phe (tttip)氨基酸碳骨架的代谢氨基酸碳骨架的代谢$

6、直接排出体外$植物将其转变成Asn (Asn合成酶)$动物将其转变成Gln (Gln合成酶)$尿素或尿酸N的命运的命运NH4+ 尿酸尿素 + 尿酸植物的氨解毒植物的氨解毒动物的氨解毒动物的氨解毒 -产生生物活性酰胺N大肠杆菌的GS为例，该酶是一种十二聚体蛋白动物的GS参与铵毒的解除，特别在脑细胞. GS受到严格的调控 Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的活性调节大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的活性调节谷氨酰胺合成酶的共价修饰调节谷氨酰胺合成酶的共价修饰调节大肠杆菌大肠杆菌GS的调节的调节它共受到9种物质的反馈抑制。 这9种反馈抑制剂要么是Gln代谢的终产物，要么是

7、氨基酸代谢一般状态的指示剂。上述任何一种抑制剂与酶的结合至少能够部分抑制酶的活性，结合的抑制剂越多，抑制效果就越强。大肠杆菌的GS还受到共价修饰的调节，但共价修饰的方式并不是真核细胞普遍使用的磷酸化，而是腺苷酸化。 尿素循环尿素循环尿素是通过尿素循环产生的，它发生在哺乳动物的肝细胞。尽管参与尿素循环的个别酶还发现在其它组织，但完整的尿素循环仅存在于肝细胞。肝外组织氨基酸分解产生的氨主要通过Gln运输到肝细胞，但肌肉蛋白分解产生的Ala可经血液循环进入肝细胞。此外，在细胞内合成NO的反应中，精氨酸转变成瓜氨酸，后者是尿素循环的中间物。瓜氨酸需要重新转变为精氨酸，以补充被消耗的精氨酸，因此，在使用NO作为信号分子的细胞中含有足够的与尿素循环相关的酶，以维持细胞内精氨酸的供应。尿素循环尿素循环尿素循环的调节尿素循环的调节别构调节 N-乙酰谷氨酸对CPS-1的别构激活，控制了尿素产生的总速率。参与尿素循环各种酶浓度的变化 底物浓度的积累诱导酶的表达；产物的积累抑制酶的表达。氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成植物和微生物在有合适的N源时能够从头合成所有的20 种标准氨基酸。而哺乳动物只能制造其中的10种，这10种氨基酸被称为非必需氨基酸，其余10种氨基酸必需从食物中获取，被称为必需氨基酸。任何氨基酸合成的前体都来自于糖酵解、TCA循环或磷