第4章 蛋白质折叠

1、4.1、概述4.2、蛋白质的自发折叠4.3、受助的蛋白质折叠4.4、蛋白质的折叠病4.5、研究蛋白质折叠的意义蛋白质折叠的定义蛋白质折叠的定义 蛋白质蛋白质凭借相互作用在细胞环境凭借相互作用在细胞环境(特定的特定的酸碱度、温度等酸碱度、温度等)下自己组装自己，这种自我下自己组装自己，这种自我组装的过程被称为组装的过程被称为蛋白质折叠蛋白质折叠 。4.1、概述、概述 蛋白质折叠蛋白质折叠问题问题是生命科学领域的前沿课题是生命科学领域的前沿课题之一，并且被列为之一，并且被列为“21世纪的生物物理学世纪的生物物理学”的重的重要课题，它是分子生物学要课题，它是分子生物学中心法则中心法则尚未解决尚未解决

2、的一的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能，是极富挑战性的三级结构并进一步预测其功能，是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠的工作。研究蛋白质折叠 ，尤其是折叠早期过，尤其是折叠早期过程，即程，即新生肽段的折叠过程新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题心法则的一个根本问题。蛋白质折叠研究的背景蛋白质折叠研究的背景 遗传信息的传递遗传信息的传递 DNARNAProteins肽链肽链有活性的蛋白有活性的蛋白质天然构象质天然构象实质上是多肽链实质上是多肽链 遗传信息遗传信息的传递应该是从的传

3、递应该是从核苷酸序列核苷酸序列到有到有完完整结构的功能蛋白质整结构的功能蛋白质的全过程。的全过程。？第二遗传密码多多肽链的肽链的一级结构决定一级结构决定它的它的空间结构，空间结构，既然既然前前者决定后者，一级结构和空间结构之间肯定存者决定后者，一级结构和空间结构之间肯定存在在某种确定某种确定的关系，这是否也像核苷酸通过的关系，这是否也像核苷酸通过“三联密码三联密码”决定氨基酸顺序那样决定氨基酸顺序那样有一套密码有一套密码呢？呢？后来，有人把这设想的一级结构决定空间结构后来，有人把这设想的一级结构决定空间结构的密码叫作的密码叫作“第二遗传密码第二遗传密码”。完整的提法应该是遗传密码的第二部分，完

4、整的提法应该是遗传密码的第二部分，即蛋白质中即蛋白质中氨基酸序列氨基酸序列与其与其空间结构空间结构的对应的对应关系，国际上称之为关系，国际上称之为第二遗传密码第二遗传密码或或折叠折叠密密码。码。第二遗传密码的特点第二遗传密码的特点简并性简并性在第一遗传密码中有所谓在第一遗传密码中有所谓“简并性简并性”，即同一，即同一AA可以由不同密码子所编码，如可以由不同密码子所编码，如CGA 和和AGC 都编码为都编码为Arg，UCC 和和AGU都编码为都编码为Ser等。等。第二密码也同样有简并性。现在已经知道有很第二密码也同样有简并性。现在已经知道有很多氨基酸序列不同的肽链可以有极为相似甚至多氨基酸序列不

5、同的肽链可以有极为相似甚至相同的空间结构，这就是第二密码的简并性。相同的空间结构，这就是第二密码的简并性。简并性的证据简并性的证据不同不同生物体中执行相同功能的蛋白质有生物体中执行相同功能的蛋白质有AA序列上的序列上的差异差异, 但却有相同的整体空间结构。但却有相同的整体空间结构。例如：线粒体例如：线粒体Cytc的的AA序列已经测定，序列已经测定，AA残基数均在残基数均在104 左左右右, 但在但在不同生物体的不同生物体的Cytc中仅有中仅有21个个AA是是完全相同的，但是所完全相同的，但是所有有Cytc 的整体空间结构却是非常相似的。的整体空间结构却是非常相似的。另外，两个在功能上完全无关的

6、蛋白质，另外，两个在功能上完全无关的蛋白质，卵类黏蛋白卵类黏蛋白的第三结构域和核糖体结构蛋白的第三结构域和核糖体结构蛋白L7/L12 的的C-末端部分在末端部分在AA序列上序列上仅有仅有3%相同相同, 却具有几乎完全相同的空间结构却具有几乎完全相同的空间结构。此外，对蛋白质进行化学修饰或定点突变，对分子此外，对蛋白质进行化学修饰或定点突变，对分子的总体结构没有影响。的总体结构没有影响。多意性多意性某些相同的氨基酸序列还可以在不同条件下决定某些相同的氨基酸序列还可以在不同条件下决定不同的空间结构，这种情况可以称之为第二遗传不同的空间结构，这种情况可以称之为第二遗传密码的多意性。密码的多意性。例如

7、例如，天然型，天然型朊病毒主要为朊病毒主要为-螺旋结构，螺旋结构， 而感染而感染型的朊病毒却主要为型的朊病毒却主要为-折叠折叠结构，但二者一级结结构，但二者一级结构相同。构相同。全局性全局性第二密码必须把蛋白分子作为一个全局来考虑，这就第二密码必须把蛋白分子作为一个全局来考虑，这就从根本上决定了第二密码的复杂性，它不可能像第一从根本上决定了第二密码的复杂性，它不可能像第一密码那样有简单的一对一的关系密码那样有简单的一对一的关系。某些某些蛋白蛋白C-末端少数氨基酸的去除末端少数氨基酸的去除, 或侧链基团的翻译或侧链基团的翻译后修饰，有时都可以对整体构象和功能产生重大影响后修饰，有时都可以对整体构

8、象和功能产生重大影响。在新生肽链合成过程中，后形成的肽段可以影响已经在新生肽链合成过程中，后形成的肽段可以影响已经形成的肽段的构象从而造成对分子整体的影响。形成的肽段的构象从而造成对分子整体的影响。第二密码的全局性还体现在环境对分子结构的影响上，第二密码的全局性还体现在环境对分子结构的影响上，水分子对于维系蛋白质一定的空间结构有重要作用水分子对于维系蛋白质一定的空间结构有重要作用。破译破译“第二遗传密码第二遗传密码”正是正是“蛋白质蛋白质结构预测结构预测”从理论上最直接地去解决蛋白从理论上最直接地去解决蛋白质的折叠问题，这是蛋白质研究最后几个质的折叠问题，这是蛋白质研究最后几个尚未揭示尚未揭示

9、的奥秘的奥秘之一。之一。 蛋白质折叠的研究内容蛋白质折叠的研究内容蛋白质折叠的研究蛋白质折叠的研究，狭义的定义就是研究蛋，狭义的定义就是研究蛋白质特定三维空间结构形成的白质特定三维空间结构形成的规律规律、稳定性稳定性及与其及与其生物活性生物活性的关系。的关系。在概念上有在概念上有热力学热力学的问题和的问题和动力学动力学的问题；的问题；蛋白质在蛋白质在体外折叠体外折叠和在和在细胞内折叠细胞内折叠的问题；的问题；有有理论研究理论研究和和实验研究实验研究的问题。的问题。蛋白质折叠研究的概况蛋白质折叠研究的概况20世纪世纪60年代，年代，安芬森（安芬森（Anfinsen）基于还原变）基于还原变性的牛胰

10、性的牛胰RNase的研究提出的研究提出“自组装学说自组装学说” Ellis 于于1987年提出了蛋白质折叠的年提出了蛋白质折叠的“辅助性组装辅助性组装学说学说”。 经典的蛋白质折叠自组装学说经典的蛋白质折叠自组装学说实验基础实验基础: :Fraekel-Conral和和Williams重组实验（重组实验（20世纪世纪50年年代）烟草斑纹病毒代）烟草斑纹病毒外壳蛋白外壳蛋白核糖核酸核糖核酸在在体外生理条件下体外生理条件下重组得到重组得到有感染活力的病毒粒子有感染活力的病毒粒子4.2、蛋白质的自发折叠SHSHSHSHSHSHSHSH110AnfinsenAnfinsen实验实验8mol/L8mol

11、/L尿素或尿素或6mol/L盐盐酸胍及酸胍及-巯基乙醇巯基乙醇透析去掉尿素及透析去掉尿素及-巯基巯基乙醇，让变性酶的巯基在乙醇，让变性酶的巯基在空气中缓慢氧化，恢复其空气中缓慢氧化，恢复其原有的二硫键原有的二硫键(4(4个个) ) 和次和次级键，酶的活性又逐渐恢级键，酶的活性又逐渐恢复（复（9595100%100%）。）。牛胰核牛胰核糖核酸糖核酸酶酶随机重组随机重组:8:8个个SHSH形成形成4 4个二硫键的概率是个二硫键的概率是: :1/71/71/51/51/3=1/1051/3=1/105核糖核酸酶不仅重新折叠了核糖核酸酶不仅重新折叠了, ,而且选择了而且选择了105105种可能方式中正

12、确的一种。种可能方式中正确的一种。6060年代，年代，Anfinsen提出氨基酸序列决定了蛋提出氨基酸序列决定了蛋白质特定三维空间结构的著名假说。白质特定三维空间结构的著名假说。 self-assembly的主导学说的主导学说： 蛋白质的氨基酸序列已经包含了它的三蛋白质的氨基酸序列已经包含了它的三维结构的全部信息（一级结构决定高级结构）维结构的全部信息（一级结构决定高级结构） 细胞内新合成的多肽链，在其合成终了之后，细胞内新合成的多肽链，在其合成终了之后，不需要别的分子的帮助，也不需要额外能量的补不需要别的分子的帮助，也不需要额外能量的补充充，就应该能够自发地折叠而形成它的三维结构。，就应该能

13、够自发地折叠而形成它的三维结构。 所谓翻译后的自发折叠过程。所谓翻译后的自发折叠过程。体外实验结论扩展到体内：体外实验结论扩展到体内：蛋白质折叠机制的理论模型蛋白质折叠机制的理论模型框架模型（框架模型（Framework Model）疏水塌缩模型（疏水塌缩模型（Hydrophobic Collapse Model）成核成核-凝聚凝聚-生长模型（生长模型（Nuclear-Condensation-Growth Model）拼版模型（拼版模型（Jig-Saw Puzzle Model）与大量现代实验相矛盾与大量现代实验相矛盾 有的蛋白复性效率很低，甘油醛有的蛋白复性效率很低，甘油醛-3-3-磷酸脱

14、氢酶磷酸脱氢酶 核糖核酸酶在较高蛋白质浓度、较高温度等接近生核糖核酸酶在较高蛋白质浓度、较高温度等接近生理条件下，复性效率也不高理条件下，复性效率也不高 变性蛋白复性是一个较慢过程（几十分钟），新生变性蛋白复性是一个较慢过程（几十分钟），新生肽链的折叠是一个快过程（几分钟）。肽链的折叠是一个快过程（几分钟）。新生肽链的折叠的新观点新生肽链的折叠的新观点:1、新生肽链的折叠是随着肽链的延伸同时进行新生肽链的折叠是随着肽链的延伸同时进行折叠、又不断进行调整（折叠、又不断进行调整（协调动态过程协调动态过程）先形成的结构会作用于后合成的肽链的折叠；先形成的结构会作用于后合成的肽链的折叠；后形成的结构会

15、影响已形成的结构的调整；后形成的结构会影响已形成的结构的调整；新生肽链的合成、延伸、折叠、调整新生肽链的合成、延伸、折叠、调整三维结构三维结构4.34.3、受助的蛋白质折叠 2 2、细胞内新生肽链的折叠和成熟为功能、细胞内新生肽链的折叠和成熟为功能蛋白，蛋白，一般来说是需要帮助的，而不是自发一般来说是需要帮助的，而不是自发的的。 一类新的生物功能的蛋白，能够帮助一类新的生物功能的蛋白，能够帮助细胞内的其它蛋白折叠细胞内的其它蛋白折叠蛋白质的体外折叠与体内折叠蛋白质的体外折叠与体内折叠帮助新生肽折叠的蛋白（帮助新生肽折叠的蛋白（辅助蛋白辅助蛋白）分子伴侣分子伴侣折叠酶折叠酶分子内伴侣分子内伴侣分

16、子伴侣分子伴侣-蛋白质的保姆 分子伴侣：分子伴侣：(Chaperone或或molecular chaperone,也可译为也可译为侣伴蛋白侣伴蛋白)，是细胞内的一类是细胞内的一类保守保守蛋白蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。和整体蛋白质的正确折叠。 分子伴侣概述分子伴侣概述分子伴侣的分子伴侣的作用机制作用机制实际上就是它如何识别靶蛋实际上就是它如何识别靶蛋白，怎样与它结合，结合后会发生什么变化，在白，怎样与它结合，结合后会发生什么变化，在什么条件下又解离，解离后分子伴侣和靶蛋白又什么条件下又解离，解离后分子伴侣和靶蛋白又

17、会如何等这样的问题。会如何等这样的问题。对此目前认识还很少，现在只知道分子伴侣对此目前认识还很少，现在只知道分子伴侣识别识别折叠中间物的折叠中间物的非天然构象非天然构象，而不能识别天然的构，而不能识别天然的构象。象。几点说明：几点说明： 1 1）分子伴侣是从）分子伴侣是从功能上功能上定义的，凡具有这种功定义的，凡具有这种功能的蛋白都是分子伴侣，它们的结构可以完全不能的蛋白都是分子伴侣，它们的结构可以完全不同，可以是完全不同的蛋白同，可以是完全不同的蛋白. .2）分子伴侣的作用）分子伴侣的作用通过催化的或非催化的方式，加速或减缓组装过程；通过催化的或非催化的方式，加速或减缓组装过程；传递组装所需

18、要的空间信息；传递组装所需要的空间信息；也可能只是抑制组装过程中不正确的副反应；也可能只是抑制组装过程中不正确的副反应； 3）分子伴侣一定不是最终组装完成的结构分子伴侣一定不是最终组装完成的结构的组成部分的组成部分 一些蛋白酶的前导序列及核糖体蛋白一些蛋白酶的前导序列及核糖体蛋白的泛尾肽的泛尾肽分子内分子伴侣分子内分子伴侣4）分子伴侣帮助正确的分子伴侣帮助正确的“非共价组装非共价组装”, ,排除共价修饰酶排除共价修饰酶. .5 5）不仅帮助新生肽链的折叠，还帮助新生肽成熟为活性蛋）不仅帮助新生肽链的折叠，还帮助新生肽成熟为活性蛋白，包括转运、越膜定位、亚基组装等。白，包括转运、越膜定位、亚基组

19、装等。最大一类蛋白为热激蛋白（最大一类蛋白为热激蛋白（Hsp60Hsp60，Hsp70Hsp70， Hsp90 Hsp90 ）到底非天然构象的什么特征能被分子伴侣到底非天然构象的什么特征能被分子伴侣识别呢？识别呢？ 确切的原因还未知，目前只确切的原因还未知，目前只知道在天然构象知道在天然构象中，中，疏水残基疏水残基多半位于分子的内部而形成多半位于分子的内部而形成疏水核疏水核，去折叠后就可能暴露出来，或者在新生肽段的折叠去折叠后就可能暴露出来，或者在新生肽段的折叠过程中，会暂时形成在天然构象中本应该存在于分过程中，会暂时形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水表面，因此认为子内部的疏水表面，因

20、此认为分子伴侣最有可能是分子伴侣最有可能是与疏水表面相结合。与疏水表面相结合。分子伴侣的类型分子伴侣的类型 “HSP”后面的数字表示以后面的数字表示以kDa为单位的分子伴侣的分子量。为单位的分子伴侣的分子量。辅辅分分子子伴伴侣侣=GropES+GropELHSP40HSP40（DnaJDnaJ）I I型型HSP40HSP40IIII型型HSP40HSP40底物底物结合结合位置位置2个锌指，个锌指，I型独有型独有 尚缺乏N端J-结构域，该结构域能激活HSP70的ATP酶活性并调节Hsp70与底物的结合。HSP40HSP40（DnaJDnaJ）I I型型HSP40HSP40IIII型型HSP40H

21、SP40底物底物结合结合位置位置2个锌指，个锌指，I型独有型独有HSP70HSP70 （DnaKDnaK）底物结合位置底物结合位置C端端核苷酸结合位置（核苷酸结合位置（N端）端）HSP40HSP40与与HSP70HSP70相互作用示意图相互作用示意图底底物物Hsp70作为一种重要的作为一种重要的内源性保护因子内源性保护因子，可提高肺，可提高肺组织对各种损伤的耐受性。肺组织中组织对各种损伤的耐受性。肺组织中Hsp70表达的表达的增加可增加可减轻肺水肿减轻肺水肿及及炎性炎性反应，减少肺组织细胞反应，减少肺组织细胞凋亡，从而改善氧合功能，降低病死率。凋亡，从而改善氧合功能，降低病死率。增加心脏组织中

22、增加心脏组织中Hsp70基因的表达，可使心脏具有基因的表达，可使心脏具有抵抗缺血抵抗缺血或或内毒素损伤内毒素损伤的作用的作用Hsp70的其他功能的其他功能近几年近几年 ，有关，有关Hsp70的研究已成为分子生物的研究已成为分子生物学的一大热点，并逐渐学的一大热点，并逐渐成为临床多种疾病成为临床多种疾病治疗的新途径治疗的新途径。由于。由于Hsp能够对各种形式的能够对各种形式的组织细胞损伤提供保护作用，随着研究的组织细胞损伤提供保护作用，随着研究的深人，应用药物或基因工程等技术诱导深人，应用药物或基因工程等技术诱导Hsp作为肺损伤的治疗方法颇具前景作为肺损伤的治疗方法颇具前景。GroEL （HSP

23、60）型伴侣素型伴侣素存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由双层存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由双层 7 个亚个亚基组成的圆环组成，每个亚基分子量约为基组成的圆环组成，每个亚基分子量约为 60Ku 。它们在体内与一种辅助因子，如它们在体内与一种辅助因子，如 E. coli 中的中的 GroES ，协同作用以帮助蛋白折叠。除了叶绿体中的类似物协同作用以帮助蛋白折叠。除了叶绿体中的类似物外，这些蛋白是应急反应诱导的。外，这些蛋白是应急反应诱导的。GroELGroEL的立体结构图的立体结构图一个亚基一个亚基两两个七亚基圆环个七亚基圆环顶端结构域顶端结构域中间结构域中间结构域赤道赤道 结构域结构域一个亚

24、基一个亚基GroELGroEL+ + GroESGroES GroESGroESGroELGroELGroESGroESGroELGroEL GroES为为7亚基亚基组成的盘状结构组成的盘状结构 GroEL中的顶中的顶端结构端结构域向上域向上垂直移垂直移动以便动以便和和GroES相互作相互作用用。在未结合和结合在未结合和结合GroESGroES时时GroELGroEL结构域的重排结构域的重排顶端结构域顶端结构域中间中间结构域结构域赤道赤道 结构域结构域疏水面疏水面顺式顺式环环反式反式环环结合了结合了ATPATP和和GroESGroES的的GroELGroEL未结合配体未结合配体的的GroELG

25、roEL球棍模型：疏水侧链GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 分子伴侣的分子伴侣的主要作用主要作用为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天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然空间构象的微环境。 折折 叠叠 酶酶蛋白质多肤链的折叠过程中，还需要酶的催化，蛋白质多肤链的折叠过程中，还需要酶的催化，称之为折叠酶。它们催化与蛋白质折叠直接有称之为折叠酶。它们催化与蛋白质折叠直接有关的、对形成功能构象所必需的关的、对形成功能构象所必需的共价键共价键变化，变化，帮助蛋白质正确折叠。帮助蛋白质正确折叠。折叠酶类型折叠酶类型(1) 蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键

26、异构酶 PDI (Protein disulfide isomerase)(2) 肽基脯氨酰顺反异构酶肽基脯氨酰顺反异构酶PPI (Peptidyl prolyl cis/trans isomerase)蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerases，PDI) 真核生物真核生物的的PDI在在内质网腔内质网腔活性很高，细菌活性很高，细菌中的类似物是中的类似物是Dsb家族，位于细菌外周质家族，位于细菌外周质(periplasm)，在肽链中，在肽链中催化错配二硫键断裂并形催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最，最

27、终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象稳定的天然构象。通过通过催化巯基与二硫键的交换反应，从而催催化巯基与二硫键的交换反应，从而催化蛋白质二硫键的化蛋白质二硫键的形成形成、还原（断裂）还原（断裂）或或重排重排（异构化）（异构化）。在在蛋白质折叠过程中，主要催化含有二硫键蛋白质折叠过程中，主要催化含有二硫键的膜蛋白或分泌蛋白的正确折叠。的膜蛋白或分泌蛋白的正确折叠。 细菌中含有二硫键蛋白细菌中含有二硫键蛋白质的氧化和异构化过程。质的氧化和异构化过程。DsbA蛋白负责氧化， DsbB是参与重新氧化DsbA的一个膜蛋白。还原形式的DsbC催化异构化过程。DsbC的还原态由DsbD维持。在真核生物中，只

28、有在真核生物中，只有PDI1个蛋白在内质网中个蛋白在内质网中既负责氧化也负责异构既负责氧化也负责异构化过程。化过程。 PDI的重新氧化由FAD依赖型内质网氧化还原蛋白完成。肽基脯氨酰顺反异构酶肽基脯氨酰顺反异构酶 (PPI) PPI PPI广泛分布于各种生物体及各种组织中，广泛分布于各种生物体及各种组织中，多数定位于多数定位于胞浆胞浆，但也存在于大肠杆菌的，但也存在于大肠杆菌的外周质外周质、红色面包霉的红色面包霉的线粒体基质线粒体基质、酵母、果蝇和哺乳动、酵母、果蝇和哺乳动物的物的内质网内质网。 肽肽基脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形基脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的成的限速酶限速酶，

29、在细胞中，在细胞中通过非共价键方式，稳定通过非共价键方式，稳定扭曲的酰胺过度态，而催化肽基脯氨酰顺反式的扭曲的酰胺过度态，而催化肽基脯氨酰顺反式的相互转变相互转变。在肽链合成后需形成顺式构型时，可。在肽链合成后需形成顺式构型时，可使多肽在各使多肽在各脯氨酸弯折处脯氨酸弯折处形成准确折叠。形成准确折叠。对于大多数肽键而言，反式比顺式稳定对于大多数肽键而言，反式比顺式稳定1000倍。倍。反式反式顺式顺式反式反式顺式顺式第二个残基为第二个残基为ProPro的肽单元的肽单元普通肽单元普通肽单元对于对于第二个残基为第二个残基为ProPro的的肽键而言，反式仅比顺肽键而言，反式仅比顺式稳定式稳定4倍。倍。

30、结构：8个折叠形成折叠桶，外侧有两个螺旋。结合部位通过结合含脯氨酸的四肽（绿色）而定位。肽基脯氨酰顺反异构酶肽基脯氨酰顺反异构酶 PDI和和PPI不仅可以起到折叠酶的催化作用，不仅可以起到折叠酶的催化作用，而且具有防止折叠中间体聚集的类似而且具有防止折叠中间体聚集的类似分子伴分子伴侣的功能侣的功能。王志珍王志珍等最早提出等最早提出PDI是分子伴侣的假说并验是分子伴侣的假说并验证了证了PDI的这一功能的这一功能 分子内伴侣分子内伴侣(intramolecular chaperones)1987年，年，Ikemura发现枯草杆菌素发现枯草杆菌素(subtilisin)的折的折叠需要叠需要前肽前肽(

31、propeptide)的帮助。这类前肽常位于的帮助。这类前肽常位于信号肽信号肽与与成熟多肽之间成熟多肽之间，在蛋白质合成过程中与，在蛋白质合成过程中与其介导的蛋白质多肽链是一前一后合成的，并以其介导的蛋白质多肽链是一前一后合成的，并以共价键相连接，是成熟多肽正确折叠所必需的，共价键相连接，是成熟多肽正确折叠所必需的，成熟多肽完成折叠后即通过水解作用与前肽脱离。成熟多肽完成折叠后即通过水解作用与前肽脱离。Shinde和和Inouye将这类前肽称为将这类前肽称为分子内伴侣分子内伴侣。 4.4、蛋白质的折叠病（fold disease)蛋白质分子的蛋白质分子的氨基酸序列没有改变氨基酸序列没有改变，即

32、一即一级结构正常，级结构正常，只是只是其二级结构其二级结构、乃至、乃至立体结构立体结构（构象）异常（构象）异常也可导致疾病，也可导致疾病，这类疾病称为这类疾病称为“构象病构象病”，或称，或称“折叠病折叠病”。从本质上讲从本质上讲分子伴侣突变引起的疾病分子伴侣突变引起的疾病蛋白折叠、转运异常引起的疾病蛋白折叠、转运异常引起的疾病疯牛病疯牛病牛海绵状脑病牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy, BSE): 俗称俗称疯牛病疯牛病(mad cow disease) :1986年年首次在英国报道。该病潜伏期首次在英国报道。该病潜伏期45年，发病初期表现为年，发病初

33、期表现为体质变差体质变差，体重减轻体重减轻，产奶量下降产奶量下降等非特异性症状。随后神经系统症等非特异性症状。随后神经系统症状逐步明显，出现状逐步明显，出现小脑共济失调小脑共济失调、震颤震颤等，由等，由于病牛常表现出于病牛常表现出感觉过敏感觉过敏、恐惧甚至狂乱恐惧甚至狂乱，因，因此俗称此俗称“疯牛病疯牛病”。疯牛病是由疯牛病是由朊病毒朊病毒蛋白蛋白(prion protein, PrP)引引起的一组人和动物神经退行性病变。起的一组人和动物神经退行性病变。PrP的一般性质朊病毒蛋白(PrP)是由宿主基因编码的，其编码蛋白有两种形式，一种是正常的细胞型PrP(PrPc)，属蛋白酶敏感型，是细胞的正

34、常组分；另一种是异常的致病型PrP (PrPsc)，具有一定的抗蛋白酶消化特性，是TSE的致病因子。PrPsc经蛋白酶消化后剩下的核心部分分子量约27-30kD (称PrP27-30)仍具感染性。PrPC是一种膜蛋白，分子量3335kD， N端含有22个残基的信号肽序列，C端含有1对二硫键和2个N型复合寡糖链，以及1个糖基磷脂酰肌醇（GPI）结合位点。糖基化的人糖基化的人PrPC蛋蛋白模型白模型：两个 N-连接的寡糖(蓝色)，一个二硫键连接螺旋2和3，和糖基磷脂酰肌醇（GPI）的“锚”（它将蛋白锚定在细胞膜外表面）。PrPc与PrPsc具有相同的氨基酸顺序和共价修饰，但三维结构却差异很大，傅里叶变换红外光谱和圆二色谱研究表明，PrPc主要由螺旋构成，PrPsc则含有40%的折叠。血清学研究表明，特异的抗体只与PrpSC有血清反应，而与PrpC无反应。朊病毒的结构与功能根据傅里叶变换红外光谱（FTIR）和圆二色谱（CD）的研究，PrPC和PrPSC的二级结构差异很大，PrPC中含43%的a螺旋，而PrPSC中含有30%的a螺旋和43%的b片层。对PrPSC的免疫原性分析表明，构象的变化主要发生在90145或175的残基区域。目前已获得鼠、羊、人和牛全长PrPC的NMR结构，不同种属的PrPC的结构都很类似；PrPSC是纤维状的多聚体，在非变性溶液中是不溶解的，目前还没有实验结