第16章蛋白质的生物合成

1、目目 录录蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译（翻译）Protein Biosynthesis，Translation目目 录录o 蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由蛋白质的生物合成，即翻译，就是将核酸中由 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中译的方式解读为蛋白质一级结构中20种种氨基酸的氨基酸的排列顺序排列顺序 。目目 录录DNA: ATGCATGCATGCRNA: AUGCAUGCAUGCPROTEIN: aa1 aa2 aa3 aa4什么样的碱基序列决定什么样的氨基酸序列呢？ 如何实现碱基序列到氨基

2、酸序列的转变？ 目目 录录（一）（一）RNARNA在蛋白质合成中作用在蛋白质合成中作用目目 录录o 20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料o 酶及众多蛋白因子，如酶及众多蛋白因子，如IF、eIF o ATP、GTP、无机离子、无机离子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l 三种三种RNAmRNA（messenger RNA, 信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白体核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA, 转运转运RNA）目目 录录一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码o mRNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者m

3、RNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开开始，每始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码称为三联体密码(triplet coden)。终止密码终止密码(termination coden): UAA，UAG，UGA 遗遗传传密密码码表表目目 录录目目 录录1. 连续性连续性(commaless)l遗传密码的特点遗传密码的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。码连续阅读，密码间既无间断也无交叉

4、。 目目 录录基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。 2. 简并性简并性(degeneracy)指一种氨基酸可由指一种氨基酸可由2种或种或2种以上密码子种以上密码子编码的现象编码的现象.遗传密码中，除遗传密码中，除色氨酸色氨酸和和甲硫甲硫氨酸（氨酸（AUG）仅有一个密码子外，其余氨仅有一个密码子外，其余氨基酸有基酸有2、3、4个或多至个或多至6个三联体为其编码。个三联体为其编码。目目 录录目目 录录目目 录录o 丙氨酸:GCU GCC GCA GCGo 苏氨酸:

5、ACU ACC ACA ACGo 作用:o 它除了能降低突变所造成的损害外，o 还可减少所需的tRNA种类。 o 偏爱性偏爱性:在不同生物翻译中,对同一氨基酸的几组密码,可表现选择某些密码优先使用的特性目目 录录3. 通用性通用性(universal)蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。类都通用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。祖先。 目目 录录4. 摆动性摆动性(wobble)

6、（变偶性）（变偶性）转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过的反密码需要通过碱基互补与碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。基配对规律，称为摆动配对。主要是密码的主要是密码的第三个碱基配对非特异。第三个碱基配对非特异。 U摆动配对摆动配对目目 录录目目 录录o 反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即AU，GC配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为，则可与A、U或C配对，如为U，则可与A或G配

7、对，这种配对称为不稳定配对。 目目 录录密码子、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反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U, C, AA, G C,UUG目目 录录二、二、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂目目 录录tRNA的三级结构示意图的三级结构示意图目目 录录氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化目目 录录第一步反应第一步反

8、应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi目目 录录第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E目目 录录 tRNA与与酶结合的酶结合的模型模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP目目 录录o氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。o氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性校正活性(proofreading activity) 。o氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 目目 录录真核生物： Met-tRNAiMet原核生物： fMet-t

9、RNAifMet（二）起始肽链合成的氨基酰（二）起始肽链合成的氨基酰-tRNA三、核蛋白体是多肽链合成的装置三、核蛋白体是多肽链合成的装置目目 录录目目 录录目目 录录原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S23S-rRNA18S-rRNA28S-5S-5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 34种种rpS 33种种rpL 49种种 不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成 目目 录录核糖体包括如下部位：核糖体包括如下部位：容纳容纳mRNA

10、的部位的部位结合氨基酰结合氨基酰tRNA的部位（的部位（A位点）位点）结合肽酰结合肽酰tRNA的部位（的部位（P位点）位点）目目 录录原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式: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：排出位(exit site)目目 录录o 核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能： 1小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。 2大亚基： （1）具有两个不同的具有两个不同的tRNA结合点结合点。 A位（右） 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合； P位

11、（左）给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。 （2）具有转肽酶活性具有转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。 （3）具有GTPase活性，水解GTP，获得能量。 （4）具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。 目目 录录o 在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。o 由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。 目目 录录多聚核蛋白体多聚核蛋白体(polysome)使蛋白质合成高使蛋白质合成高速、高效进行。速、高

12、效进行。目目 录录目目 录录电镜下的多聚核蛋白体现象电镜下的多聚核蛋白体现象目目 录录目目 录录蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis （二）（二） 目目 录录o 氨基酸活化与搬运氨基酸活化与搬运(activation & transport)o 翻译的起始翻译的起始(initiation)o 翻译的延长翻译的延长(elongation)o 翻译的终止翻译的终止(termination )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，按开始，按mRNA模板三联体密码

13、的顺序延长肽链，直模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。至终止密码出现。 目目 录录氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)一、氨基酸的活化一、氨基酸的活化目目 录录一、肽链合成起始一、肽链合成起始 指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)。目目 录录原核、真核生物各种起始因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能

14、促进核蛋白体分离成大小亚基促进核蛋白体分离成大小亚基eIF-6促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基eIF-5eIF-4F复合物成分，结合复合物成分，结合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F复合物成分，结合复合物成分，结合mRNA5帽子帽子eIF-4E结合结合mRNA，促进，促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结结合小亚基合小亚基IF-4A最先结合小亚基促进大小亚基分离最先结合小亚基促进大小亚基分离eIF-2B，eIF-3促进起始促进

15、起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合eIF-2真核真核生物生物促进大小亚基分离，提高促进大小亚基分离，提高P位对结合起始位对结合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合EIF-2占据占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子促进核蛋白体分离成大小亚基促进核蛋白体分离成大小亚基eIF-6促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基eIF-5eIF-4F复合物成分，结合复合物成分，结合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F复合物成分，结合复合物成分，

16、结合mRNA5帽子帽子eIF-4E结合结合mRNA，促进，促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F复合物成分，有解螺旋酶活性，促进复合物成分，有解螺旋酶活性，促进mRNA结结合小亚基合小亚基IF-4A最先结合小亚基促进大小亚基分离最先结合小亚基促进大小亚基分离eIF-2B，eIF-3促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合eIF-2真核真核生物生物促进大小亚基分离，提高促进大小亚基分离，提高P位对结合起始位对结合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合EIF-2占据占据A位防止结合其他位防止结合其他tRNAIF-1原核

17、原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子目目 录录（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成o 核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；o mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；o 起始氨基酰起始氨基酰- -tRNA的结合；的结合； o 核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。目目 录录IF-3IF-11. 核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离目目 录录目目 录录A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合目目 录录目目 录录S-D序列序列 目目 录录IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fM

18、et-tRNAimet )结合到结合到小亚基小亚基A U G53目目 录录目目 录录IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 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目目 录录目目 录录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目目 录录目目 录录（三）真核生物蛋白质合成（三）真核生物蛋白质合成o 起始因子较多，起始因子较多，eIFeIF2 2，eIFeIF3 3等等o 80S80S核糖体，核糖体，(60S(60S，40S40S）o 起始氨基酸起始氨基酸Met-tRNAmeto 起始复合物形成过程不同起始复合物形成过程不

19、同o mRNA在核蛋白定位与帽子结构有关在核蛋白定位与帽子结构有关目目 录录o 真核生物翻译起始复合物形成：o 1.核蛋白体大小亚基分离o 2.起始氨基酰tRNA结合o 3.mRNA在核糖体小亚基上定位o (帽结合因子帽结合因子)o 4.核蛋白体大亚基结合目目 录录二、肽链合成延长二、肽链合成延长指根据指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸密码序列的指导，次序添加氨基酸从从N端向端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。端延伸肽链，直到合成终止的过程。o 肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环核蛋白体循环(ribosomal cy

20、cle)，每次循环增加一个，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：氨基酸，包括以下三步：n 进位进位(entrance)n 成肽成肽(peptide bond formation)n 转位转位(translocation)目目 录录o 延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation factor, EF)原核生物：原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G目目 录录原核延长因原核延长因子子生物功能生物功能对应真核延长对应真核延长因子因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，结位，结合分解合分解GTPEF-1-EF-Ts调节

21、亚基调节亚基EF-1-EFG有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，促进卸位，促进卸载载tRNA释放释放EF-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 目目 录录又称注册又称注册(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进入核蛋白体进入核蛋白体A位。位。目目 录录目目 录录Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP目目 录录目目 录录（二）成肽（二）成肽是由转肽酶是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键催化的肽键形成过程。形成

22、过程。目目 录录（三）转位（三）转位延长因子EF-G有转位酶( translocase )活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体沿mRNA的移动,从而使下一个密码子暴露 。目目 录录fMetA U G53fMetTuGTP目目 录录目目 录录进进位位转转位位成肽成肽目目 录录 三、肽链合成的终止三、肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。目目 录录终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子

23、称为释放因子 (release factor, RF) 一是识别终止密码，如一是识别终止密码，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而；而RF-2可识别可识别UAA、UGA; RF-3有有GTP酶活性酶活性,能促进能促进RF-1,2与核蛋白体结合与核蛋白体结合.二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋上，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。 释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 目目 录录原原核

24、核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 目目 录录o 脱落的先后顺序:o 1.肽链脱落o 2.tRNA脱落o 3.mRNA脱落o 4.大小亚基分离目目 录录五、蛋白质合成后加工和输送五、蛋白质合成后加工和输送从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质从核蛋白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加工过程才生物活性，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。转变为天然构象的功能蛋白。o 多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 o 肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰o 高级结构修饰高级结构修饰 目目 录录一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一

25、、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质o 新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。 o 一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。o 细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自

26、动完成，而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、蛋白辅助。需要其他酶、蛋白辅助。 目目 录录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. 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI)2. 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI) 3.分子伴侣分子伴侣 (molecular chaperon) 目目 录录新生肽链的折叠目目 录录1. 热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein, HSP) HSP70、HS

27、P40和和GreE族族 2. 伴侣素伴侣素(chaperonins) GroEL和和GroES家族家族分子伴侣分子伴侣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。质的正确折叠。 热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离和多肽片段依次结合、解离的循环。的循环。 HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP7

28、0-ATP复合物复合物 HSP40- HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATP水解水解GrpE ATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠 目目 录录伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素的主要作用伴侣素的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。 目目 录录蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳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，这定分泌蛋白

29、、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。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，可在较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确二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定的天硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。然构象。目目 录录一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础功能的基础。目目 录录目目 录录肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 多肽链中肽酰多肽链中肽酰- -脯氨酸间形成的肽键有顺反两脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异

30、构体，空间构象明显差别。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种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。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形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，可成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 目目 录录二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰（一）肽链（一）肽链N端的修饰端的修饰（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰目目 录录1

31、1N N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：o N端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。 去甲酰化： 脱甲酰化酶 甲酰蛋氨酸-肽 甲酸 + 蛋氨酸-肽 去蛋氨酰基： 蛋氨酸氨基肽酶 蛋氨酰-肽 蛋氨酸 + 肽 目目 录录2个别氨基酸的共价修饰： 某些蛋白质肽链中存在共价修饰氨基酸,是肽链合成后特异加工产生的。如酪蛋白的某些丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸被磷酸化,某些凝血因子中谷氨酸残基的-羧基化等。这些都是由专一性的酶催化进行修饰，包括磷酸化、羟基化、糖基化、甲酰化等。目目 录录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PM

32、OCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSHEndophin目目 录录三、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 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接 目目 录录蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到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靶部位，这一过程称为蛋最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。白质的靶向输送。 四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送(protein targeting)目目 录录所有靶向输送的蛋

33、白质结构中存在分选信号，主要为N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，这一序列称为信号序列信号序列 。信号序列是决定蛋白质靶向输送最重要元件。信号序列是决定蛋白质靶向输送最重要元件。 信号序列信号序列(signal sequence)目目 录录靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)线粒体蛋白N端靶向序列（2035氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白Man

34、-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向输送蛋白的信号序列或成分靶向输送蛋白的信号序列或成分 目目 录录（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靶向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。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端有保守的氨端有保守的氨基酸序列称信号肽。基酸序列称信号肽。 目目 录录o人生长激素 MATGSRTSLLLAFGLLCLPWLQEGSA PPTo人胰岛素原 MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA FVNo牛血清蛋白原 MKWVTFISLLL

35、FSSAYS RGVo小鼠抗体H链式反应 MKVLSLLYLLTAIPHIMS DVQo鸡溶菌酶 MKSLLILVLCFLPKLAALG KVFo蜂素蛋白 MKFLVNVALVFMVVYISYIYA APEo果蝇胶蛋白 MKLLVVAVIACMLIGFADPASG CKDo玉米蛋白19 MAAKIFCLIMLLGLSASAATA SIFo酵母转化酶 MLLOAFLFLLAGFAAKISA SMTo人流感病毒A MKAKLLVLLYAFVAG DQI 切点 一些真核细胞多肽氨基端的信号肽结构目目 录录信号肽的识别过程信号肽的识别过程目目 录录（四）（四）蛋白质合成与医学蛋白质合成与医学目目 录录

36、一 分子病 指蛋白质分子氨基酸序列异常的遗传病。目目 录录镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 亚基亚基N-val his leu thr pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb (HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因目目 录录羊瘙痒病羊瘙痒病Mad cow新几内亚新几内亚 Kuru病病目目 录录目目 录录疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。

37、引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病目目 录录o 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。它们就是通过阻断真核、原素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和核生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而起作用的。抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。o 可针对蛋

38、白质生物合成必需的关键组分作为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。同时尽量利用研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，真核、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以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。人体的药物。 目目 录录一、抗生素类一、抗生素类( (antibioticsantibiotics) )是微生物在代谢过程中产生的能够杀灭是微生物在代谢过程中产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。抗生素可以通过直或抑制细菌的一类药物。抗生素可以通过直接阻断细菌蛋白质的生物合成而起抑菌作用。

39、接阻断细菌蛋白质的生物合成而起抑菌作用。目目 录录抗生素抗生素作用点作用点作用原理作用原理应用应用四环素族四环素族（金霉素（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素链霉素、卡那霉素、氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素红霉素红霉素梭链孢酸梭链孢酸 放线菌酮放线菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基真核核蛋白真核核蛋白体大亚基体大亚基真核、原核真核、原核核蛋白体核蛋白体 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA与小亚基与小亚基A位结合

40、位结合能和小亚基结合，改变构象能和小亚基结合，改变构象引起读码错误、抑制起始引起读码错误、抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位与与EFG-GTP结合，抑制肽结合，抑制肽链延长链延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰氨基酰-tRNA类似物，进位类似物，进位后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究医学研究抗肿瘤药抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线

41、菌酮目目 录录目目 录录 嘌呤霉素作用嘌呤霉素作用示意图示意图目目 录录二、毒素类蛋白质合成抑制剂o细菌毒素：如细菌毒素：如 白喉毒素，绿脓毒素、志贺氏白喉毒素，绿脓毒素、志贺氏毒素，多作用于延伸阶段。毒素，多作用于延伸阶段。o白喉毒素（白喉毒素（diphtheria toxin) 61kD蛋白质，有蛋白质，有A、B两个亚基两个亚基 白喉杆菌，侵入呼吸道黏膜，产生毒素，抑白喉杆菌，侵入呼吸道黏膜，产生毒素，抑制细胞蛋白质合成，引起上皮细胞坏死，纤维制细胞蛋白质合成，引起上皮细胞坏死，纤维蛋白渗出及白细胞侵润。蛋白渗出及白细胞侵润。0.05 g g足以使一只豚鼠足以使一只豚鼠毙毙命。命。目目 录

42、录白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)的作用机理的作用机理NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白白喉喉毒毒素素（有活性有活性）OCH2OOHOHADP（无活性无活性）目目 录录植物毒素植物毒素o 蓖麻毒素蓖麻毒素(ricin)，可与真核生物核糖体，可与真核生物核糖体60S亚基结合，亚基结合，(催化大亚基中催化大亚基中28SrRNA的特异性腺苷酸发生脱嘌呤基反应，引起的特异性腺苷酸发生脱嘌呤基反应，引起60S大亚基失活大亚基失活)抑制延伸，从而阻断真核抑制延伸，从而阻断真核生物蛋白质的合成。生物蛋白质的合成。 毒力为氰化钾的毒力为氰化钾的6000倍。倍。极少极少约约

43、 500 微克的蓖麻毒素就足以微克的蓖麻毒素就足以死一个成死一个成人。人。 目目 录录三、其他干扰蛋白质生物合成的物质三、其他干扰蛋白质生物合成的物质o 干扰素干扰素(interferon)：是真核细胞感染病毒后分：是真核细胞感染病毒后分泌的一种具有抗病毒作用的蛋白质，可以抑泌的一种具有抗病毒作用的蛋白质，可以抑制病毒繁殖，保护细胞。制病毒繁殖，保护细胞。o 分为分为 -(-(白白细细胞胞) )型、型、(成成纤维细纤维细胞胞)型、型、 （淋（淋巴巴细细胞）型三大胞）型三大类类。目目 录录干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1. 干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸