第十一章 蛋白质的生物合成2015

1、药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作第十第十四四章章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译）（翻译）药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作蛋白质的生物合成过程，就是将蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给传递给mRNA的遗传信息，再具体转译为蛋白质中氨的遗传信息，再具体转译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译翻译(translation)。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作第一节第一节 蛋白质合成体系蛋白质合成体系药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作20种氨基酸种氨基酸(AA)作为原料作为原料酶及众多蛋白因子，如酶及众多蛋白因子，如IF、EF、RF 供能物

2、质（供能物质（ATP、GTP）、无机离子）、无机离子参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质 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, 转移转移RNA）药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作一、一、mRNA模板及遗传密码模板及遗传密码mRNA是是翻译的直接模板翻译的直接模板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。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的录生成的mR

3、NA可编码几种功能相关的蛋白质，为可编码几种功能相关的蛋白质，为多多顺反子顺反子 。真核真核mRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺反子单顺反子 。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多顺反子与单顺反子多顺反子与单顺反子药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作 mRNA上的遗传密码上的遗传密码作为指导蛋白质生物合成的模板，作为指导蛋白质生物合成的模板，mRNA中中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为酸的信息，此三联体就称为密码密码。共有。共有64种不种不同的密码。其中：同的密码。其中：起始密码起始密码: AUG终止密码终止

4、密码: UAA，UAG，UGA 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作遗遗传传密密码码表表药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作从从mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUG到到3 端终止端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读开放阅读框（框（ORF）。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作遗传密码具有以下特点：遗传密码具有以下特点： 连续性连续性； 简并性简并性； 通用性通用性； 方向性方向性； 摆动性摆动性。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作1. 连续性连续性遗传密码的特点：遗传密码的特点

5、：指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连指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。续阅读，密码间既无间断也无交叉。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变。入或缺失，可能导致框移突变。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作2. 简并性简并性遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有其余氨基酸有2 2、3 3、4 4个或多至个或多至6 6个三联体为其编码。个三联体为其编码。同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象

6、称为遗传密同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的码的简并性简并性。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作遗传密码的简并性遗传密码的简并性药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作3. 通用性通用性 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。用。 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体等。叶绿体等。 密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

7、 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作4. 方向性方向性指阅读指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿模板上的三联体密码时，只能沿53方向进行。方向进行。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作5. 摆动性摆动性转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互的反密码需要通过碱基互补与补与mRNA上的遗传密码上的遗传密码反平行配对反平行配对结合，但结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为律，称为摆动配对摆动配对。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作密码子与反密码子的摆动配对密码子与反密码子的摆动配对tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUG

8、ACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U, C, AA, GU, CUG药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作U摆动配对现象示意图摆动配对现象示意图药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作核蛋白体是多肽链合成的场所，是由多种核蛋白体是多肽链合成的场所，是由多种rRNArRNA与蛋白质与蛋白质组装形成的复合体。组装形成的复合体。二、二、rRNA和核蛋白体和核蛋白体药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作原核生物中的核蛋白体大小为原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为，可分为30S小亚基小亚基和和50S大亚基。小亚基由大亚基。小亚基由16SrRNA和和21种蛋白质构成，种蛋白质构成，大亚基由大亚基由5SrRNA，

9、23SRNA和和34种蛋白质构成。种蛋白质构成。真核生物中的核蛋白体大小为真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为，也分为40S小亚基小亚基和和60S大亚基。小亚基由大亚基。小亚基由18SrRNA和和30多种蛋白质构多种蛋白质构成，大亚基则由成，大亚基则由5S rRNA，28S rRNA和约和约50种蛋白种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有质构成，在哺乳动物中还含有5.8 S rRNA。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋白体小亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA

10、5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白质rpS 21种rpL 36种rpS 33种rpL 49种 不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作核蛋白体的组成核蛋白体的组成药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作1与模板与模板mRNA和起始和起始tRNA结合位点结合位点：主要与小亚基有：主要与小亚基有关。关。2三个不同的三个不同的tRNA结合位点：结合位点：A位：位：又称受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰又称受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。P位：位：又称给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基又称给位或肽酰基位，

11、可与延伸中的肽酰基tRNA结合；由大、小亚基成分构成。结合；由大、小亚基成分构成。E位：位：又称排出位，空载又称排出位，空载tRNA脱离核蛋白体前的结脱离核蛋白体前的结合位点；主要由大亚基成分构成。合位点；主要由大亚基成分构成。核蛋白体大、小亚基的功能：核蛋白体大、小亚基的功能：药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作3. 3. 转肽酶活性转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNAtRNA，形成肽键；由大亚基成分构成。，形成肽键；由大亚基成分构成。4. 4. GTPaseGTPase活性活性：水解：水解GTPGTP，获得能量；分别由大、小亚基，获得能

12、量；分别由大、小亚基成分构成。成分构成。5. 5. 起动因子、延长因子及释放因子的结合位点起动因子、延长因子及释放因子的结合位点：分别由大、：分别由大、小亚基成分构成。小亚基成分构成。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作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P位：肽酰位位：肽酰位E位：排出位位：排出位药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白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体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，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，形但每两个相邻核蛋白

13、之间存在一定的间隔，形成念球状结构。成念球状结构。由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核多聚核蛋白体（蛋白体（polysome）。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多聚核蛋白体示意图多聚核蛋白体示意图电镜下的多聚核蛋白体电镜下的多聚核蛋白体药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作氨基酸臂氨基酸臂反密码环反密码环三、三、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作tRNAtRNA的三级结构示意图的三级结构示意图药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作氨基酸的活化与携带反应由氨基

14、酰氨基酸的活化与携带反应由氨基酰tRNA合成酶催化。合成酶催化。特定的特定的tRNA与相应的氨基酸结合，生成氨基酰与相应的氨基酸结合，生成氨基酰tRNA，从而由从而由tRNA携带活化的氨基酸参与蛋白质的生物合携带活化的氨基酸参与蛋白质的生物合成。成。（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作 tRNA tRNA与酶结合的模型与酶结合的模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作氨基酰氨基酰tRNA合成酶催化的反应：合

15、成酶催化的反应：氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi第一步：活化反应第一步：活化反应药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作第二步：连接反应第二步：连接反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和合成酶对底物氨基酸和tRNA都有都有高度特异性。高度特异性。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 。氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作能够识别能够识别

16、mRNA中中5端起始密码端起始密码AUG的的tRNA是一种特是一种特殊的殊的tRNA，称为，称为起始起始tRNA。在原核生物中，起始在原核生物中，起始tRNA是一种携带甲酰蛋氨酸的是一种携带甲酰蛋氨酸的tRNA，即，即fMet-tRNAifmet；而在真核生物中，起始；而在真核生物中，起始tRNA是一种携带蛋氨酸的是一种携带蛋氨酸的tRNA，即，即Met-tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸的的tRNA，识别非起动部位的蛋氨酸密码，识别非起动部位的蛋氨酸密码AUG。 （二）起始（二）起始tRNA药学院药学院 付蕾付蕾 制

17、作制作与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为与多肽链合成起始有关的蛋白因子称为起始因子（起始因子（IF）。原核生物中存在原核生物中存在3种起始因子，分别称为种起始因子，分别称为IF1-3。在真核。在真核生物中存在生物中存在9种起始因子（种起始因子（eIF）。）。IF的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始的作用主要是促进核蛋白体小亚基与起始tRNA及模及模板板mRNA结合。结合。 四、起始因子（四、起始因子（IF）药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作原核和真核生物中各种起始因子的生物功能原核和真核生物中各种起始因子的生物功能药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作与多肽链合成的延伸过程有关的蛋白因子称为与多肽链合

18、成的延伸过程有关的蛋白因子称为延长因延长因子（子（EFEF）。原核生物中存在原核生物中存在3 3种延长因子（种延长因子（EFTEFTU U，EFTEFTS S，EFGEFG），真），真核生物中存在核生物中存在2 2种（种（EFEF1 1，EFEF2 2）。）。EFEF的作用主要促使氨基酰的作用主要促使氨基酰tRNAtRNA进入核蛋白的受体，并进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。可促进移位过程。 五、延长因子（五、延长因子（EF）药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多肽链合成的延长因子多肽链合成的延长因子 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作与多肽链合成终止并从核蛋白体上释放有关的蛋白因子称与多肽链合成

19、终止并从核蛋白体上释放有关的蛋白因子称为为释放因子（释放因子（RF）。RF在原核生物中有在原核生物中有3种，在真核生物中只有种，在真核生物中只有1种。种。六、释放因子（六、释放因子（RF）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 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作RF的生物学功能主要有：的生物学功能主要有： 识别终止密码，如识别终止密码，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。 诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化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

20、-OH上，使肽链从核上，使肽链从核蛋白体上释放。蛋白体上释放。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多肽链合成时，需多肽链合成时，需ATP、GTP作为供能物质，作为供能物质，并需并需Mg2+、K+参与。参与。氨基酸活化时需消耗氨基酸活化时需消耗2分子高能磷酸键，肽键形分子高能磷酸键，肽键形成时又消耗成时又消耗2分子高能磷酸键，故缩合一分子氨分子高能磷酸键，故缩合一分子氨基酸残基需消耗基酸残基需消耗4分子高能磷酸键分子高能磷酸键。 七、供能物质和无机离子七、供能物质和无机离子药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作第二节第二节 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作蛋白质生物合

21、成过程包括蛋白质生物合成过程包括三大步骤：三大步骤：氨基酸的活化与搬运；氨基酸的活化与搬运；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；活化氨基酸在核蛋白体上的缩合；多肽链合成后的加工修饰。多肽链合成后的加工修饰。本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩合本节主要介绍活化氨基酸在核蛋白体上的缩合过程，这一过程包括多肽链合成的过程，这一过程包括多肽链合成的起始起始、延长延长和和终止终止三个阶段。三个阶段。 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作包括以下几个步骤：包括以下几个步骤：核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；核蛋白

22、体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。一、多肽链合成的起始一、多肽链合成的起始（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药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作IF-3IF-11. 1. 核蛋白体大、小亚基分离：核蛋白体大、小亚基分离：IF-1和和IF-3与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚基拆离，与小亚基结合，促进核蛋白体大、小亚基拆离，为新一轮合成作准备。为新一轮合成作准备。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亚基的精确定位结合：在小亚基的精确定位结合：药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作S-D序列序列原核原核mRNA的起始部位由一段富含嘌呤

23、的特殊的起始部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸顺序组成，称为核苷酸顺序组成，称为S-D序列序列（核蛋白体结合（核蛋白体结合位点，位点，RBS）。）。而原核而原核16S rRNA存在一段富含嘧啶的序列，存在一段富含嘧啶的序列，二者之间可通过碱基配对，使二者之间可通过碱基配对，使mRNA与核蛋白体与核蛋白体小亚基结合。小亚基结合。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作 在在mRNA上紧接上紧接S-D序列之后的序列，可被核序列之后的序列，可被核蛋白体小亚基蛋白蛋白体小亚基蛋白rpS-1辨认结合。辨认结合。 通过上述两种机制，使通过上述两种机制，使mRNA能与核蛋白体小能与核蛋白体小亚基精确定位结合。亚基精确定

24、位结合。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )结合到小亚基结合到小亚基IF-3IF-1A U G53起始起始 fMet-tRNAimet以及以及IF2-GTP一起，识别结合小亚基一起，识别结合小亚基P位，并对应模板位，并对应模板mRNA的起始密码的起始密码AUG。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作IF-3IF-1IF-2-GTP-GDPPi4. 核蛋白体大亚基结合，起始复合体形成：核蛋白体大亚基结合，起始复合体形成：A U G53IF2结合的结合的GTP被水解，三种被水解，三种IF脱离，脱

25、离，50S大亚基与大亚基与30S小亚基、模板小亚基、模板mRNA以及起始以及起始fMet-tRNAifMet构成起始复构成起始复合体。合体。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作（二）真核生物翻译起始复合体形成（二）真核生物翻译起始复合体形成真核生物翻译起始复合体的形成过程与原核真核生物翻译起始复合体的形成过程与原核生物类似，但参与的蛋白因子更多。生物类似，但参与的蛋白因子更多。 核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离； 起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合； mRNA在核蛋白体小亚基就位；

26、在核蛋白体小亚基就位； 核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻译起始复合真核生物翻译起始复合体形成过程体形成过程药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多肽链合成的延长阶段由一循环反应过程来完成，每多肽链合成的延长阶段由一循环反应过程来完成，每次循环增加一个氨基酸残基。次循环增加一个氨基酸残基。在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核蛋在翻译起始复合体形成的基础上，活化氨基酸在核蛋白

27、体上反复翻译白体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为循环反应过程，称为核蛋白体循环核蛋白体循环。核蛋白体循环包括多肽链合成的核蛋白体循环包括多肽链合成的进位进位、成肽成肽和和转位转位三三步反应。步反应。（二）肽链的延长（二）肽链的延长药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作1. 进位：进位：又 称又 称 注 册注 册 ， 即 与， 即 与mRNA下一个密码相对下一个密码相对应的氨基酰应的氨基酰tRNA进入进入核蛋白体的核蛋白体的A位。此步位。此步骤需骤需GTP，Mg2+，和，和EF-T参与。参与。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作2.2.成肽成肽是由是

28、由转肽酶转肽酶催化的肽键形成过程。即在转肽酶的催化催化的肽键形成过程。即在转肽酶的催化下，将给位上的下，将给位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰转移到受位上的氨基酰tRNA上，与其上，与其 -氨基缩合形成氨基缩合形成肽键。此步骤需肽键。此步骤需Mg2+，K+。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作成肽反应过程成肽反应过程药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作3. 转位：转位：延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶活性，可结合并水解活性，可结合并水解1分子分子GTP，促进核蛋白体向促进核蛋白体向mRNA的的3侧移动相当于一个密码的距离，侧移动相当于一个

29、密码的距离，同时使肽酰基同时使肽酰基tRNA从从A位移到位移到P位。此步骤需位。此步骤需GTP和和Mg2+参与。参与。此时，核蛋白体的此时，核蛋白体的A位留空，与下一个密码相对应的氨位留空，与下一个密码相对应的氨基酰基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。已失去蛋氨酰基或肽酰基的断延长。已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白体从核蛋白体E位上脱落。位上脱落。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作转位反应过程转位反应过程药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作进进位位转转位位成肽成肽核蛋白体循环的反应过程核蛋白体循环的反应过程药学院药学院 付蕾付蕾

30、 制作制作fMetA U G53fMetTuGTP药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作核蛋白体沿核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入直到终止信号进入A位。位。1识别：识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的识别终止密码，进入核蛋白体的A位。位。 2水解：水解：RF使转肽酶变为酯酶，多肽链与使转肽酶变为酯酶，多肽链与tRNA之间之间的酯键被水解，多肽链释放。的酯键被水解，多肽链释放。3. 脱离：脱离：模板模板mRNA、RF以及空载以及空载tRNA与核蛋白体与核蛋白体脱离。脱离。 （三）肽链合成的终止（三）肽链合成的终止药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多

31、肽链合成的终止过程多肽链合成的终止过程 药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作多肽链合成终止演示多肽链合成终止演示U A G53RFCOO-药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作第三节第三节 蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白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。程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括：主要包括：多肽链折叠为天然的三维结构肽链；多肽链折叠为天然的三维结构肽链；一级结构的修饰；一级结构的修饰；高级结构

32、修饰。高级结构修饰。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可随着序端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可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、结构域到形成完整的空间构象。序、结构域到形成完整的空间构象。 一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的一般认为，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。信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都

33、不是自动完成，而需要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。其他酶、蛋白辅助。 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药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作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 分子伴侣分子伴侣 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 (PDI) 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 (PPI)药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作1. 分子伴侣：分子伴侣：分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链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质的的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白

34、质的正确折叠。包括：正确折叠。包括： 热休克蛋白热休克蛋白(HSP) ： HSP70、HSP40和和GreE族族 伴侣素伴侣素(chaperonins) GroEL和和GroES家族家族药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作2. 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定分泌蛋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，这一过程主要在白、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。细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽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

35、二硫键连接，最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然构象。终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作3. 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种异构体，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。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异构体之间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。的转换。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，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，可使多

36、肽在各脯氨酸弯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。折处形成准确折叠。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸残基，必须在多肽链折迭成端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸残基，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。一定的空间结构之前被切除。二、一级结构的加工修饰二、一级结构的加工修饰 去甲酰化：去甲酰化：甲酰化酶甲酰化酶甲酰蛋氨酸甲酰蛋氨酸-肽肽甲酸甲酸 + 蛋氨酸蛋氨酸-肽肽 去蛋氨酰基：去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酰蛋氨酰-肽肽蛋氨酸蛋氨酸 + 肽肽 （一）（一）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药学院药学院 付蕾付蕾 制

37、作制作由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。（二）氨基酸的共价修饰（二）氨基酸的共价修饰由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。基化、磷酸化、甲酰化等。（三）多肽链的水解修饰（三）多肽链的水解修饰药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)(POMC)的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSHEndophin药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作三、空间结构的修饰三、空间结构的修饰（一）亚基的聚合（一）

38、亚基的聚合具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非共具有四级结构的蛋白质由两条以上的多肽链通过非共价键聚合形成寡聚体。价键聚合形成寡聚体。（二）辅基的连接（二）辅基的连接结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有天结合蛋白合成后需要结合相应的辅基才能成为具有天然活性的蛋白质。然活性的蛋白质。药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作某些蛋白质需要在肽链的特定位点区价连接一某些蛋白质需要在肽链的特定位点区价连接一个疏水性的脂链，并借此嵌入膜脂双层。个疏水性的脂链，并借此嵌入膜脂双层。（三）疏水脂链的共价连接（三）疏水脂链的共价连接药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能

39、的场所称为蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。才能到达特定的地点。所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N末末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为部位，这一序列称为信号序列。信号序列。四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送药学院药学院 付蕾付蕾 制作制作（一）分泌型蛋白的靶向输送（一）分泌型蛋白的靶向输送真核细胞分泌型蛋白前体合成后的靶向输送过程首先要真核细胞分泌型蛋白前体合成后的靶向输送过程首先要进入内质网。进入内质网。各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列，引导分端有保守的