基因组学第9章

蛋白质组1)蛋白质翻译2)蛋白质加工3)蛋白质修饰4)蛋白质折叠5)蛋白质降解真核生物蛋白质合成mRNA翻译调控两种调控水平:1)整体调控:主要集中在翻译起始2)专一性调控:针对不同的蛋白质合成翻译起始

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真

核

生

物

(1)翻译起始

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真

核

生

物

(2)翻译起始—Kozak顺序（3）Kozak顺序:---ACCAUGC--.翻译起始的Kozak顺序不同生物翻译起始顺序比较

古细菌的翻译类似真核生物在许多方面，古细菌翻译更多地类似真核生物而非细菌,不同之处是，古细菌的70S核糖体、23S、16S和5SrRNA与真细菌类似。古细菌的翻译方式十分奇特，其rRNA的碱基配对二级结构与真细菌显著不同，也有别于真核生物rRNA，但古细菌与rRNA结合的蛋白质却类似真核生物。古细菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻译起始与真核生物类似，涉及扫描过程。古细菌的tRNA有些独特的个性，如三叶草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶，并在不同的位置有些核苷酸发生在真细菌与真核生物中未见过的修饰。古细菌由翻译起始tRNA携带的甲硫氨酸并非N-甲基甲硫氨酸，但翻译和延伸因子与真核生物类似。

专一性翻译起始调控发夹结构的调控机理1)发夹结构由翻译起始复合物eIF4A解除2)解除发夹结构需要能量.IRES顺序1)IRES:internalribosomeentrysite2)IRES的作用:核糖体可以IRES直接结合起始翻译,无需扫描.适合无帽结构mRNA,多顺反子的内部起始翻译.3)例子:无加帽的细胞自身的mRNA和病毒的无加帽mRNA;SV40重叠基因的mRNA内部翻译起始.程序性移码专一性翻译起始调控蛋白质的加工与修饰蛋白质加工:1)引导肽或导肽的切除.2)将多肽链可变剪切产生顺序重叠功能各异蛋白质.3)切除蛋白质内部顺序,连接两侧顺序.蛋白质修饰:将蛋白质中的氨基酸进行修饰,添加不同的化学基团.

进入叶绿体或线粒体的蛋白质引导肽的切除

细胞质中合成的线粒体蛋白质含有前序列(presequence),类似叶绿体蛋白质的靶向导肽,进入线粒体时被切除.线粒体蛋白质信号顺序切除哺乳动物阿黑皮质素在不同细胞中的

切割产生不同的多肽激素内切肽(Intein)1)所谓内切肽是指翻译产生的多肽序列中被切除的内部多肽顺序.2)含有内切肽的蛋白质必需将内切肽切除才能成为成熟的蛋白质.3)目前已在古细菌,真细菌和真核生物中发现130多种具内切肽的蛋白质.4)内切肽的切除机制基本相同.内切肽的切除过程内切肽有保守的顺序组成蛋白质剪接(内切肽切除)的分子机制蛋白质反式剪接蛋白质氨基酸侧链的修饰添加的基团

修饰的残基(s)可逆性

Phosphoryltyr,ser,thr,hisyes

Methyllysyes

Acetyllys,N-terinusyes(lys)Hydroxylpro,lysnoCarboxylgluno

Sugarsser,thr,hydroxypro,asnno

Myristylcys,hisnoGlycoophospholipidC-terminusnoPrenylcysnoADP-ribose?yes泛素化lysno-------------------------------------------------------------------蛋白质N-端修饰—酰基化1)真核生物细胞质中80%的蛋白质均被乙酰基化.2)细菌中绝大多数蛋白质起始氨基酸甲硫氨酸被甲基化,即甲硫甲酰氨酸.3)焦谷氨酸(pyroglutamate)为蛋白质N-端的谷氨酸或谷氨酰胺形成的环酰胺(cyclicamide).4)豆蔻酰化(myristoylation)

为信号传导蛋白N-端甘氨酸在翻译时发生的脂化分子蛋白质氨基酸侧链的修饰

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磷酸化蛋白质的修饰—两类糖基化真核生物的N-联糖基化蛋白质糖基化的过程(1)蛋白质糖基化的过程(2)蛋白质的折叠

蛋白质的折叠的可逆性

蛋白质折叠的过程（1）蛋白质折叠过程（2）

分子伴侣（1）分子伴侣（2）蛋白质折叠体的功能

叶绿体中蛋白质的折叠蛋白质降解1)蛋白质降解的场所及装置.2)蛋白质降解受严格的程序控制.3)蛋白质降解的标签或信号-泛素.4)蛋白质选择性降解的过程-泛素化5)蛋白质降解是一个涉及众多生物学功能的环节.6)蛋白质降解与基因表达调控.真核细胞内蛋白质降解的场所动物细胞的溶酶体(lysosome)是蛋白质降解场所.泛素介导的蛋白质降解

蛋白质降解靶标1）毁坏盒人类蛋白质IκBα和β-catenin以及HIV病毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，细胞周期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有识别顺序-Arg-Leu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白质磷酸化的位点（LaneyJeffreyD.andMarkHochstrasser.，1999）。2）降解子酵母中发现至少有10种不同的蛋白质降解信号氨基酸基序，它们包括：1）N端降解子（N

degron），位于蛋白质N端的一段氨基酸顺序。3）PEST序列一段位于蛋白质内部的富含脯氨酸（P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T）的顺序。蛋白质降解靶标与蛋白质半衰期Onaverage,aprotein‘shalf-lifecorrelateswithitsN-terminalresidue.ThisiscalledtheN-endrule.蛋白质半衰期取决于N-端残基的现象称位N-端规法则:

Met,Ser,Ala,Thr,Val,orGly:

半衰期少于20hs.

Phe,Leu,Asp,Lys,orArg:半衰期为3min或少于3min.内部富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)andThr(T)(PEST)的蛋白质的半衰期短于其它蛋白质.泛素介导的两条蛋白质降解路线多细胞生物细胞内蛋白质降解有两条主要路线:1.膜蛋白和胞外内吞的蛋白质在溶酶体中降解;2.细胞内蛋白质在蛋白酶体降解.蛋白质泛素化1)需要降解的蛋白质需要贴上一个标签—泛素多肽,这一过程称为蛋白质的泛素化.2)蛋白质泛素化系统由3个组分构成：1.一个称为泛素激活酶E1，它可利用水解ATP释放的能量以其胱氨酸残基（Cys）的巯基与泛素C-端的甘氨酸残基（Gly）形成高能硫脂键。2.连接在E1上的泛素然后被转移到另一个泛素结合蛋白E2上。3.同时被选中的靶蛋白与第三个组分即靶蛋白泛素连接酶E3结合。E2然后将与其连接的泛素转移到靶蛋白上，并与靶蛋白赖氨酸残基（Lys）ε-NH2基团形成异肽键（isopeptidebond），E2被释放。选择哪个蛋白质进行泛素化主要取决于E2和E3。泛素的结构泛素的发现Ubiquitin(originally,UbiquitousImmunopoieticPolypeptide)wasfirstidentifiedin1975asan8.5kDaproteinofunknownfunctionexpresseduniversallyinlivingcells.Thebasicfunctionsofubiquitinandthecomponentsoftheubiquitinationpathwaywereelucidatedintheearly1980singroundbreakingworkperformedbyAaronCiechanover,AvramHershkoandIrwinRoseforwhichtheNobelPrizeinChemistrywasawardedin2004.

蛋白质的多泛素化Poly-ubiquitination,theprocessinwhichachainofatleastfourubiquitinpeptidesareattachedtoalysineonasubstrateprotein,mostcommonlyresultsinthedegradationofthesubstrateproteinviatheproteasome.Apparently,atleastfourubiquitinsarerequiredonasubstrateproteininorderfortheproteasometobindandthereforedegradethesubstrate(thoughthereareexamplesofnon-ubiquitinatedproteinsbeingtargetedtotheproteasome).蛋白质的单泛素化Mono-ubiquitination,theprocessinwhichasingleubiquitinpeptideisboundtoa