生物化学教程蛋白质的生物合成课件

mRNA×蛋白质的生物合成过程就是将mRNA分子中由碱基序列组成的遗传信息，通过遗传密码破译的方式转变成为蛋白质中的氨基酸排列顺序，因而称为翻译（translation)。第一节蛋白质生物合成体系第二节氨基酸与tRNA的连接第三节肽链的生物合成过程第四节蛋白质合成后加工和靶向输送第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制本章主要内容蛋白质生物合成的体系

ProteinBiosynthesisSystem

第一节蛋白质合成的模板：模板与氨基酸之间的接合体：蛋白质合成的场所：核糖体mRNAtRNA酶及众多蛋白因子如IF、eIF能量：ATP、GTP蛋白质合成的原料：20种氨基酸一、mRNA是蛋白质生物合成的信息模板

mRNA结构简图mRNA上存在遗传密码mRNA分子上从5

至3

方向，由AUG开始，每3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，称为三联体密码(tripletcoden)。起始密码(initiationcoden):AUG终止密码(terminationcoden):UAA，UAG，UGA1968NobelPrizeinPhysiology&Medicine(fordecipheringthegeneticcode)“TriumphoftheChemists”

H.G.KhoranaR.HolleyM.NirenbergUsedacell-freeproteinsynthesissystemfromE.coli,programmeditwithnaturalandsyntheticRNAsofdefinedsequence,anddeterminedthesequenceofthepeptidesproduced.

保温蛋白质合成停止polyU，ATP，GTP，氨基酸多聚苯丙氨酸（UUU是Phe的密码子）同样方法证明了CCC是Pro的密码子，AAA是Lys的密码子。提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖体、酶、离子）遗传密码的破译(1961)遗传密码的特点1.方向性(directional)翻译时遗传密码的阅读方向是5

→3

，即读码从mRNA的起始密码子AUG开始，按5

→3

的方向逐一阅读，直至终止密码子。NC肽链延伸方向5

3

读码方向122.连续性(non-punctuated)编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。5

…….AUG

GCA

GUA

CAU……UAA3

AlaValHisMet终止密码13由于密码子的连续性，在开放阅读框中发生插入或缺失1个或2个碱基的基因突变，都会引起mRNA阅读框架发生移动，称为移码（frameshift），使后续的氨基酸序列大部分被改变，其编码的蛋白质彻底丧失功能，称之为移码突变。缬脯苏天冬缬丙酪甘缬丙丝精143.简并性(degeneracy)一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并性。除色氨酸和甲硫氨酸仅有1个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。为同一种氨基酸编码的各密码子称为简并性密码子，也称同义密码子。15各种氨基酸的密码子数目16密码子的特异性主要由前两位核苷酸决定，即第三位碱基的改变往往不改变其密码子编码的氨基酸。174.摆动性(wobble)

反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称为摆动配对(wobblebasepairing)。tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG18反密码子与密码子的识别方式与摆动配对5.通用性(universal)从简单的病毒到高等的人类，几乎使用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套“通用密码”基本上适用于生物界的所有物种，具有通用性。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。20已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。

通用密码线粒体密码AUA异亮蛋、起始AGA精终止AGG精终止UGA终止色21二、氨基酰-tRNA通过其反密码子与mRNA中对应的密码子互补结合tRNA的作用运载氨基酸：氨基酸各由其特异的tRNA携带，一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸结合在tRNA3ˊ-CCA的位置，结合需要ATP供能；充当“适配器”：每种tRNA的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座。22二级结构三级结构反密码环氨基酸臂tRNA的构象23tRNA分子具有：3ˊCCA-OH氨基酸接受位点识别氨基酰-tRNA合成酶位点核糖体识别位点反密码子位点一种tRNA只与一种氨基酸结合一种氨基酸可与几种tRNA结合至少需要32种tRNA去识别所有的密码子二、核糖体是蛋白质生物合成的场所核糖体位于粗面内质网rRNA+Protein=Ribosome原核生物真核生物核蛋白体70S30S50S80S40S60SrRNA16S5S23S18S28S5S5.8S蛋白质rpS21种rpL36种rpS33种rpL49种核蛋白体的组成核蛋白体的组成在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。●mRNA结合部位——小亚基●结合或接受aa-tRNA部位（A位）——大亚基●结合或接受肽酰tRNA的部位（P位）——大亚基●tRNA排出部位——大亚基

核糖体在翻译中的功能部位

32原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位

(aminoacylsite)P位：肽酰位

(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)四、肽链生物合成需要酶类和蛋白质因子氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA

synthetase)，催化氨基酸的活化；转肽酶(peptidase)，催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离；转位酶(translocase)，催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。34起始因子（initiationfactor，IF）延长因子（elongationfactor，EF）释放因子（releasefactor，RF）35参与原核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类生物学功能起始因子IF-1占据核糖体A位，防止A位结合其他tRNAIF-2促进fMet-tRNAfMet与小亚基结合IF-3促进大、小亚基分离；提高P位对结合fMet-tRNAfMet的敏感性延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTPEF-TsEF-Tu的调节亚基EF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位；促进tRNA卸载与释放释放因子RF-1特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶RF-3具有GTP酶活性，介导RF-1及RF-2与核糖体的相互作用36参与真核生物翻译的各种蛋白质因子及其生物学功能种类生物学功能起始因子eIF-1多功能因子，参与翻译的多个步骤eIF-2促进Met-tRNAiMet与小亚基结合eIF-2B结合小亚基，促进大、小亚基分离eIF-3结合小亚基，促进大、小亚基分离；介导eIF-4F复合物-mRNA与小亚基结合eIF-4AeIF-4F复合物成分；有RNA解螺旋酶活性，解除mRNA5

-端的发夹结构，使其与小亚基结合eIF-4B结合mRNA，促进mRNA扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成分，识别结合mRNA的5

帽结构eIF-4GeIF-4F复合物成分，结合eIF-4E、eIF-3和PABeIF-5促进各种起始因子从小亚基解离eIF-6促进大、小亚基分离延长因子eIF1-α促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTP，相当于EF-TueIF1-βγ调节亚基，相当于EF-TseIF-2有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放，相当于EF-G释放因子eRF识别所有终止密码子，具有原核生物各类RF的功能第二节氨基酸的活化20种不同的氨基酸在氨酰-tRNA合成酶作用下分别与相应的tRNA发生酯化反应，生成氨酰-tRNA第二节

氨基酸与tRNA的连接

39氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。参与氨基酸的活化的酶：氨基酰-tRNA合成酶。40氨基酸

+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶一、氨基酰-tRNA合成酶识别特定氨基酸和tRNA氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。第一步反应氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋PPi

步骤第二步反应氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E

ATP氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)当发生错配时，可以水解酯键，再重新与正确的底物结合。蛋白质合成的错误率在1/10000，比DNA合成错误率高很多。氨基酰-tRNA的表示方法丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA：

Met-tRNAMet各种氨基酸和对应的tRNA结合后形成的氨基酰-tRNA表示为：氨基酸的三字母缩写-tRNA氨基酸的三字母缩写

例如：47氨基酰-tRNA的书写：

Ala-tRNAAlaMet-tRNAMet

fmet-tRNAfmetMet-tRNAiMet

真核生物：

Met-tRNAiMet(initiator-tRNA)原核生物：

fMet-tRNAfMet(N-formylmethionine)与甲硫氨酸结合的tRNA，在真核生物中至少有两种：tRNAimet和tRNAmet

；原核生物的起始密码只能辨认甲酰化的甲硫氨酸，即N-甲酰甲硫氨酸（fMet）。二、肽链合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNA肽链的生物合成过程

TheProcessofProteinBiosynthesis

第三节翻译过程包括起始（initiation）、延长（elongation）和终止（termination）三个阶段。真核生物的肽链合成过程与原核生物的肽链合成过程基本相似，只是反应更复杂、涉及的蛋白质因子更多。51起始(initiation)延长(elongation)终止(termination)一、原核生物的肽链合成过程：模板mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物的过程。一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成（一）原核生物翻译起始复合物的形成需要30S小亚基mRNA起始fMet-tRNAfMet起始因子(IF1,IF2,IF3)ATP，GTP50S大亚基54起始过程：1.核糖体大小亚基分离；2.核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近；3.fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位；4.核糖体大亚基结合形成起始复合物。IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离防止大亚基过早结合AUG5'3'IF-3IF-1mRNA如何准确定位？2.核糖体小亚基结合于mRNA的起始密码子附近S-D序列：mRNA起始密码上游的一段富含嘌呤碱基的特殊保守序列，可与核糖体小亚基16S-rRNA上富含嘧啶碱基的短序列相结合。

起始AUG由于与S-D序列邻近而与其它的AUG区别开来Shine-DalgarnosequencemRNA上邻近RBS下游，还有一段短核苷酸序列，可被小亚基蛋白rpS-1识别并结合。通过上述RNA-RNA、RNA-蛋白质相互作用，小亚基可以准确定位mRNA上的起始AUG。60IF-3IF-1IF-2GTP3.fMet-tRNAfMet结合在核糖体P位AUG5'3'防止fMet-tRNAfMet进入A位IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.

核糖体大亚基结合形成起始复合物AUG5'3'IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2GDPPi翻译起始复合物：完整核糖体—mRNA—fMet-tRNAfMet（二）真核生物翻译起始复合物的形成1.核糖体大小亚基分离；2.Met-tRNAiMet定位结合于小亚基P位；3.mRNA与核糖体小亚基定位结合；4.核糖体大亚基结合。met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+Pi帽子结合蛋白复合物（elF4E,elF4G,elF4A）,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP图-真核生物翻译起始复合物形成过程65真核细胞核糖体比原核细胞核糖体更大更复杂；起始因子有数十种（命名较混乱），但只有2种延长因子和1种终止因子。起始氨基酸为Met，不是fMet。（如何与内部Met区别？）肽链合成的起始：由40S核糖体亚基首先识别mRNA的5’端-帽子，然后沿mRNA移动寻找AUG；66eIF-2B,eIF-3促进大小亚基分离（未显示）Met-tRNAiMet在结合了GTP的eIF2等起始因子协助下结合于40S小亚基P位。eIF4F复合物（组成：eIF4E,eIF4G,eIF4A）结合于mRNA5’-CAP。40s小亚基在eIF3协助下与mRNA及eIF4G结合。真核生物翻译起始前复合物的形成：Met67ATP水解释放能量推动翻译起始前复合物向3’端前进“扫描”，使Met-tRNAiMet准确定位在起始密码子（机制？）eIF5促使结合于eIF2上的GTP水解，并促使起始因子的解离。60S大亚基加入，形成完整80S核蛋白体，翻译开始。MetMetMet68Kozak序列MarilynKozakKozak序列是位于真核生物mRNA5’端帽子结构后面的一段核酸序列，通常是ACCACCAUGG，为18SrRNA提供识别和结合位点。对应于原核生物的SD序列。69真核生物翻译起始复合物Pab1p翻译起始复合物形成后，核糖体从mRNA的5

端向3

端移动，依据密码子顺序，从N端开始向C端合成多肽链。二、在核糖体上重复进行的三步反应

延长肽链71根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸，从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程，又称核糖体循环。包括以下三步：进位(entrance)成肽(peptidebondformation)转位(translocation)每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。

延长过程所需的蛋白因子称为延长因子(elongationfactor,EF)真核生物：eEF-1α、eEF-1β、eEF-21.进位（entrance）

又称注册(registration)，是指一个氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核糖体A位的过程。74真核生物肽链延长过程752.成肽

成肽是指肽基转移酶（转肽酶）催化两个氨基酸间肽键形成的反应。

肽基转移酶的化学本质：RNA，属于一种核酶。76

成肽——由转肽酶（rRNA核酶）催化的肽键形成过程真核生物肽链延长过程783.转位指的是核糖体沿着mRNA的移位。移位的结果是：①成肽后位于P位的tRNA所携带的氨基酸或肽在反应中交给了A位上的氨基酸，空载的tRNA从核糖体直接脱落；②成肽后位于A位的带有合成中的肽链的tRNA（肽酰-tRNA）转到了P位上；③A位得以空出，且准确定位在mRNA的下一个密码子，以接受一个新的对应的氨基酰tRNA进位。

转位需要延长因子参与。79真核生物肽链延长过程GTP80原核生物与真核生物延长机制的差异需要的延长因子不同原核生物的核糖体有E位，成肽反应后，P位的空载tRNA要先进入E位，然后再脱落81原核生物需要的延长因子：EF-T(EF-Tu/Ts)、EF-GEF-Tu（热不稳定延伸因子，elongationfactorthermounstable）EF-Ts（热稳定延伸因子，elongationfactorthermostable）EF-G（延伸因子G，elongationfactorG）原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPeEF-1-αEF-Ts调节亚基eEF-1-βγEF-G有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促进卸载tRNA释放eEF-2肽链合成的延长因子83进位/注册氨基酰-tRNA进入A位。

EF-Tu介导氨基酰-tRNA进入A位。“进位”过程使与之结合的一个GTP水解。原核生物的肽链延长过程EF-Ts是EF-Tu的鸟嘌呤核苷酸交换因子，催化与EF-Tu复合的GDP释放并重新形成EF-Tu和EF-Ts的二聚体

(EF-T)TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTs

成肽——由转肽酶（rRNA核酶）催化的肽键形成过程转位延长因子EF-G有转位酶活性，可结合并水解GTP提供能量，促进核糖体向mRNA的3'端移动。fMetAUG5'3'fMetTuGTP成肽后A位中的肽酰-tRNA进入核糖体P位，使A位再次空出进位转位成肽PAeEF1a/βeEF2GTPGTP真核肽链延长：真核核糖体无E位，合成好的肽链直接从P位脱离eEF1a/β

分别对应原核EF-Tu/TseEF2对应原核EF-G92在延长过程中，每生成一个肽键，消耗2个GTP；在蛋白质合成过程中，每生成一个肽键，平均需要消耗4个GTP。93（三）终止当核糖体A位出现mRNA的终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核糖体大、小亚基等分离，这些过程称为肽链合成终止。

肽链上每增加一个氨基酸残基，就需要经过一次进位、成肽和转位反应。如此往复，直到核糖体的A位对应到了mRNA的终止密码子上。终止密码子不被任何氨基酰-tRNA识别，只有释放因子RF能识别终止密码子而进入A位，这一识别过程需要水解GTP。

三、终止密码子和释放因子导致肽链

合成停止95终止相关的蛋白因子称为释放因子(releasefactor,RF)识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。

而真核eRF识别所有3种终止密码子。RF-3诱导转肽酶变为酯酶活性，使肽链从核糖体上释放。释放因子的功能:原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3真核生物释放因子：eRF

UAG5'3'RFCOO-

多聚核糖体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。多聚核糖体(polysome)1条mRNA模板链都可附着10～100个核蛋白体，这些核糖体依次结合起始密码子并沿5

→3

方向读码移动，同时进行肽链合成，这种mRNA与多个核糖体形成的聚合物称为多聚核糖体(polysome)。98——使蛋白质合成高速、高效进行。多聚核糖体(polysome)原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别原核生物真核生物mRNA一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子）一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子）核蛋白体30S小亚基＋50S大亚基↔70S核蛋白体40S小亚基＋60S大亚基↔80S核蛋白体起始阶段起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet核蛋白体小亚基先与mRNA结合,再与fMet-tRNAfMet结合核蛋白体小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合mRNA中的S-D序列与16SrRNA3

-端的一段序列结合，使小亚基P位准确定位于AUG起始密码子mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合，向下游扫描位于Kozak序列中的AUG起始密码子有3种IF参与起始复合物的形成有至少10种eIF参与起始复合物的形成延长阶段延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G延长因子为eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2终止阶段释放因子为RF-1、RF-2和RF-3释放因子为eRF101102第四节蛋白质翻译后修饰和靶向输送

PosttranslationalProcessing&ProteinTransportation新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这一加工过程称为翻译后加工(post-translationalprocessing)。104蛋白质合成后还需要被输送到合适的亚细胞部位才能行使各自的生物学功能。其中，有的蛋白质驻留于细胞液，有的被运输到细胞器或镶嵌入细胞膜，还有的被分泌到细胞外。蛋白质合成后在细胞内被定向输送到其发挥作用部位的过程称为蛋白质的靶向输送（proteintargeting）或蛋白质分选（proteinsorting）。105主要包括:多肽链折叠为天然构象的蛋白质蛋白质一级结构的修饰空间结构的修饰翻译后的靶向输送新生肽链N端在核糖体上一出现，肽链的折叠即开始。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。一般情况下新生蛋白质无法自发折叠成正确的空间结构。一、肽链折叠为功能构象需要分子伴侣分子伴侣分子伴侣是细胞内一类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的保守蛋白质。分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。分子伴侣的主要作用是：①封闭待折叠肽链暴露的疏水区段；②创建一个隔离的环境，可以使肽链的折叠互不干扰；③促进肽链折叠和去聚集；④遇到应激刺激，使已折叠的蛋白质去折叠。109细胞内分子伴侣可分为两大类一类为核糖体结合性分子伴侣，包括触发因子和新生链相关复合物；另一类为非核糖体结合性分子伴侣，包括热激蛋白、伴侣蛋白等。110热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)

HSP70（DnaK）、HSP40(DnaJ)和GrpE族伴侣蛋白(chaperonin)

GroEL和GroES家族分子伴侣：1.热激蛋白(heatshockprotein,HSP)热休克蛋白属于应激反应性蛋白质，高温应激可诱导该蛋白质合成。热休克蛋白可促进需要折叠的多肽折叠为有天然空间构象的蛋白质。热休克蛋白包括HSP70、HSP40和GrpE三族。113HSP促进蛋白质折叠基本作用：结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠，形成HSP和多肽片段依次结合、解离的循环。它有两个主要功能域：一个是存在于N-端的高度保守的ATP酶结构域，能结合和水解ATP；另一个是存在于C-端的肽链结合结构域。蛋白质的折叠需要这两个结构域的相互作用。大肠杆菌的HSP70(DnaK)ATP酶肽链结合结构域H2NEEVD-COOHGrpE结合部位DnaJ/HSP40结合部位115大肠杆菌的HSP40(DnaJ)可激活DnaK中的ATP酶，生成稳定的DnaJ-DnaK-ADP-被折叠蛋白质复合物，以利于DnaK发挥分子伴侣作用。在ATP存在的情况下，DnaJ和DnaK的相互作用能抑制蛋白质的聚集。GrpE，核苷酸交换因子，与DnaK的ATP酶结构域结合，使DnaK的构象发生改变、ADP从复合物中释放出来并由ATP代替ADP，从而控制DnaK的ATP酶活性。在蛋白质的折叠过程中，HSP70还需2个辅助因子HSP40和GrpE。116大肠杆菌中的HSP70反应循环HSP70HSP40HSP70HSP40人类细胞中HSP蛋白质家族可存在于胞浆、内质网腔、线粒体、胞核等部位涉及多种细胞保护功能：如使线粒体和内质网蛋白质保持未折叠状态而转运、跨膜，再折叠成功能构象；通过类似上述机制，避免或消除蛋白质变性后因疏水基团暴露而发生的不可逆聚集，以利于清除变性或错误折叠的多肽中间物等。118伴侣蛋白（chaperonin）是分子伴侣的另一家族，如大肠杆菌的GroEL和GroES（真核细胞中同源物为HSP60和HSP10）等家族。其主要作用是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。2.伴侣蛋白GroEL和GroES119伴侣蛋白的主要作用：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。

除了分子伴侣协助肽链折叠以外，一些对于蛋白质空间结构形成至关重要的氨基酸残基（如半胱氨酸、脯氨酸等）的正确折叠还需要酶促反应。这些可催化蛋白质功能构象形成所必需的酶称为异构酶（isomerase），也称为折叠酶（foldase）。如蛋白质二硫化物异构酶、肽酰-脯氨酰顺反异构酶。122二、肽链的肽键水解生成活性蛋白质或功能肽（一）合成后肽链的末端被水解加工新生肽链的N端的甲硫氨酸残基，在肽链离开核糖体后，大部分即由特异的蛋白水解酶切除。123例：鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰（二）肽链中肽键水解产生多种功能肽

124N端甲酰蛋氨酸的切除各种氨基酸残基的共价修饰水解加工可生成具有生物学的活性的蛋白质或多肽二、一级结构的修饰主要是肽键水解和化学修饰胰岛素原的加工A链区B链区间插序列（C肽区）HSSHSHSHHSHS信号肽NC核糖体上合成出无规则卷曲的前胰岛素原切除C肽后，形成成熟的胰岛素分子切除信号肽后折叠成稳定构象的胰岛素原SSSSNNCCA链B链胰岛素CNS－SSS胰岛素原SS三、肽链中氨基酸残基的化学修饰增加蛋白质功能多样性常见的化学修饰种类发生修饰的主要氨基酸残基磷酸化丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸N-糖基化天冬酰胺O-糖基化丝氨酸、苏氨酸羟基化脯氨酸赖氨酸甲基化赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸乙酰化赖氨酸、丝氨酸硒化半胱氨酸127四、亚基聚合形成功能性蛋白质复合物结合蛋白质合成后都需要结合相应辅基，才能成为具有功能活性的天然蛋白质。具有四级结构的蛋白质由两条以上的肽链通过非共价键聚合，形成寡聚体(oligomer)。通过非共价键亚基聚合形成具有四级结构的蛋白质辅基连接后形成完整的结合蛋白质128五、蛋白质合成后被靶向输送至细胞特定部位

蛋白质在核蛋白体上合成后，必须分选出来，定向输送到一个合适的部位才能行使各自的生物学功能。蛋白质的靶向输送与翻译后修饰过程同步进行。129四、空间结构的修饰结合蛋白质合成后都需要结合相应辅基，才能成为具有功能活性的天然蛋白质。（一）通过非共价键亚基聚合形成具有四级结构的蛋白质（二）辅基连接后形成完整的结合蛋白质

定义：蛋白质合成后定向地被输送到最终发挥生物活性的场所，这一过程称为蛋白质的靶向输送。132所有靶向输送的蛋白质结构中都存在分选信号，主要为N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，这类序列称为信号序列。

信号序列(signalsequence)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端滞留信号序列质膜蛋白信号肽，跨膜序列溶酶体蛋白线粒体蛋白核蛋白信号肽,Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）N端靶向序列（导肽）核定位序列NLS靶向输送蛋白的信号序列或成分蛋白种类信号序列结构特点分泌蛋白和质膜蛋白信号肽15～30个氨基酸，位于N-端，中间为疏水性氨基酸核蛋白核定位信号4～8个氨基酸组成，位于内部，含Pro、Lys和Arg，典型序列为K-K/R-X-K/R内质网蛋白内质网滞留信号C-端的Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）核基因组编码的线粒体蛋白线粒体导肽20～35个氨基酸，位于N-端溶酶体蛋白溶酶体靶向信号甘露糖-6-磷酸（Man-6-P）蛋白细胞亚组分分选信号135（一）分泌型蛋白质在内质网加工运输信号肽(signalpeptide):多数靶向输送到溶酶体、质膜、内质网或分泌到细胞外的蛋白质N端的保守氨基酸序列称信号肽。信号肽(signalpeptide)细胞内分泌型蛋白质的合成与转运同时发生。N-端含1个或几个带正电荷的碱性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸；中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸等；C-端加工区由一些极性相对较大、侧链较短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸）组成，紧接着是被信号肽酶(signalpeptidase)裂解的位点。信号肽有以下共性：信号序列引导蛋白质进入内质网139囊泡形成和转运。140信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网SRP：SignalRecognitionParticle（二）定位于内质网腔的蛋白质C-端含有滞留信号序列内质网腔中、内质网膜上也需要蛋白质来完成诸如蛋白质加工、输送等功能。这些蛋白质C端都有滞留信号序列。随分泌小泡进入高尔基体后又被输送回内质网。142（三）大部分线粒体蛋白质在细胞液合成后靶向输入线粒体143（四）质膜蛋白质的靶向输送由囊泡转移到细胞膜质膜蛋白质的肽链并不完全进入内质网腔，而是锚定在内质网膜上。不同类型的跨膜蛋白质以不同的形式锚定于膜上。144囊泡形成和转运。145（五）细胞核蛋白质由核输入因子运载经核孔入核146（五）细胞核蛋白的靶向输送147（六）蛋白质6-磷酸甘露糖基化是靶向输送至溶酶体的信号150第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制InterferenceandInhibitionofProteinBiosynthesis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。抗生素等就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能、干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。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人体的药物。152影响翻译起始的抗生素影响翻译延长的抗生素干扰进位的抗生素引起读码错误的抗生素

影响肽键形成的抗生素

影响转位的抗生素

一、许多抗生素通过抑制蛋白质生物合成发挥作用153抗生素作用位点作用原理应用伊短菌素原核、真核核蛋白体小亚基阻碍翻译起始复合物的形成抗病毒药四环素、土霉素原核核蛋白体小亚基抑制氨基酰-tRNA与小亚基结合抗菌药链霉素、新霉素、巴龙霉素原核核蛋白体小亚基改变构象引起读码错误、抑制起始抗菌药氯霉素、林可霉素、红霉素原核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长抗菌药嘌呤霉素原核、真核核蛋白体使肽酰基转移到它的氨基上后脱落抗肿瘤药放线菌酮真核核蛋白体大亚基抑制转肽酶、阻断肽链延长医学研究夫西地酸、细球菌素EF-G抑制EF-G、阻止转位抗菌药壮观霉素原核核蛋白体小亚基阻止转位抗菌药常用抗生素抑制肽链生物合成的原理与应用154四环素（土霉素、金霉素）①作用于细菌30S小亚基，抑制起始复合物形成②抑制氨酰tRNA进入核糖体A位，阻滞肽链延伸；③影响终止因子与核糖体的结合现已基本不用氯霉素结合50S大亚基蛋白组分，阻止转肽酶催化肽键生成。链霉素与细菌核糖体30S亚基的特殊受体蛋白结合，使DNA发生错读，导致无功能蛋白质的合成；四环素族氯霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素二、其他干扰蛋白质生物合成的物质（一）毒素1．白喉毒素(diphtheriatoxin)（二）干扰素2．蓖麻蛋白(ricin)二、某些毒素抑制真核生物蛋白质合成某些毒素能在肽链延长阶段阻断蛋白质合成而呈现毒性，如白喉毒素是真核细胞蛋白质合成的抑制剂，它作为一种修饰酶，可使eEF-2发生ADP糖基化共价修饰，生成eEF-2腺苷二磷酸核糖衍生物，使eEF-2失活。1．白喉毒素(diphtheriatoxin)159白喉