《生物化学》教学课件：第18章翻译20131212txw

1、蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis,第 二 节,原核生物： fMet-tRNAifMet 真核生物： Met-tRNAiMet,肽链合成的起始氨基酰-tRNA:,蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing & Protein Transportation,第 三 节,蛋白质合成有以下几部分：,mRNA to protein的合成，折叠，加工与运输,蛋白质较mRNA预期要短,从核糖体释放出的新生多肽链不一定是具备生物活性的成熟蛋白质，必需经过各种翻译后修饰、加工过程才转变为有活性的成熟蛋白。,主要包括：,

2、翻译后加工（post-translation processing） 蛋白质折叠（protein folding）,一、新生肽链经历翻译后修饰,（一）肽链N端和C端的切除和/或化学修饰,细胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以去除N-甲酰基、N-末端蛋氨酸或N-末端的一段肽链。,胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以去除N-甲酰基、N-末端蛋氨酸或N-末端的一段肽链。,在真核细胞，50%的蛋白质在翻译后，氨基末端的氨基发生乙酰化。,有些情况下，羧基末端的残基也可被酶切除。,有些情况下，羧基末端的残基也可被酶切除。,其它,氨基酸残基的化学修饰,1. 个别氨基酸可进行甲基化和乙酰化修饰 2. 蛋白质糖基化（gly

3、cosylation）修饰是一种 复杂的化学修饰 3. 某些蛋白质加入异戊二烯基团 4. 结合蛋白质加入辅基 5. 大多数蛋白质有二硫键的形成,(b) N-Acetylgalactosamine,（二）水解加工包括多蛋白水解加工和内含肽的剪接,1多蛋白水解加工可产生多种肽链,一些蛋白质在合成之初是含有一系列头尾相连的蛋白质的长多肽链。多肽链的水解将裂解释放出各种蛋白质，释放出的蛋白质可能具有完全不同的功能，这些蛋白质称为多蛋白。,阿皮素原(POMC)的水解加工：,2内含肽切除导致外显肽连接,内含肽是蛋白质的内部片段，翻译后很快被剪切，两个外显肽连接到一起。内含肽的长度一般在300 600个氨基

4、酸之间。 剪接是由内含肽自我催化的。,二、折叠是肽链高级结构形成的过程,第一种模式认为是按等级进行的 ：新生肽链随着序列的不断延伸按等级逐步折叠，产生正确的二级结构、模序直至形成结构域和多肽链。 第二种模式：多肽链通过非极性残基间疏水作用介导,自动折叠成 “熔球（molten globule)”的紧密结构。 细胞内大多数天然蛋白质折叠需要一些辅助性蛋白。,（一）多肽链通过分步反应快速地进行折叠,（二）分子伴侣参与蛋白质折叠,1分子伴侣有核糖体结合和非核糖体结合两类,核糖体结合的分子伴侣： 触发因子（trigger factor，TF） 新生链相关复合物（nascent chain-associ

5、ated complex，NAC）,非核糖体结合的分子伴侣： 70kD/40kD热休克蛋白（heat shock protein, Hsp）家族 60kD/10kD热休克蛋白家族 蛋白质二硫键异构酶 肽酰脯氨酸异构酶,细胞内分子伴侣完成以下功能：,封闭待折叠蛋白暴露的疏水区段； 创建一个隔离的环境，蛋白质可互不干扰在此折叠； 促进折叠和去聚合； 遇到应激，使已折叠的蛋白质去折叠。,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，再释放该片段进行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。,伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程,伴侣素的主要作用 为非自发性折叠蛋

6、白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。,（1）热休克蛋白70(Hsp70)的两个主要功能域为折叠所必需,还需要辅助因子Hsp40和Grp E,非核糖体结合的分子伴侣,Hsp70反应循环,（2）大肠杆菌的Gro EL属于热休克蛋白60（Hsp60）家族,需要辅分子伴素10(cochaperonin 10) Gro ES的帮助,（3） 二硫键异构酶催化链内或链间二硫键形成,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，这一过程主要在细胞内质网进行。,二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可加速形成正确配对的二硫键 ，从而促进蛋白质折叠的全过程。,（4） 脯氨酰顺-反异构

7、酶催化顺反异构加速折叠,多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象差别明显。,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。,脯氨酰顺-反异构酶催化这种异构化的过程，可加速蛋白质的折叠。,2.目前对大肠杆菌的蛋白质折叠过程了解较多,（1） 折叠过程首先经历Hsp70反应循环,（2）部分折叠的蛋白质尚需经历GroEGro ES 反应循环,三、亚单位聚合形成多亚基蛋白质,由一条以上肽链构成的蛋白质和带有辅基的结合蛋白质，肽链之间或多肽链与辅基之间需要聚合，方可成为活性蛋白质。,四、蛋白质合成后的靶向输送,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，

8、这一过程称为蛋白质的靶向输送。,蛋白质的靶向输送(protein targeting),所有靶向输送的蛋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(signal sequence),靶向输送蛋白的信号序列或成分,（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输送过程首先要进入内质网。,信号肽(signal peptide),各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽。,信号肽的一级结构,信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网,目 录,（二）线粒体蛋白的靶向输送,目 录,（三）细胞核蛋白的靶向输送,目

9、录,蛋白质生物合成与医学的关系Clinical Relatives in Protein Synthesis,第四节,一、病毒利用宿主蛋白质合成体系进行复制,某些病毒的翻译比宿主有效得多(例如Mengo病毒和大脑心肌炎病毒)。 某些病毒mRNA比宿主细胞mRNA具更强的竞争优势。 某些病毒还可阻止mRNA与40S核糖体结合，从而抑制宿主细胞的蛋白质合成。,二、许多抗生素通过抑制细菌蛋白质合成发挥作用,许多细菌感染的病理生理过程可能与破坏宿主的蛋白质合成有关； 抑制或破坏细菌蛋白质的合成是许多抗生素(antibiotics)的作用机制。,嘌呤霉素作用示意图,四环素族,目 录,三、某些活性物质通过抑制细胞或病毒的蛋白质合成发挥作用,白喉毒素(diphtheria toxin)的