《生物化学》教学课件：蛋白质生物合成过程 (3)

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 人免疫球蛋白IgA,Glycan bind to the amino group of asparagine in the ER,Monosaccharides bind to the hydroxyl group of serine or threonine in the ER, Golgi, cy

2、stosol and nucleus,Glycan core links a phospholipid and a protein,Mannose binds to the indole ring of tryptophan,Glycan binds to serine via phosphodiester bond,N-linked,O-linked,Glypiation,C-linked,Phosphoglycosylation,(b) N-Acetylgalactosamine,N -己酰半乳糖胺,天冬酰胺,苏氨酸,酰胺化;,糖磷脂,半胱氨酸,丝氨酸,苏氨酸,苏氨酸,Ras蛋白在合成后,

3、需要经过翻译后修饰,才可定位于细胞膜内侧. 通过FTase在Ras蛋白羧基端的CAAX四肽结构中的Cys残基上加上一个类异戊二烯基团,（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

4、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-associated complex，NAC）,非核糖体结合的分子伴侣：

5、70kD/40kD热休克蛋白（heat shock protein, Hsp）家族 60kD/10kD热休克蛋白家族,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

6、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,（2）部分折叠的蛋白质尚需经历GroEGro ES 反应循环,（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-反异构酶催化顺反异构加速折叠,多肽链中肽酰-

7、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。,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，这一过程称为蛋白质的靶向输送。,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

8、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 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