生化冬学期第18章翻译20131212txw

1、第 二 节蛋白质生物合成过程The Process ofProtein Biosynthesis目 录目 录肽链合成的起始氨基酰-tRNA:原核生物： fMet-tRNAifMet真核生物： Met-tRNAiMet目 录细胞起始氨基酰- tRNA 合成酶起始tRNA(InitiatortRNA)起始氨基酰-tRNA原 核 细 胞（ procaryotes甲硫氨酸氨基酰-tRNA合成酶tRNAifMetfMet-tRNAifMet真 核 细 胞(eucaryotes)甲硫氨酸氨基酰-tRNA合成酶tRNAiMetMet-tRNAiMet目 录第 三 节蛋白质合成后加工和输送目 录Posttra

2、nslationalProcessing & Protein Transportation目 录蛋白质合成有以下几部分：mRNA to protein的合成， 折叠，加工与运输目 录蛋白质较mRNA预期要短目 录目 录目 录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：u 翻译后加工（post-translation processing）u 蛋白质折叠（protein folding）目 录一、新生肽链经历翻译后修饰目 录目 录u 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

3、肽链。（一）肽链N端和C端的切除和/或化学修饰有些情况下，羧基末端的残基也可被酶切除。目 录u 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。u 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（glycosylation）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目 录(b) N-Acetylgalactosamine目 录目 录目 录 目 录（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

4、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。目 录阿皮素原(POMC)的水解加工：信号肽KRKRN C103肽 ACTHb-LT目 录a-MSHb-MSHEndophin2. 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。目 录二、折叠是肽链高级结构形成的过程目 录（一）多肽链通过分步反应快速地进行折叠 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

5、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。目 录 细胞内大多数天然蛋白质折叠需要一些辅助性蛋白。 目 录（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）目 录非核糖体结合的分子伴侣：70kD/40kD热休克蛋白（heat shock protein, Hsp）60kD/10kD热休克蛋白蛋白质

6、二硫键异构酶肽酰脯氨酸异构酶目 录细胞内分子伴侣完成以下功能：u 封闭待折叠蛋白暴露的疏水区段；u 创建一个隔离的环境，蛋白质可互不干扰在此折叠；u 促进折叠和去聚合；u 遇到应激，使已折叠的蛋白质去折叠。目 录目 录GrpEATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确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。HSP40结合待折叠多肽片段HSP70-ATP复合物ATP水解HSP40- HSP70-ADP-多肽复合物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。目 录伴侣素GroE

7、L/GroES系统促进蛋白质折叠过程非核糖体结合的分子伴侣（1） 热休克蛋白70(Hsp70)的两个主要功能域为折叠所必需目 录 还需要辅助因子Hsp40和Grp E Hsp70反应循环目 录（2） 大肠杆菌的Gro EL属于热休克蛋白60（Hsp60）目 录 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。目 录（4） 脯氨酰顺-

8、反异构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。目 录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反应循环目 录Hsp70-ATP复合物Hsp40结合未折叠蛋白Hsp40- Hsp70-ATP-未折叠蛋白复合物Hsp70-ADP-未折叠蛋白复合物ATP ADPATP结合Hsp70 ，释出完成部分折叠的蛋白质Grp EADP释放目 录（2） 部分折叠的蛋白质尚需经历GroE Gro ES 反应循环目

9、录三、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。目 录四、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质的靶向输送(protein targeting)目 录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。目 录 信号序列(signal sequence)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。靶向输送蛋白靶向输送蛋白的信号序列或成分信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C

10、端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)白目 录线粒体蛋白N端靶向序列（2035氨基酸残基） 白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T抗原）过氧化体蛋-Ser-Lys-Leu-（PST序列）（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)目 录各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽。目 录信号肽的一级结构目 录目 录 信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网目 录目 录（二）线粒体蛋白的靶向输送目 录目 录（三）细胞白的靶向输送第四节蛋白质生物合

11、成与医学的关系Clinical Relatives in Protein Synthesis目 录一、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。目 录二、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。目 录抗生素作用点作用原理应用四环素族（金霉素新霉素、土霉素）原核核糖体小

12、亚基抑制氨基酰-tRNA与小亚基抗菌药链霉素、卡那霉素、新霉素原核核糖体小亚基改变构象引起读码错误、抑抗菌药氯霉素、林可霉素原核核糖体抑制转肽酶、阻断延长抗菌药放线菌酮真核核糖体抑制转肽酶、阻断延长医学研究嘌呤霉素真核、原核核糖体氨基酰-tRNA类似物，进位抗肿瘤药目 录结 合 制起始大亚基大亚基后引起未成熟肽链脱落嘌呤霉素作用示意图目 录目 录四环素族嘌呤霉素放线菌酮 氯霉素链霉素族目 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)的作用机制:O+C延长因子-2（有活性）NH2ADPN+白喉毒素O CH2 OOHOHOC+NH2NADPOCH2 O延长因子-2（无活性）目 录OHOH 干扰素(interferon)的作用机制： 干扰素诱导eIF-2磷酸化而失活干扰素诱导的蛋白激酶+ATPADPeIF-2eIF-2-PeIF-2BeIF-2BeIF-2-P死端复合物磷酸酶目 录Pi 放线菌酮 氯霉素 嘌呤霉素目 录目 录四环素族 链霉素和卡那霉素 白喉毒素(diphtheria toxin)的作用机理O+C 延长因子-2（有活性）NH2A